高中物理第4章氣體43飽和汽教案魯科版選修-資料下載頁
2025-06-10 02:21本頁面
【正文】 發(fā)電站，它用太陽光使液體沸騰產(chǎn)生蒸汽，然后通過推動渦輪機(jī)產(chǎn)生電力，這樣的研究同樣也將在地球上得到應(yīng)用。因為失重環(huán)境給科學(xué)家打開了一個觀察沸騰現(xiàn)象的嶄新窗口，他們可以借此更好地理解沸騰這個基本的物理現(xiàn)象?！ ? “沸騰現(xiàn)象是如此復(fù)雜，以至于我們對它的大部分理解是基于經(jīng)驗，而不是建立在基本的物理方程之上的?！被鶃喞商卣f，“可是，在失重的太空軌道上，沸騰遠(yuǎn)比在地球上簡單。失重環(huán)境使對流和浮力的影響消失，這個差異可以解釋為什么地球上的沸騰液體的行為與太空中如此不同。它為想解決棘手物理問題的科學(xué)家提供了有力的工具。比如說，如果你試圖研究地球這樣一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，你就需要先研究一個變量少一些的比地球簡單的對象。對我們來說，太空就可以將研究的問題簡化?！? 當(dāng)液體在太空中被加熱時，由于沒有重力的作用，液體中比較熱的部分不再上升，而是緊靠著加熱器的表面停留并被繼續(xù)變熱，而遠(yuǎn)離加熱器的區(qū)域則相對較冷。因為只有一小部分液體被加熱，因此它會更快地沸騰。但是，由蒸汽形成的氣泡不會沖出液面，而是結(jié)合成一個在液體內(nèi)部晃動的巨大的氣泡。雖然這些現(xiàn)象用現(xiàn)有的理論就可以預(yù)測，但要想真正了解整個過程的細(xì)節(jié)，并尋找未預(yù)測到的現(xiàn)象，則需要進(jìn)行真實的實驗?！ 嶒灥呢?fù)責(zé)人赫爾曼默特被人們視為微重力沸騰實驗之父，正是他發(fā)明了記錄在錄像帶上的實驗。他說：“我們對許多問題還沒有很好地理解。”默特和其他科學(xué)家曾利用“下降塔”進(jìn)行無重力沸騰的早期研究，即通過讓高塔上的樣品自由下落來實現(xiàn)幾秒鐘的零重力條件。這些早期實驗為設(shè)計在航天飛機(jī)中進(jìn)行的實驗提供了指南，但這匆忙的一瞥實在不能與在航天飛機(jī)上長達(dá)幾分鐘的觀察相比?！ ∵@些早期研究的一項重要成果就是制造實驗用的沸騰室的方法，它使科學(xué)家可以看清加熱器的表面以及在那里與加熱器接觸的液體。默特解釋說：“這種相互作用就發(fā)生在加熱器的固體與液體的接觸面上，因為液體表面折射的影響，從下面是無法看清楚的?！彼阅赜檬⒅谱髁艘粋€底面平滑、堅硬透明的沸騰室，然后又給石英覆蓋上一層厚度不到400埃的極薄的金層。這樣它既能夠讓可見光自由穿過，又能像一大塊金子一樣導(dǎo)電?！ ∧嘏c合作者使用這種裝置得到了一些非常有趣的發(fā)現(xiàn)。例如，隨著實驗溫度的不同，那個巨大的氣泡有時漂浮在液體的中心，有時則附著在與加熱器相鄰的表面。當(dāng)出現(xiàn)后一種情況時，氣泡將有效地將液體與加熱器隔離起來，使液體不再進(jìn)一步沸騰并導(dǎo)致加熱器的溫度急速升高。而確切地了解發(fā)生這種情形的條件，對設(shè)計太空艙系統(tǒng)中依靠沸騰工作的裝置是至關(guān)重要的。默特說：“如果比較好地理解了這個現(xiàn)象，我們就能做出最佳的設(shè)計。假如還有一些不確定的因素，那就應(yīng)該繼續(xù)設(shè)計出更好的實驗去弄清楚它?！苯裉欤茖W(xué)家們還在繼續(xù)進(jìn)行這項基礎(chǔ)實驗以了解更多的知識。隨著科學(xué)家對液體沸騰現(xiàn)象更深入的了解，工程師將會對制冷和動力系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)以便更好地服務(wù)于人類，這不只包括在太空中工作的人，而且也包括生活在地球上的人。思考探究：對常見現(xiàn)象的研究可以使我們獲得很多的知識，而這些知識有可能應(yīng)用在尖端科技領(lǐng)域中。那就請同學(xué)們保持你的好奇心吧，好好想想周圍的一些哪怕司空見慣的現(xiàn)象，有可能你會改變?nèi)祟惖纳?
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