生活中常見的物理現(xiàn)象比比皆是。汽車急剎車時,人會向前傾,這是慣性現(xiàn)象;夜晚路燈下,人的影子長短變化,源于光的直線傳播;用吸管喝飲料,靠的是大氣壓強;還有冬天脫毛衣時的靜電現(xiàn)象,是摩擦起電導(dǎo)致,物理知識時刻伴隨我們左右。
在力學(xué)范疇,走路就是典型的摩擦力應(yīng)用實例。鞋底與地面相互摩擦,為我們前進提供必需的動力,若是在冰面行走,摩擦力驟減,稍不留神就容易滑倒。乘坐公交時,車輛啟動瞬間身體會后仰,剎車時又會前傾,這是慣性在“作祟”,物體總想保持原有運動狀態(tài)。
熱學(xué)方面,冬天向手心哈氣會感覺暖和,這是口中呼出的熱氣遇冷液化放熱;燒水時,水從常溫逐漸升溫直至沸騰,水汽化成水蒸氣,期間涉及熱量的持續(xù)傳遞,即熱傳導(dǎo),讓水吸收能量改變物態(tài)。
光學(xué)領(lǐng)域更是奇妙。鏡子成像清晰呈現(xiàn)出我們的模樣,利用的是光的反射原理,光線照射到鏡面后按特定角度反射回來。而把筷子插入裝水的杯子,筷子仿佛折斷,這是光的折射現(xiàn)象,光從空氣進入水中改變傳播方向所致。
電學(xué)現(xiàn)象也不離日常。手機充電時,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來,使用時化學(xué)能又變回電能驅(qū)動手機運行。夜間打開臺燈,電流通過燈絲,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,燈絲發(fā)熱到一定程度發(fā)光,照亮房間,這些司空見慣的場景背后都藏著有趣的物理知識。
熱傳導(dǎo)現(xiàn)象
熱傳導(dǎo)是生活中常見的熱學(xué)物理現(xiàn)象,它指的是熱量從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域傳遞的過程。在冬天,暖氣散熱就是典型的熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。
暖氣內(nèi)部的熱水或者熱蒸汽溫度較高,通過暖氣片這個介質(zhì),熱量逐漸傳遞到周圍溫度相對較低的空氣中,讓室內(nèi)變得暖和起來。
還有做飯的時候,爐灶上的火焰溫度很高,熱量會通過鍋具傳導(dǎo)給鍋內(nèi)的食物,先是鍋具底部吸收熱量,然后熱量再從底部逐漸往上部以及四周傳遞,最終實現(xiàn)把食物做熟。
當(dāng)不同溫度的物體相互接觸時,熱量就會自發(fā)地從高溫物體流向低溫物體,直到它們的溫度變得相同,也就是達到熱平衡狀態(tài)。
這是因為物體內(nèi)部的微觀粒子一直在做無規(guī)則運動,溫度高的物體其內(nèi)部粒子平均動能大,在接觸時,通過粒子的相互碰撞等作用,就把能量傳遞給了溫度低、粒子平均動能小的物體,從而實現(xiàn)熱量的傳導(dǎo)。
物態(tài)變化現(xiàn)象
物質(zhì)通常存在固體、液體、氣體三種狀態(tài),并且它們之間可以相互轉(zhuǎn)變,這其中蘊含著豐富的物理原理。
從固體轉(zhuǎn)化為液體的熔化現(xiàn)象來說,像冰變?yōu)樗倪^程就是如此,需要吸收熱量。把冰塊放在常溫環(huán)境下,隨著外界熱量的傳入,冰的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)被打破,原本規(guī)則排列的分子變得可以相對自由地移動,進而形成液態(tài)水。
反過來,液體轉(zhuǎn)化為固體叫凝固,像水結(jié)成冰,這個過程會釋放熱量。冬天室外溫度很低時,水盆里的水就會慢慢凝固成冰。
固體還能直接轉(zhuǎn)化為氣體,這叫升華,放在衣柜中的樟腦丸,時間久了就會消失不見,這是因為樟腦丸這種固態(tài)物質(zhì)不經(jīng)液態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)散發(fā)到空氣中了,升華過程需要吸收熱量。而氣體轉(zhuǎn)化為固體是凝華現(xiàn)象,會釋放熱量,像自然界中雪、霜、霧凇、冰花的形成,都是空氣中的水蒸氣遇冷直接變成固態(tài)冰晶的凝華過程。
氣體與液體之間的轉(zhuǎn)化也很常見,氣體轉(zhuǎn)化為液體叫液化,像晴朗早晨見到的霧、草葉上的露珠,都是空氣中的水蒸氣遇冷液化形成的小水珠,液化時需要釋放熱量。
液體轉(zhuǎn)化為氣體則是汽化,汽化包括蒸發(fā)和沸騰兩種情況,蒸發(fā)在任何溫度下都能發(fā)生且只在液體表面進行,夏天灑在地上的水一會兒就干了,這是水的蒸發(fā);而沸騰是液體在達到沸點之后并繼續(xù)加熱才會在液體表面和內(nèi)部同時發(fā)生的現(xiàn)象,像燒開水時水達到沸點后持續(xù)吸熱就會沸騰,汽化過程需要吸收熱量。
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