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第二单元热补充课外知识1为什么穿衣服能使人暖和我们知道，衣服并不是火炉，不能散发热量，如果用衣服裹住一本书，并不会发现书的温度升高。但是人毕竟和一本书不同，人吃下去的食物，会在体内被人体消化吸收，给人体提供热量，因此每时每刻人体都在产生热量。紧贴着人体的那部分空气会被人体产生的热量加热升温，如果没有穿衣服的话，这部分空气就会离开人体，被新鲜的还没有被加热的冷空气补充进来，人就会总是在为冷空气加热，不断地损失热量，特别是在有风的时候，这种现象就会更明显。穿上衣服后，衣服就能阻挡靠近人体的那部分暖热空气离开，所以人体的热量损失就发生得要缓慢得多，这样热量慢慢地聚集在人体周围，人们就感觉暖和多了。衣服还会因此被人体加热呢，冬天脱下来的衣服不就带着人身上的体温吗？1穿羽绒服为什么特别暖和羽绒服看上去蓬松柔软，里面装着一些松软的绒毛，内里藏着许多空气。空气和绒毛都不容易传热，所以它们就像一堵墙，既不让外边的冷空气进来，也不让身上的热量跑出去。这样，身上的热量总保持在身体的周围，所以穿上羽绒服就感觉又轻松又暖和。所以选择羽绒服的时候，不但要看含绒量多少，也要看是不是足够蓬松。1怎样才能把物体的温度提高要提高物体的温度，有很多种方法，但基本上可以归为两类，一类是通过自身产生热能提高物体的温度；一类是把物体和另一个高温物体相接触。如冬天手很冷，我们可以连续使劲儿摩擦双手，过了一会儿，就会感到手心发热，这就是摩擦生热。或者我们也可以把双手放到热水中，很快双手的温度就提高了，这就是热水的热能传递到了手上，使手也变得暖和了。1冬天戴帽子为什么会特别暖和在寒冷的冬季，有些人身上会穿得比较厚实，而头上却不戴帽子，甚至认为戴帽子纯属装饰。事实上，从防止人体热能损失的角度来讲，戴帽子是很必要的。冬季，人的头部和整个身体的热平衡有密切的关系，在0℃以下时，如果只是身上穿得暖和而不戴帽子，身体的体热就会迅速地从头部散去，这种散热的比重是相当大的。据测定，在环境气温为15℃时，处于静止状况下，不戴帽子的人，从头部散失的热量占人体总产热的三分之一，4℃时为二分之一，-15℃时会达到四分之三。由此可见，冬天在室外戴一顶帽子，即使是一顶较单薄的帽子，其防寒作用也是十分明显的。因此，在寒冷的冬天，为了减少人体内的热损失，还是应该戴顶帽子，特别是对于容易患感冒的老人和儿童来讲，更应戴上帽子来保暖御寒。2加热凉粥时，锅内发出“扑嘟、扑嘟”的声音，并不断冒出气泡来，但一尝，粥并不热，这是为什么加热凉粥与烧开水是不一样的：水具有很好的流动性，当锅底的水受热时，它就要膨胀，密度减小就上浮，周围的凉水就流过来填补，通过这种对流，就把锅底的热不断地传递到水的各部分而使水变热。而粥的流动性差，当锅底的粥吸热后，温度就很快上升，但却不能很快地向上或四周流动，大量的热就集中在锅底使此处的水汽化甚至将锅底的粥烧焦。可是热还没有传到上面的粥里，所以上面的粥依然是凉的。加热粥时，要在锅里多加一些水，使粥变稀，增强它的流动性。此外，还要勤搅拌，强制进行对流，这样可将粥进行均匀加热。2在夏天阳光明媚的日子里，打开水龙头会发现水是热的，为什么水可以通过传导、对流和辐射三种方式与外界交换能量。夏天阳光明媚，太阳辐射很强，所以暴露在太阳下的水管就会吸收太阳辐射，里面的水温度就升高了。利用吸收太阳辐射可以让水升温的道理，在武汉福州等夏日阳光照射强烈的地方，人们自制铁皮桶放在户外或楼顶，做成自制的太阳能热水器。2烧开水时，在烧开之前水中会出现很多气泡，这是怎么回事当加热冷水时，水壶的底部和侧壁都会出现很多小气泡，这主要是附在壶壁的空气受热分离了出来，此时气泡周围的水受热向气泡里的空气蒸发，所以气泡里面除了空气还有少量的水蒸气。水继续被加热，这些气泡受热膨胀，越来越大，就会脱离壶底和侧壁向上升。升到水的上层，上面的水温度还比较低，气泡里面的水蒸气就会受冷液化成水，气泡也受冷收缩变小，因此，在水沸腾以前，上升的气泡体积会慢慢变小。等到上下层的水通过对流达到同一温度时，水的温度达到了沸点，气泡上升时就不会发生体积缩小的现象了，且不断有水蒸气会进入气泡，使气泡的体积越来越大，最后在水面上破裂开来，水就沸腾了。3烧开水时，为什么水不能装太满因为烧开水时，水会因为受热而温度上升，由于热胀冷缩，水的体积会变大，如果水原本就装的太满，就会溢出水壶。若使用的是电水壶，一般都有水位线，水量尽量不要超过水位线，以免水溢出造成漏电；若使用煤气灶烧水，水受热后体积膨胀溢出很可能会把火浇熄，导致煤气外泄，非常危险。3在我国东北，在冰天雪地的南极和北极，人们都有冰上捕鱼的习惯，冰上捕鱼能够成功的原因何在呢湖泊结冰与河流结冰不同。湖泊和水库都比较安定，即使风浪滔滔，只是水体表层汹涌而已，水的深处还是安定的。湖水冬季降温，冷水下沉，暖水上浮，引起对流，这个过程在水温为4℃时自行停止。因为此时水的密度最大，继续降温，密度反而减小，表层水轻而底部水重，对流作用不能继续进行。对流停止后，湖水降温靠热传导进行。热传导远不如对流散热快。由于这个原因，冬季深水湖底层的温度大致保持在4℃左右。即使是最寒冷的天气，湖水也仅仅是表面结冰，湖底是不会结冰的。在湖冰以下，湖水保持在4℃。因为这样，水下生物不会被冻死。但湖泊经过长期封冻，水中缺氧，一些较小的湖泊甚至会严重缺氧到使鱼类窒息至死。这时如果在冰上打开一个窟窿，鱼类为了呼吸新鲜氧气，蜂拥而至，有的迫不及待，跳到冰上来。人们在冰上捕鱼，正是利用这一特点而取得丰硕成果的。3汽车油箱里的汽油在夏天不能加的太满，这是为什么夏天气温很高，阳光明媚，如果把汽车停在阳光之下，汽车就会吸收热辐射而升温，油箱里面的油也会因为气温增加而热膨胀，如果汽油没有充满整个油箱，汽油膨胀的时候就会把油箱里面的空气“挤”出油箱；可是如果汽油加得充满了整个油箱，那么温度升高时汽油膨胀就会从油箱中溢出。4为什么夏天给自行车打气不能打太足因为夏天的气温比较高，如果打气打得太足，行驶的时候轮胎与地面接触，地面被太阳直接暴晒，温度过高，热传递就会使轮胎内的空气温度升高，加上外胎的颜色一般都是黑色的，自身也会吸收很多太阳的热量，同样会使胎内空气气温升高。气体具有热胀冷缩的性质，轮胎里的气体受热膨胀，胎内帘线容易被胀断，缩短使用寿命，甚至会导致爆胎。在这里给出气体膨胀的数据：气体在温度升高1℃的时候，体积就要膨胀1/273。4为什么踩瘪的乒乓球在热水中一烫就能恢复原状因为空气具有热胀冷缩的性质，被踩瘪的乒乓球，只要没有漏气，当它被放入热水中时，里面的空气受热温度升高，体积膨胀，对内壁的压力增强，当压力足够大时，就能够使乒乓球恢复原状。4为什么火焰自己不会熄灭我们知道，燃烧生成的产物二氧化碳和水蒸气都是不能燃烧的物质。所以火焰从一开始燃烧起，就会被不能助燃的物质包围住，这阻碍了它同空气接触。没有空气，燃烧就不能持久，也就是火焰会熄灭。那为什么在燃料没有烧完的时候，燃烧过程会不间断地持续下去呢？唯一的原因就是气体热了以后会膨胀，因而会变得更轻。因为这一点，热的燃烧产物就不能留在它形成的地方，或直接靠近火焰的地方，而很快地上升。新鲜的空气立即向这里流动，火焰就可以继续接触到新鲜的空气从而保持不灭了。4以前煤油灯上的灯罩究竟有什么用呢一般认为，灯罩可以用来保护火焰使它不致被风吹灭，然而这只是灯罩的次要功用。它的主要功用是增加火焰的亮度，加快燃烧的过程。灯罩的功用同炉子或工厂里的烟囱的功用一样，它能使外面的空气大量地流向火焰，增强通风。火焰烧热灯罩里面的那个空气柱，比它烧热灯的四周的空气要快得多。空气热了以后就变轻上升，下面的空气就不断地从下向上流动；这种流动会不断地带走燃烧生成的产物，并且带来新鲜空气。灯罩越高，热空气柱和冷空气柱在重量上的差数就越大，于是新鲜空气也就更有力地流入灯罩，使燃烧进行得更快。这里所发生的一切同工厂的高烟囱里所发生的完全是一回事，所以烟囱也要做得很高。5为什么较厚的玻璃杯容易破碎物体受热膨胀，遇冷会收缩，往厚玻璃杯里倒开水，杯的内壁受热马上开始膨胀，而玻璃杯外壁温度还比较低，热度来不及传导过去，也就无法膨胀，这样内外受力不均，杯子就碎了，所以厚玻璃杯反倒比薄杯更容易炸裂。5为什么火车钢轨之间总有一些空隙由于热胀冷缩的存在，考虑到钢轨的胀缩，所以在接缝时，要预留一定宽度的缝隙。其实，焊接技术发展到今天，要做到钢轨相接处绝对的严丝合缝，是不费吹灰之力的。但真的如此做了的话，钢轨到了夏天膨胀，到了冬天收缩，那火车可就要发生事故了。铁路专家发现，钢轨温度每升降1℃，每一米钢轨就会伸缩0.0000118米。假如某地一年钢轨的温度上下相差40℃，那对于1000公里长的铁路来说，就要伸缩472米。所以，从中国有铁路起，钢轨就是一根一根接起来的，接头之间的正常空隙在18毫米之内。很多设施在施工的时候都要考虑这一点，除了火车的铁轨外，在架设桥梁时，在桥的一头装有滑棍，在桥面的一端留有活动的余地，这样能避免热胀冷缩造成的破坏。5无缝钢轨如何解决热胀冷缩问题将25米长的钢轨用夹板螺栓一根一根连接起来，固然避免了钢轨热胀冷缩造成的胀轨和断轨，但也带来了一系列问题：首先是列车通过钢轨接头时的“咯噔、咯噔”的巨大冲击声，接近100分贝，严重影响旅客休息；其次，60％以上的钢轨破损发生在接头处，其修理费用约占线路全部养护费用的70％。现在已经出现了无缝钢轨，无缝钢轨不是几千公里没有缝隙的，而是把25米长的钢轨焊接起来连成几百米长甚至几千米长，然后再铺在路基上，无缝钢轨一段和一段之间还是有11毫米的空隙，如沪宁线上是303公里长的超长无缝钢轨。无缝钢轨要解决热胀冷缩仅靠数量不多的缝隙是不够的。现在解决热胀冷缩有两种方法：一种是长轨节自身承受全部温度应力，即将长轨锁定在枕木上，使其不因温度变化而胀缩，这被称作温度应力式无缝线路，这种无缝钢轨结构简单，铺设维修方便，因而得到广泛应用，适用于一年四季温度相差不大的地区，例如在中国南方地区。在一些温度相差较大的地区就要采取另一种方法，即长轨节自身不承受温度应力，即为放散温度应力式无缝线路，此种无缝钢轨分为自动放散式和定期放散式两种。自动放散式是为了消除和减少钢轨内部的温度力，允许长轨条自由伸缩，在长轨两端设置钢轨伸缩接头，为了防止钢轨爬行，在长轨中部使用特制的中间扣件。由于自动发散式结构复杂，已不使用。定期放散温度应力式无缝线路的结构形式与温度应力式相同，根据当地轨温条件，把钢轨内部的温度应力每年调整放散2次。放散时，松开焊接长钢轨的全部扣件，使它自由伸缩，放散内部温度应力，采用更换缓冲区不同长度调节轨道的办法，可以保持必要的轨缝，然而每次放散应力需要耗费大量劳动力，作业很不方便。同时在铺设的时候也尽量选择最佳温度铺设，使钢轨的伸缩值在最小范围内，这样不管温度上升还是下降，钢轨的伸缩始终都控制在最小范围内。5什么是双金属片，它有何作用一切材料热胀冷缩的改变率都不同，如铝材就比相同尺寸的钢材长度变化量要大。双金属片就是把两个不同的金属薄片装在一起、沿整个长度的边缘加以焊接形成的金属片。当温度升高的时候，由于两种金属薄片的膨胀量不同，甲金属的膨胀大于乙金属，就会造成双金属片的弯曲，甲金属在外，乙金属在内，温度上升得越高，双金属片就弯曲得越厉害；而温度降低的时候，甲金属的收缩也大于乙金属，双金属的弯曲与升温时相反，甲金属在内而乙金属在外。双金属片可以用来制作温度计，也可以用在恒温器中。双金属片温度计，使用绕成螺旋形的双金属片制成，随着温度升高，双金属片的曲率发生变化，从而带动了指针的转动，在指针的后面，装有标着温度的刻度盘，我们就可以根据双金属片的弯曲情况读出温度值。恒温器中常采用双金属片来做电路的开关，随着温度的变化，双金属片的弯曲情况不同，就能够在使用加热炉、空调、暖手器等电器时，当温度达到某一值自动接通或断开电路。5冬天把水缸放在室外，为什么水缸会冻破因为水的密度在4℃的时候最小，在4℃度以上是热胀冷缩，少于4℃，体积也会增大，如果结冰，体积还会增大得更多。如果冬天把水缸放在室外，水的温度降低，体积增大，而