水壶里的学问
家用开水壶从材料选择、制造到使用都使用了大量的物理知识。你注意到了吗?
首先,铝经常被用于水壶,因为铝不仅密度低、传热性能好,而且比热小,这使得水壶具有重量轻、热耗低的优点。
其次,水壶是利用连接装置的原理制成的。我们知道壶的壶嘴和壶体实际上是“顶部敞开,底部相连”的容器。制作水壶时,壶嘴和壶体的高度大致相同,这样就可以在水壶中注满足够的水,方便将水倒出壶体:只要壶体抬起,壶嘴前倾,壶体内的水位就会高于壶嘴中的水位,产生水压,壶体内的水就会从壶嘴中汩汩流出。
也许一个同学问,“水壶上没有盖子吗?为什么你仍然说水壶是‘顶部敞开的’呢?”原来,壶盖上通常开有一个小孔,或者壶盖与壶体之间留有间隙,这样不仅可以防止加热时产生的水蒸气不排出,而且由于水面上的高气压,还会使水被压出壶嘴;还能保证倒水时壶口和壶体内水面上气压始终相等,便于倒水。
如果你把壶底朝上,你会看到壶底是波纹状的,这不是浪费材料吗?其实不是,这是设计师独创性的体现。波纹釜底有两个优点:第一,它增加了釜底与火的接触面,从而增加了加热面积;第二,波纹釜底可以化解一定外力的冲击,增强釜底的机械强度。
当用水壶烧水时,当水烧开时,你会看到在水壶的顶部没有“白色空气”,这些“白色空气”不是在最靠近水壶的顶部,而是在稍微向上的位置,然后再向上落下。这是为什么?原来水烧开后,水壶里会产生大量的水蒸气。它们溢出水壶后,遇冷会液化成水雾。这就是我们所说的“白色气体”。然而,它们将很快再次蒸发形成蒸汽,所以“白色气体”不能再向上看。
当水壶长时间使用时,水壶会被一层水垢覆盖(这是由加热分解的盐形成的,例如溶解在水壶所附水中的碳酸氢钙)。我们也可以通过物理方法去除水垢:将水倒入壶中晾干,将空壶放在文火上一会儿,然后立即用冷水浸泡壶底。由于铝和水的膨胀和收缩程度不同,水垢会从壶体上剥落。我相信学生也可以用化学方法去除这种水垢,这里就不再重复了。
我们周围有很多东西,要么你对它们视而不见,要么你非常生气。只要你善于观察和仔细思考,他们可能会教给你很多东西,因为“学习就是关注”。