保溫瓶上的九個(gè)為什么?

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●保溫瓶為什么能保溫?
    【解析】保溫瓶之所以能保溫,是因?yàn)槠磕懺谄浣Y(jié)構(gòu)上基本防止了熱傳遞的三種方式:對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射。
    1.瓶口小且加木塞,防止了熱的對(duì)流。
    因?yàn)闊岬膶?duì)流與液體表面積大小有關(guān),表面積越大,熱的對(duì)流越快,熱量散失就越多,熱水溫度降低就越快。因此,保溫瓶口都做得相當(dāng)小,以此來減少熱的對(duì)流;瓶口上加上軟木塞,一是能減少熱水面上的氣體流動(dòng),切斷熱的對(duì)流通道,防止了瓶?jī)?nèi)外空氣的對(duì)流;二是使逃離熱水的高能量的分子與軟木塞發(fā)生碰撞后,再回到原來的熱水中去,可減慢熱水熱能的損失。
    2.瓶膽是由雙層玻璃制成,中間抽成真空,防止了熱的傳導(dǎo)。
    瓶膽是由雙層較薄玻璃制成的,層間距離緊幾個(gè)毫米,并將其夾層中的空氣抽出而造成相對(duì)真空,瓶口再用干軟木塞塞住,這樣做是為了防止熱的傳導(dǎo)。其道理是玻璃、軟木塞都是熱的不良導(dǎo)體,真空又不能傳熱,所以熱水中的熱就難以傳導(dǎo)的形式傳出去。
    3.瓶膽上鍍上了銀,為了防止熱輻射。
    瓶膽雙層玻璃表面上都鍍上了一層銀膜,以提高其表面的光潔度和光滑度。由于瓶膽表面光滑,所以將從瓶?jī)?nèi)外輻射到瓶膽表面上的熱再反射回去。并且瓶膽表面越光滑,反射熱的能力就越強(qiáng)。因此熱水中的熱量也就難以通過光滑的瓶膽面輻射出去,這也就是防止了熱輻射。
    ●根據(jù)瓶膽內(nèi)的聲響,為什么就能辨別出瓶膽的好壞?
    【解析】有經(jīng)驗(yàn)的人在挑選保溫瓶時(shí),常把耳朵貼在瓶口聽瓶膽內(nèi)的響聲,其“嗡嗡”聲越大,則說明該瓶膽質(zhì)量越好。由聲學(xué)知識(shí)知道,聲波的傳播要靠媒質(zhì),也就是說真空是不能傳播聲音的。并且,聲波在傳播過程中遇到障礙物就要發(fā)生反射。在我們周圍,每時(shí)每刻都存在著各種頻率的聲音,這些聲音總有一部分會(huì)進(jìn)入到瓶膽內(nèi)。當(dāng)這些聲音進(jìn)入到瓶膽內(nèi)遇到很光亮的鍍銀面時(shí),就會(huì)在瓶膽內(nèi)發(fā)生頻頻地反射,而不能透過高真空的玻璃夾層,于是在瓶膽內(nèi)就形成了較強(qiáng)的交混回響聲,這就是人們聽到的較大的“嗡嗡”聲。鍍銀面的光亮度越高,夾層里的真空度越高,聽到的“嗡嗡”聲就越大,則瓶膽的質(zhì)量就越好。反之,聽到的“嗡嗡”聲越小,則瓶膽的質(zhì)量越差。
    ●憑著倒開水時(shí)發(fā)出的音調(diào)高低,就能判斷出水灌得滿不滿,這是為什么?
    【解析】我們可將保溫瓶里面的空氣視為一空氣柱。往保溫瓶里灌開水的時(shí)候,水流沖擊水面空氣柱振動(dòng)而發(fā)出聲音。開始灌水時(shí),因瓶里水少,而其內(nèi)的空氣就多即空氣柱就長(zhǎng),則它振動(dòng)起來就慢,頻率就低,于是發(fā)出的音調(diào)也就較低。水越灌越多,瓶膽內(nèi)的水位越來越高,其內(nèi)的空氣就越來越少即空氣柱也就越來越短,則空氣振動(dòng)得就越來越快,頻率就越來越大,發(fā)出的音調(diào)就越來越高,所以聽到的聲音就會(huì)變得越來越“尖銳”些。
    ●保溫瓶灌多少開水,其保溫效果?為什么?
    【解析】瓶?jī)?nèi)以不灌水而留有少量的空氣時(shí)(瓶塞與熱水面之間的距離一般為2~3厘米),保溫瓶的保溫效果為。因?yàn)樗膫鳠嵝适强諝獾?倍,也就是說空氣的導(dǎo)熱性能很差于水,所以,瓶?jī)?nèi)熱水散發(fā)的熱量也就不太容易通過水上面的空氣層傳給瓶塞在傳到外邊去,所以保溫效果就好些。反之,若將保溫瓶灌滿水,則水就會(huì)將軟木塞浸濕,這時(shí)熱量就會(huì)以水作媒介而較快地傳到瓶外,所以保溫效果就差些。
    ●冬天,剛買來的保溫瓶或好久沒用過的保溫瓶,往里倒開水時(shí),都是先倒入少量開水并晃動(dòng)幾下,然后再倒入開水,這是為什么?
    【解析】主要是為了防止瓶膽破裂。因?yàn)椴A菬岬牟涣紝?dǎo)體,如果把很多滾燙的開水很快灌進(jìn)溫度低的保溫瓶中,那么瓶膽的內(nèi)壁會(huì)先受熱而迅速膨脹,而其外壁卻尚未受熱膨脹,這就使得瓶膽內(nèi)外膨脹不同步,致使內(nèi)層玻璃膨脹受阻產(chǎn)生力而將瓶膽脹破。所以,要先往瓶里灌少量開水,并晃動(dòng)幾下瓶體,使瓶膽先預(yù)熱,待瓶膽內(nèi)外壁受熱膨脹差不多時(shí),再倒入大量開水,這樣瓶膽就不易破裂了。
    再者,瓶膽之所以用薄玻璃制成,這也是為了防止瓶膽破裂。其道理上面已基本說清楚,那就是往瓶?jī)?nèi)倒開水時(shí),瓶膽內(nèi)外壁因溫差較大,則其內(nèi)外壁的熱膨脹就不同步。并且玻璃越厚,瓶膽內(nèi)外壁受熱膨脹程度差別就越大,瓶膽也就容易破裂(開水倒入厚玻璃杯時(shí),之所以容易破裂,道理也是如此)。所以,瓶膽玻璃要薄,這樣,瓶膽內(nèi)外壁受熱后體積膨脹很快同步,倒入開水后瓶膽也就不易破裂了。
    ●保溫瓶若沒灌滿開水或從灌滿水的瓶里倒出一些水后,馬上就塞緊塞子,常會(huì)看到瓶塞會(huì)跳起來,這是為什么?
    【解析】當(dāng)保溫瓶未灌滿開水時(shí)就塞緊塞子,瓶?jī)?nèi)開水上面的空氣就會(huì)遇熱膨脹,使里面氣體的壓強(qiáng)就大于外面空氣的壓強(qiáng),于是就對(duì)塞子產(chǎn)生一個(gè)很大的力而將塞子頂出;當(dāng)從瓶里倒出一些水時(shí),隨著開水的不斷倒出,同時(shí)也有一部分冷空氣陸續(xù)地鉆進(jìn)保溫瓶中,將瓶塞塞緊后,進(jìn)入到瓶里的冷空氣也遇熱膨脹,所以也被頂出。因此,當(dāng)從保溫瓶里倒出開水后,先把木塞輕輕放在瓶口上,讓水汽滲出一部分,然后再蓋緊瓶塞,這樣瓶塞就不會(huì)向上跳了。
    ●當(dāng)?shù)雇昶績(jī)?nèi)水馬上塞緊塞子,過一段時(shí)間則瓶塞會(huì)較難拔出,這是為什么?
    【解析】倒完開水后若馬上塞緊塞子,瓶塞就將瓶膽封閉得很好。經(jīng)過一段時(shí)間后,因瓶?jī)?nèi)的空氣冷卻,使得里面的氣體壓強(qiáng)就小于外部大氣壓強(qiáng),所以瓶塞就較難拔出了。
    ●為什么用稀鹽酸能除水垢?
    【解析】保溫瓶使用長(zhǎng)久,會(huì)在瓶膽內(nèi)形成一層水垢。這水垢是由含有碳酸鈣等的非純凈水即硬水加熱后形成的。向瓶膽內(nèi)倒入一些稀鹽酸后并晃動(dòng)幾下瓶體,使之能均勻地接觸水垢,待一會(huì)兒,水垢就被除去了。其化學(xué)反應(yīng)方程式為:CaCO3+2HCL=CaCL2+H2O+CO2↑
    ●保溫瓶膽內(nèi)的中間部位,為什么會(huì)有三個(gè)圓形黑點(diǎn)?
    【解析】這三個(gè)圓形黑點(diǎn)是膠粒。是用來固定瓶膽兩層玻璃的,以延長(zhǎng)瓶膽的使用壽命。