【正文】 生活物理吳江市第二高級中學校本教材編寫組第一講 廚房中的物理知識物理越來越廣泛地應(yīng)用于們?nèi)粘５纳钌a(chǎn)中，人們生活也越來越離不開物理，可以說處處與物理打著交道，就拿與人們朝夕相處的廚房來說吧，其中就蘊涵著豐富的物理知識，現(xiàn)殞舉如下：一、與電學知識有關(guān)的現(xiàn)象1．電飯堡煮飯、電炒鍋煮菜、電水壺燒開水是利用電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，都是利用熱傳遞煮飯、煮菜、燒開水的。2．排氣扇（抽油煙機）利用電能轉(zhuǎn)化為機械能，利用空氣對流進行空氣變換。3．電飯煲、電炒鍋、電水壺的三腳插頭，插入三孔插座，防止用電器漏電和觸電事故的發(fā)生。4．微波爐加熱均勻，熱效率高，衛(wèi)生無污染。加熱原理是利用電能轉(zhuǎn)化為電磁能，再將電磁能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。5．廚房中的電燈，利用電流的熱效應(yīng)工作，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能。6．廚房的爐灶（蜂窩煤灶，液化氣灶，煤灶，柴灶）是將化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即燃料燃燒放出熱量。二、與力學知識有關(guān)的現(xiàn)象1．電水壺的壺嘴與壺肚構(gòu)成連通器，水面總是相平的。2．菜刀的刀刃薄是為了減小受力面積，增大壓強。3．菜刀的刀刃有油，為的是在切菜時，使接觸面光滑，減小摩擦。4．菜刀柄、鍋鏟柄、電水壺把手有凸凹花紋，使接觸面粗糙，增大摩擦。5．火鏟送煤時，是利用煤的慣性將煤送入火爐。6．往保溫瓶里倒開水，根據(jù)聲音知水量高低。由于水量增多，空氣柱的長度減小，振動頻率增大，音調(diào)升高。7．磨菜刀時要不斷澆水，是因為菜刀與石頭摩擦做功產(chǎn)生熱使刀的內(nèi)能增加，溫度升高，刀口硬度變小，刀口不利；澆水是利用熱傳遞使菜刀內(nèi)能減小，溫度降低，不會升至過高。三、與熱學知識有關(guān)的現(xiàn)象（一）與熱學中的熱膨脹和熱傳遞有關(guān)的現(xiàn)象1．使用爐灶燒水或炒菜，要使鍋底放在火苗的外焰，不要讓鍋底壓住火頭，可使鍋的溫度升高快，是因為火苗的外焰溫度高。2．鍋鏟、湯勺、漏勺、鋁鍋等炊具的柄用木料制成，是因為木料是熱的不良導(dǎo)體，以便在烹任過程中不燙手。3．爐灶上方安裝排風扇，是為了加快空氣對流，使廚房油煙及時排出去，避免污染空間。4．滾燙的砂鍋放在濕地上易破裂。這是因為砂鍋是熱的不良導(dǎo)體，燙砂鍋放在濕地上時，砂鍋外壁迅速放熱收縮而內(nèi)壁溫度降低慢，砂鍋內(nèi)外收縮不均勻，容易破裂。5．往保溫瓶灌開水時，不灌滿能更好地保溫。因為未灌滿時，瓶口有一層空氣，是熱的不良導(dǎo)體，能更好地防止熱量散失。7．冬季從保溫瓶里倒出一些開水，蓋緊瓶塞時，常會看到瓶塞馬上跳一下。這是因為隨著開水倒出，進入一些冷空氣，瓶塞塞緊后，進入的冷空氣受熱很快膨脹，壓強增大，從而推開瓶塞。8．冬季剛出鍋的熱湯，看到湯面沒有熱氣，好像湯不燙，但喝起來卻很燙，是因為湯面上有一層油阻礙了湯內(nèi)熱量散失（水分蒸發(fā)）。9．冬天或氣溫很低時，往玻璃杯中倒入沸水，應(yīng)當先用少量的沸水預(yù)熱一下杯子，以防止玻璃杯內(nèi)外溫差過大，內(nèi)壁熱膨脹受到外壁阻礙產(chǎn)生力，致使玻璃杯破裂。10．煮熟后滾燙的雞蛋放入冷水中浸一會兒，容易剝殼。因為滾燙的雞蛋殼與蛋白遇冷會收縮，但它們收縮的程度不一樣，從而使兩者脫離。（二）與物體狀態(tài)變化有關(guān)的現(xiàn)象1．液化氣是在常溫下用壓縮體積的方法使氣體液化再裝入鋼罐中的；使用時，通過減壓閥，液化氣的壓強降低，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，進入灶中燃燒。2．用焊錫的鐵壺燒水，壺燒不壞，若不裝水，把它放在火上一會兒就燒壞了。這是因為水的沸點在1標準大氣壓下是100℃，錫的熔點是232℃，裝水燒時，只要水不干，壺的溫度不會明顯超過100℃，達不到錫的熔點，更達不到鐵的熔點，故壺燒不壞。若不裝水在火上燒，不一會兒壺的溫度就會達到錫的熔點，焊錫熔化，壺就燒壞了。3．燒水或煮食物時，噴出的水蒸氣比熱水、熱湯燙傷更嚴重。因為水蒸氣變成同溫度的熱水、熱湯時要放出大量的熱量（液化熱）。4．用砂鍋煮食物，食物煮好后，讓砂鍋離開火爐，食物將在鍋內(nèi)繼續(xù)沸騰一會兒。這是因為砂鍋離開火爐時，砂鍋底的溫度高于100℃，而鍋內(nèi)食物為100℃，離開火爐后，鍋內(nèi)食物能從鍋底吸收熱量，繼續(xù)沸騰，直到鍋底的溫度降為100℃為止。5．用高壓鍋煮食物熟得快些。主要是增大了鍋內(nèi)氣壓，提高了水的沸點，即提高了煮食物的溫度。6．夏天自來水管壁大量“出汗”，常是下雨的征兆。自來水管“出汗”并不是管內(nèi)的水滲漏，而是自來水管大都埋在地下，水的溫度較低，空氣中的水蒸氣接觸水管，就會放出熱量液化成小水滴附在外壁上。如果管壁大量“出汗”，說明空氣中水蒸氣含量較高，濕度較大，這正是下雨的前兆。7．煮食物并不是火越旺越快。因為水沸騰后溫度不變，即使再加大火力，也不能提高水溫，結(jié)果只能加快水的汽化，使鍋內(nèi)水蒸發(fā)變干，浪費燃料。正確方法是用大火把鍋內(nèi)水燒開后，用小火保持水沸騰就行了。8．冬天水壺里的水燒開后，在離壺嘴一定距離才能看見“白氣”，而緊靠壺嘴的地方看不見“白氣”。這是因為緊靠壺嘴的地方溫度高，壺嘴出來的水蒸氣不能液化，而距壺嘴一定距離的地方溫度低；壺嘴出來的水蒸氣放熱液化成小水滴，即“白氣”。9．油炸食物時，濺入水滴會聽到“叭、叭”的響聲，并濺出油來。這是因為水的沸點比油低，水的密度比油大，濺到油中的水滴沉到油底迅速升溫沸騰，產(chǎn)生的氣泡上升到油面破裂而發(fā)出響聲。10．當鍋燒得溫度較高時，灑點水在鍋內(nèi)，就發(fā)出“吱、吱”的聲音，并冒出大量的“白氣”。這是因為水先迅速汽化后又液化，并發(fā)出“吱、吱”的響聲。11．當湯煮沸要溢出鍋時，迅速向鍋內(nèi)加冷水或揚（舀）起湯，可使湯的溫度降至沸點以下。加冷水，冷水溫度低于沸騰的湯的溫度，混合后，冷水吸熱，湯放熱。把湯揚起的過程中，由于空氣比湯溫度低，湯放出熱，溫度降低，倒入鍋內(nèi)后，它又從沸湯中吸熱，使鍋中湯溫度降低。（三）與熱學中的分子熱運動有關(guān)的現(xiàn)象我們在日常生活、生產(chǎn)中只要細心觀察身邊的物理現(xiàn)象，聯(lián)系到我們學過的物理知識，去分析和解釋這些現(xiàn)象，就能夠提高觀察、分析及解決物理問題的能力。物理作為一門大眾的學科，在生活中的應(yīng)用數(shù)不勝數(shù)，廚房中的物理知識應(yīng)用真可謂冰山一角，我們必須更加努力的學習，積累物理知識，提高自己的科學技術(shù)水平，這樣才能使我們的生活變得更美好。第二講 電冰箱的原理起源：冰箱，又稱冰桶，由古時的“冰鑒發(fā)展而來，功能明確，既能保存食品，又可散發(fā)冷氣，使室內(nèi)涼爽。它是古代人的發(fā)明創(chuàng)造，向我們揭示了古代生活的一個側(cè)面。冰鑒，是古代盛冰的容器?！吨芏Y天官凌人》：“祭祀共（供）冰鑒?！笨梢娭艽敃r已有原始的冰箱，只是冰并不是一年里時時都有，特別是在炎熱的夏季，冰可謂彌足珍貴。 ”　　傳世有不少清代晚期的木胎冰箱，多用紅木、花梨、柏木等較為細膩的木料制成，此件為紅木制品，仿竹編式樣，制作精致。形制為大口小底，外觀如斗形，鉛葉鑲里，底部有泄水小孔，結(jié)構(gòu)類似木桶。冰箱箱體兩側(cè)設(shè)提環(huán)，頂上有蓋板，上開雙錢孔，既是摳手，又是冷氣散發(fā)口。為使冰箱處于一定高度便于取放冰塊和食物，配有箱座。 　　這對冰箱結(jié)構(gòu)標準，箱桶和底座均裝飾華美。成對制作，當為大戶人家所用之物。 　　從經(jīng)濟學角度來分析，在當時價值高的器物，傳至如今其價值一定比同樣傳至今天的過去價值較低的器物要高。今天如此，將來也一定如此。這是選擇收藏品的要招。這一點，對于想收藏冰箱的人來說，特別管用。因為在古時候，即便是清代末年了，由于沒有制冰設(shè)備，在炎炎夏日要想求得一方清涼的冰，何其困難。雖然古時有鑿地儲冰的方法，但冰的奢侈，一定不是那些一般人家所能享用的。能用得上冰箱的人家，必定衣食無憂。而在當時的社會里，富裕的人家絕對是少數(shù)，用得起紅木家具的，并不一定能用得上紅木制作的冰箱，這也就是為什么冰箱的收藏價值高的原因，不僅如此，它將來的意義將會更加重要。 襟抱堂認為，冰箱的發(fā)明讓人類遠離了發(fā)霉的食物，可以將溫度降低并保存，讓我們在夏天的時候享受健康的食物，不能不說是科技帶給人的一種進步。發(fā)明歷史：17世紀中期，“冰箱”這個詞才進入了美國語言，在那之前，冰只是剛剛開始影響美國普通市民的飲食。隨著城市的發(fā)展冰的買賣也逐漸發(fā)展起來。它漸漸地被旅館、酒館、醫(yī)院以及被一些有眼光的城市商人用于肉、魚和黃油的保鮮。內(nèi)戰(zhàn)（18611865）之后，冰被用于冷藏貨車，同時也進入了民用。 到1880年以前，已經(jīng)有半數(shù)在紐約、費城和巴爾的摩銷售的冰， 三分之一在波士頓和芝加哥銷售的冰箱開始進入家庭使用，因為一種新的家庭設(shè)備——冰箱——即現(xiàn)代冰箱的前身，被發(fā)明了。現(xiàn)在同類產(chǎn)品還有冰柜。 　　制造一臺有效率的冰箱不像我們想象的那么簡單。19世紀早期，發(fā)明家們關(guān)于對冷藏科學至關(guān)重要的熱物理知識的了解是很淺陋的。人們認為最好的冰箱應(yīng)該防止冰的融化，而這樣一個在當時非常普遍的觀點顯然是錯誤的，因為正是冰的融化起到了制冷作用。早期人們?yōu)楸４姹鞒隽舜罅康呐?，包括用毯子把冰包起來，使得冰不能發(fā)揮它的作用。直到近19世紀末，發(fā)明家們才成功地找到有效率的冰箱所需要的隔熱和循環(huán)的精確平衡。 但早在1803年，一位有發(fā)明天才的馬里蘭農(nóng)場主——托馬斯莫爾就找到了正確的方法。他擁有一個農(nóng)場，離華盛頓約20英里，那里的喬治鎮(zhèn)村莊是集市中心。當他用自己設(shè)計的冰箱運送黃油去市場時，他發(fā)現(xiàn)顧客們會走過裝在競爭者桶里那些迅速融化的黃油而給他比市價更高的價格買他仍然新鮮堅硬，整齊地切成一磅一塊的黃油。莫爾說他的冰箱的一個好處是使得農(nóng)民們不必為了保持他們產(chǎn)品的低溫而在夜里去市場交易。工作原理：我們知道任何物質(zhì)在液化后都要放出熱量，在氣化時都要吸收熱量，這是最普遍的物理現(xiàn)象。空調(diào)冰箱就是利用了這個道理，將制冷劑液化放出熱量，然后再讓他蒸發(fā)吸收熱量。液化放出熱量的位置和蒸發(fā)吸收熱量的位置不能在一處，否則沒有任何效果。因此空調(diào)就有了室外機，目的是散熱和其它主要功能，冰箱則散熱器在冰箱外部。那么怎么能實現(xiàn)制冷劑液化氣化呢？我們知道，氣體物質(zhì)在它的臨界溫度下，當壓力達到一定值的時候，就會液化。所謂的臨界溫度就是在這個溫度之上，無論采用多高的壓力都不能使他液化。當溫度高于氣體物質(zhì)在某個壓力下的沸點之上時就會發(fā)生氣化，氣化時吸收熱量，吸收的熱量從環(huán)境中獲得，從而實現(xiàn)制冷。用于上述實現(xiàn)制冷的氣體物質(zhì)就是制冷劑。作為制冷劑的物質(zhì)通常常溫下為氣體，便于蒸發(fā)，而且臨界溫度不能太低，否則壓縮時液化不容易。還要要求無毒，無異味兒。常見的制冷劑為氨、氟(這個字念服笨蛋才念佛呢)里昂。氟里昂實際上很多種物質(zhì)的總稱，是一種系列產(chǎn)品。那么他是什么物質(zhì)呢？實際上就是鹵代烷，常見的是鹵代甲烷。例如一氟三氯甲烷、三氟一氯甲烷、二氟二氯甲烷等等。也就是甲烷的分子中的氫原子被氯和氟原子所取代，你可以自己組合出不同的物質(zhì)。當然了，這種鹵代烷一定要有氯原子和氟原子存在，不能全是氯也不能全是氟，而且烷烴中的氫原子全部被取代。倒不是說不存在這種物質(zhì)，而是滿足不了作為制冷劑的要求，例如四氯甲烷，常溫下為液體，也就是四氯化碳，不能做制冷劑的。但是四氯化碳中的一個氯被氟取代，就可以做制冷劑。制冷的過程是這樣的：首先壓縮機將蒸發(fā)器來的氣體制冷劑進行壓縮，由于室溫低于制冷劑的臨界溫度，當達到所需的壓力后液化，液化時放出大量的熱，這些熱量通過散熱管、散熱片散發(fā)到空氣中，也就是冰箱后面的散熱管、空調(diào)室外機的風扇吹著的散熱片。液化后的制冷劑散熱后，溫度降低到接近室溫，經(jīng)過緩沖器后再通過毛細管進入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器就是粗管，上面帶有導(dǎo)熱良好的金屬片。制冷劑在這里蒸發(fā)，會吸收大量的熱量，使得蒸發(fā)器周圍溫度迅速降低。對于冰箱，蒸發(fā)器就是冷凍室周圍的金屬和部分，對于空調(diào)就是室內(nèi)機里面的金屬管和外面的吸熱片，和冰箱不同的是，空調(diào)蒸發(fā)器溫度不是低嗎，用風扇吹他，于是空調(diào)就吹出了冷風。冰箱同志則住在密封箱里，由于蒸發(fā)器不斷地吸熱，使得這里面溫度很低，低到零下十幾度。制冷劑在蒸發(fā)器蒸發(fā)后變成了氣體，再到壓縮機壓縮，結(jié)果又放出熱量變成了液體，成為一個循環(huán)。那位優(yōu)點物理知識的姐姐該問我了：“不對吧？如果說制冷劑在工作中不是在密閉的、循環(huán)的系統(tǒng)中運作沒有任何問題，但制冷劑和壓縮機等在一個密閉的系統(tǒng)內(nèi)進行循環(huán)，那壓力應(yīng)該是平衡的，也就是壓力不變啊，既然不變，那液體怎么可能變成氣體呢？便不成氣體，制個屁冷啊？”姐姐，前面說了，在蒸發(fā)器前面有個毛細管，這個毛細管的作用就是減壓，為什么呢，你想想毛細管后面的是蒸發(fā)器，蒸發(fā)器空間是很大的，毛細管很細，流著的是液體，到了蒸發(fā)器，空間突然增大，而且蒸發(fā)器后面就是壓縮機，壓縮機會及時地抽取氣體，于是通過毛細管到達蒸發(fā)器內(nèi)液體制冷劑由于壓力低，不得不氣化了，于是上演了氣化吸熱的一幕。制冷機理就是這樣的，簡單吧？那溫度是怎么控制的？冰箱和空調(diào)溫度控制都是通過啟停壓縮機來實現(xiàn)的。壓縮機總在那里干活兒就冷，反之就不制冷?？刂茰囟鹊牟糠纸袦乜仄?，冰箱的比較簡單，有機械的，也有電子的，空調(diào)基本上都是電子的。機械的相對比較簡單，就是一個密封管，里面裝有膨脹系數(shù)大的液體或氣體，當溫度升高時，膨脹，推