生活中的物理现象96768.doc

生活物理吴江市第二高级中学校本教材编写组第一讲 厨房中的物理知识物理越来越广泛地应用于们日常的生活生产中，人们生活也越来越离不开物理，可以说处处与物理打着交道，就拿与人们朝夕相处的厨房来说吧，其中就蕴涵着丰富的物理知识，现殒举如下：一、与电学知识有关的现象1电饭堡煮饭、电炒锅煮菜、电水壶烧开水是利用电能转化为内能，都是利用热传递煮饭、煮菜、烧开水的。2排气扇（抽油烟机）利用电能转化为机械能，利用空气对流进行空气变换。3电饭煲、电炒锅、电水壶的三脚插头，插入三孔插座，防止用电器漏电和触电事故的发生。4微波炉加热均匀，热效率高，卫生无污染。加热原理是利用电能转化为电磁能，再将电磁能转化为内能。5厨房中的电灯，利用电流的热效应工作，将电能转化为内能和光能。6厨房的炉灶（蜂窝煤灶，液化气灶，煤灶，柴灶）是将化学能转化为内能，即燃料燃烧放出热量。二、与力学知识有关的现象1电水壶的壶嘴与壶肚构成连通器，水面总是相平的。2菜刀的刀刃薄是为了减小受力面积，增大压强。3菜刀的刀刃有油，为的是在切菜时，使接触面光滑，减小摩擦。4菜刀柄、锅铲柄、电水壶把手有凸凹花纹，使接触面粗糙，增大摩擦。5火铲送煤时，是利用煤的惯性将煤送入火炉。6往保温瓶里倒开水，根据声音知水量高低。由于水量增多，空气柱的长度减小，振动频率增大，音调升高。7磨菜刀时要不断浇水，是因为菜刀与石头摩擦做功产生热使刀的内能增加，温度升高，刀口硬度变小，刀口不利；浇水是利用热传递使菜刀内能减小，温度降低，不会升至过高。三、与热学知识有关的现象（一）与热学中的热膨胀和热传递有关的现象1使用炉灶烧水或炒菜，要使锅底放在火苗的外焰，不要让锅底压住火头，可使锅的温度升高快，是因为火苗的外焰温度高。2锅铲、汤勺、漏勺、铝锅等炊具的柄用木料制成，是因为木料是热的不良导体，以便在烹任过程中不烫手。3炉灶上方安装排风扇，是为了加快空气对流，使厨房油烟及时排出去，避免污染空间。4滚烫的砂锅放在湿地上易破裂。这是因为砂锅是热的不良导体，烫砂锅放在湿地上时，砂锅外壁迅速放热收缩而内壁温度降低慢，砂锅内外收缩不均匀，容易破裂。5往保温瓶灌开水时，不灌满能更好地保温。因为未灌满时，瓶口有一层空气，是热的不良导体，能更好地防止热量散失。7冬季从保温瓶里倒出一些开水，盖紧瓶塞时，常会看到瓶塞马上跳一下。这是因为随着开水倒出，进入一些冷空气，瓶塞塞紧后，进入的冷空气受热很快膨胀，压强增大，从而推开瓶塞。8冬季刚出锅的热汤，看到汤面没有热气，好像汤不烫，但喝起来却很烫，是因为汤面上有一层油阻碍了汤内热量散失（水分蒸发）。9冬天或气温很低时，往玻璃杯中倒入沸水，应当先用少量的沸水预热一下杯子，以防止玻璃杯内外温差过大，内壁热膨胀受到外壁阻碍产生力，致使玻璃杯破裂。10煮熟后滚烫的鸡蛋放入冷水中浸一会儿，容易剥壳。因为滚烫的鸡蛋壳与蛋白遇冷会收缩，但它们收缩的程度不一样，从而使两者脱离。（二）与物体状态变化有关的现象1液化气是在常温下用压缩体积的方法使气体液化再装入钢罐中的；使用时，通过减压阀，液化气的压强降低，由液态变为气态，进入灶中燃烧。2用焊锡的铁壶烧水，壶烧不坏，若不装水，把它放在火上一会儿就烧坏了。这是因为水的沸点在1标准大气压下是100，锡的熔点是232，装水烧时，只要水不干，壶的温度不会明显超过100，达不到锡的熔点，更达不到铁的熔点，故壶烧不坏。若不装水在火上烧，不一会儿壶的温度就会达到锡的熔点，焊锡熔化，壶就烧坏了。3烧水或煮食物时，喷出的水蒸气比热水、热汤烫伤更严重。因为水蒸气变成同温度的热水、热汤时要放出大量的热量（液化热）。4用砂锅煮食物，食物煮好后，让砂锅离开火炉，食物将在锅内继续沸腾一会儿。这是因为砂锅离开火炉时，砂锅底的温度高于100，而锅内食物为100，离开火炉后，锅内食物能从锅底吸收热量，继续沸腾，直到锅底的温度降为100为止。5用高压锅煮食物熟得快些。主要是增大了锅内气压，提高了水的沸点，即提高了煮食物的温度。6夏天自来水管壁大量“出汗”，常是下雨的征兆。自来水管“出汗”并不是管内的水渗漏，而是自来水管大都埋在地下，水的温度较低，空气中的水蒸气接触水管，就会放出热量液化成小水滴附在外壁上。如果管壁大量“出汗”，说明空气中水蒸气含量较高，湿度较大，这正是下雨的前兆。7煮食物并不是火越旺越快。因为水沸腾后温度不变，即使再加大火力，也不能提高水温，结果只能加快水的汽化，使锅内水蒸发变干，浪费燃料。正确方法是用大火把锅内水烧开后，用小火保持水沸腾就行了。8冬天水壶里的水烧开后，在离壶嘴一定距离才能看见“白气”，而紧靠壶嘴的地方看不见“白气”。这是因为紧靠壶嘴的地方温度高，壶嘴出来的水蒸气不能液化，而距壶嘴一定距离的地方温度低；壶嘴出来的水蒸气放热液化成小水滴，即“白气”。9油炸食物时，溅入水滴会听到“叭、叭”的响声，并溅出油来。这是因为水的沸点比油低，水的密度比油大，溅到油中的水滴沉到油底迅速升温沸腾，产生的气泡上升到油面破裂而发出响声。10当锅烧得温度较高时，洒点水在锅内，就发出“吱、吱”的声音，并冒出大量的“白气”。这是因为水先迅速汽化后又液化，并发出“吱、吱”的响声。11当汤煮沸要溢出锅时，迅速向锅内加冷水或扬（舀）起汤，可使汤的温度降至沸点以下。加冷水，冷水温度低于沸腾的汤的温度，混合后，冷水吸热，汤放热。把汤扬起的过程中，由于空气比汤温度低，汤放出热，温度降低，倒入锅内后，它又从沸汤中吸热，使锅中汤温度降低。（三）与热学中的分子热运动有关的现象我们在日常生活、生产中只要细心观察身边的物理现象，联系到我们学过的物理知识，去分析和解释这些现象，就能够提高观察、分析及解决物理问题的能力。物理作为一门大众的学科，在生活中的应用数不胜数，厨房中的物理知识应用真可谓冰山一角，我们必须更加努力的学习，积累物理知识，提高自己的科学技术水平，这样才能使我们的生活变得更美好。第二讲 电冰箱的原理起源：冰箱，又称冰桶，由古时的“冰鉴发展而来，功能明确，既能保存食品，又可散发冷气，使室内凉爽。它是古代人的发明创造，向我们揭示了古代生活的一个侧面。冰鉴，是古代盛冰的容器。周礼天官凌人：“祭祀共（供）冰鉴。”可见周代当时已有原始的冰箱，只是冰并不是一年里时时都有，特别是在炎热的夏季，冰可谓弥足珍贵。 ”传世有不少清代晚期的木胎冰箱，多用红木、花梨、柏木等较为细腻的木料制成，此件为红木制品，仿竹编式样，制作精致。形制为大口小底，外观如斗形，铅叶镶里，底部有泄水小孔，结构类似木桶。冰箱箱体两侧设提环，顶上有盖板，上开双钱孔，既是抠手，又是冷气散发口。为使冰箱处于一定高度便于取放冰块和食物，配有箱座。 这对冰箱结构标准，箱桶和底座均装饰华美。成对制作，当为大户人家所用之物。 从经济学角度来分析，在当时价值高的器物，传至如今其价值一定比同样传至今天的过去价值较低的器物要高。今天如此，将来也一定如此。这是选择收藏品的要招。这一点，对于想收藏冰箱的人来说，特别管用。因为在古时候，即便是清代末年了，由于没有制冰设备，在炎炎夏日要想求得一方清凉的冰，何其困难。虽然古时有凿地储冰的方法，但冰的奢侈，一定不是那些一般人家所能享用的。能用得上冰箱的人家，必定衣食无忧。而在当时的社会里，富裕的人家绝对是少数，用得起红木家具的，并不一定能用得上红木制作的冰箱，这也就是为什么冰箱的收藏价值高的原因，不仅如此，它将来的意义将会更加重要。 襟抱堂认为，冰箱的发明让人类远离了发霉的食物，可以将温度降低并保存，让我们在夏天的时候享受健康的食物，不能不说是科技带给人的一种进步。发明历史：17世纪中期，“冰箱”这个词才进入了美国语言，在那之前，冰只是刚刚开始影响美国普通市民的饮食。随着城市的发展冰的买卖也逐渐发展起来。它渐渐地被旅馆、酒馆、医院以及被一些有眼光的城市商人用于肉、鱼和黄油的保鲜。内战（1861-1865）之后，冰被用于冷藏货车，同时也进入了民用。 到1880年以前，已经有半数在纽约、费城和巴尔的摩销售的冰， 三分之一在波士顿和芝加哥销售的冰箱开始进入家庭使用，因为一种新的家庭设备冰箱即现代冰箱的前身，被发明了。现在同类产品还有冰柜。 制造一台有效率的冰箱不像我们想象的那么简单。19世纪早期，发明家们关于对冷藏科学至关重要的热物理知识的了解是很浅陋的。人们认为最好的冰箱应该防止冰的融化，而这样一个在当时非常普遍的观点显然是错误的，因为正是冰的融化起到了制冷作用。早期人们为保存冰而作出了大量的努力，包括用毯子把冰包起来，使得冰不能发挥它的作用。直到近19世纪末，发明家们才成功地找到有效率的冰箱所需要的隔热和循环的精确平衡。 但早在1803年，一位有发明天才的马里兰农场主托马斯莫尔就找到了正确的方法。他拥有一个农场，离华盛顿约20英里，那里的乔治镇村庄是集市中心。当他用自己设计的冰箱运送黄油去市场时，他发现顾客们会走过装在竞争者桶里那些迅速融化的黄油而给他比市价更高的价格买他仍然新鲜坚硬，整齐地切成一磅一块的黄油。莫尔说他的冰箱的一个好处是使得农民们不必为了保持他们产品的低温而在夜里去市场交易。工作原理：我们知道任何物质在液化后都要放出热量，在气化时都要吸收热量，这是最普遍的物理现象。空调冰箱就是利用了这个道理，将制冷剂液化放出热量，然后再让他蒸发吸收热量。液化放出热量的位置和蒸发吸收热量的位置不能在一处，否则没有任何效果。因此空调就有了室外机，目的是散热和其它主要功能，冰箱则散热器在冰箱外部。那么怎么能实现制冷剂液化-气化呢？我们知道，气体物质在它的临界温度下，当压力达到一定值的时候，就会液化。所谓的临界温度就是在这个温度之上，无论采用多高的压力都不能使他液化。当温度高于气体物质在某个压力下的沸点之上时就会发生气化，气化时吸收热量，吸收的热量从环境中获得，从而实现制冷。用于上述实现制冷的气体物质就是制冷剂。作为制冷剂的物质通常常温下为气体，便于蒸发，而且临界温度不能太低，否则压缩时液化不容易。还要要求无毒，无异味儿。常见的制冷剂为氨、氟(这个字念服笨蛋才念佛呢)里昂。氟里昂实际上很多种物质的总称，是一种系列产品。那么他是什么物质呢？实际上就是卤代烷，常见的是卤代甲烷。例如一氟三氯甲烷、三氟一氯甲烷、二氟二氯甲烷等等。也就是甲烷的分子中的氢原子被氯和氟原子所取代，你可以自己组合出不同的物质。当然了，这种卤代烷一定要有氯原子和氟原子存在，不能全是氯也不能全是氟，而且烷烃中的氢原子全部被取代。倒不是说不存在这种物质，而是满足不了作为制冷剂的要求，例如四氯甲烷，常温下为液体，也就是四氯化碳，不能做制冷剂的。但是四氯化碳中的一个氯被氟取代，就可以做制冷剂。制冷的过程是这样的：首先压缩机将蒸发器来的气体制冷剂进行压缩，由于室温低于制冷剂的临界温度，当达到所需的压力后液化，液化时放出大量的热，这些热量通过散热管、散热片散发到空气中，也就是冰箱后面的散热管、空调室外机的风扇吹着的散热片。液化后的制冷剂散热后，温度降低到接近室温，经过缓冲器后再通过毛细管进入蒸发器，蒸发器就是粗管，上面带有导热良好的金属片。制冷剂在这里蒸发，会吸收大量的热量，使得蒸发器周围温度迅速降低。对于冰箱，蒸发器就是冷冻室周围的金属和部分，对于空调就是室内机里面的金属管和外面的吸热片，和冰箱不同的是，空调蒸发器温度不是低吗，用风扇吹他，于是空调就吹出了冷风。冰箱同志则住在密封箱里，由于蒸发器不断地吸热，使得这里面温度很低，低到零下十几度。制冷剂在蒸发器蒸发后变成了气体，再到压缩机压缩，结果又放出热量变成了液体，成为一个循环。那位优点物理知识的姐姐该问我了：“不对吧？如果说制冷剂在工作中不是在密闭的、循环的系统中运作没有任何问题，但制冷剂和压缩机等在一个密闭的系统内进行循环，那压力应该是平衡的，也就是压力不变啊，既然不变，那液体怎么可能变成气体呢？便不成气体，制个屁冷啊？”姐姐，前面说了，在蒸发器前面有个毛细管，这个毛细管的作用就是减压，为什么呢，你想想毛细管后面的是蒸发器，蒸发器空间是很大的，毛细管很细，流着的是液体，到了蒸发器，空间突然增大，而且蒸发器后面就是压缩机，压缩机会及时地抽取气体，于是通过毛细管到达蒸发器内液体制冷剂由于压力低，不得不气化了，于是上演了气化吸热的一幕。制冷机理就是这样的，简单吧？那温度是怎么控制的？冰箱和空调温度控制都是通过启停压缩机来实现的。压缩机总在那里干活儿就冷，反之就不制冷。控制温度的部分叫温控器，冰箱的比较简单，有机械的，也有电子的，空调基本上都是电子的。机械的相对比较简单，就是一个密封管，里面装有膨胀系数大的液体或气体，当温度升高时，膨胀，推动开关，使冰箱供电导致压缩机启动。电子的也很简单，一般是一个热电阻温度计或热电偶温度计或者半导体温度计(所谓的温度计实际上是传感器)，温度变化导致传感器参数变化，通过电子电路实现对压缩机供电电路的开关。电子温控有好处，便于实现遥控、定时、等等。近年来出现的所谓变频空调，号称节能，实际上是通过变频技术调节拖动压缩机的电动机的供电频率来实现调节电机的转速。我们知道交流电机调速很难实现，冰箱、空调中的压缩机都是有交流电机拖动的，特别是空调，美女、衰哥喜欢温度不一样，总爱调来调去的，如果不采用变频调速在平稳电机运转，只能通过间断运行来实现。我们知道，电动机在启动过程中，需要较大的起动电流，因此对电网的电压造成波动，甚至烧掉不耐压的设备，最常见的是白炽(这个字念赤)灯烧断钨丝。刚刚启动不久的电机往往由于温度对它的控制又要求停机，反反复复导致电机频繁启动，一方面浪费电能，另一方对压缩机等部件的机械部分也会造成疲劳、磨损等。采用变频空调，就可以在电机在根据温度的不同选择不同的转速来实现。交流电机的变频调速本身不节能，但是避免了需要频繁启动的电机等，这时候相对传统手段就节能了，这是相对的。制冷剂氟里昂可以破坏大气中的臭氧层。我们知道，大气分为对流层、平流层、暖层、电离层等，其中在大气层的10公里到50公里高度的区域(平流层)臭氧有相当的浓度，是臭氧富集区，臭氧是氧气的一种同素异形体，一个分子中有三个氧原子(氧气是两个)，臭氧可以吸收太阳光中的紫外线，使得紫外线转变为热能，氧气也可以在紫外线的作用下转变为臭氧。单独的氧气在紫外线的照射下是不能把紫外线转化为热能的，而是直接透过。只有在臭氧存在下，才会出现臭氧在紫外线照射下转换为氧气，氧气再在紫外线照射下转换为臭氧，实际上是一种化学平衡。在氟里昂存在的情况下，臭氧分子将会被破坏变成氧气分子，在这个过程中，氟里昂并不发生变化，起到催化剂的作用。也就是说，氟里昂破坏了臭氧分子后自己并不被消耗掉，氟里昂自然降解过程十分缓慢，因此大气中氟里昂的浓度增加自然而然会把臭氧破坏干净。自然界的臭氧的产生一般是通过空气放电也就是闪电过程中有氧气转变而来的，在自然环境下，臭氧的产生和消耗是平衡的，但人类制造了氟里昂，就会破坏这种平衡。臭氧被破坏了，太阳光中波长小于290纳米的紫外线就会对生物造成极大的影响。制冷技术除了液化蒸发法，还有半导体制冷技术。实际上某些板式半导体在通电时，会出现温度差，导致一面冷另一面热。于是就出现了利用这一技术的微型冰箱、凉帽等，某些饮水机的冷热水，就是半导体制冷。半导体制冷优点是无噪音，无制冷剂，无运转机构，如意控制温度，但致命缺点就跟五笔字型类似，耗电量大(五笔字型工作量大)，效率低，因此应用领域比较窄。第三讲热得快的奥秘热得快简介：“热得快”是生活中常用的一种电加热器，可以用来烧开水、热牛奶、煮咖啡等，快捷而方便。“热得快”的加热螺圈通常是用一种较细的金属管绕制成的，管内装有电热丝，然后灌入氧化镁粉之类的绝缘材料，把电热丝封装固定在管中间，使它不与管壁接触。电热丝的两端再分别与电源线相接。通电后，电流从电热丝中流过，电热丝便发热。如果把“热得快”浸没在液体中，热量通过液体很快散发出来，这样使液体很快被加热，而且也不会烧坏电热丝。如果让“热得快”在空气中干烧，热量不易散发，金属外管会很快烤焦，甚至烧红，管内的电热丝便会烧断。所以，使用时应先将“热得快”放入液体内，液体最少应淹没加热螺圈（手柄及电线不能浸入液体中），然后再接通电源。加热完毕，也应先断开电源，过一小会，待“热得快”温度降低后，再从液体中拿出，擦干收藏。由于“热得快”中的电热丝是用镍铁合金制成的细丝，一般较脆、容易震断。热得快功率一般在1000-1500W烧一瓶开水一般5-6分钟。注意事项：热得快烧开的水当然可以喝(和电水壶原理一样)，但要注意： 1.要保证盛水容器和热得快的干净，无生锈等。 2.容器中的水一定要没过热得快，不能干烧热得快，否则热得快易烧坏。 3.水烧开后，不要马上把热得快从水中拿出。要拔掉电插头等水冷一点再把热得快拿出,因为此时热得快温度还很高,热得快易烧坏。 4.水烧开即拔掉电插头,因水烧的时间过长，会造成水的老化，以及形成有害物质。因此，健康的、符合人体需要的水应该是新鲜的。另外，水烧开后放置的时间过长，也会变成老化水，而且老化水中的有毒物质会随着水贮存时间增加而增加。因此，最好当天烧的水当天喝完。 “热得快”如果在空气中干烧，热量不易散发，金属外管会很快烤焦，甚至烧红、管内的电热丝便会烧断也因此，使用时应先将“热得快”放入液体内，液体最少应淹没加热螺圈（手柄及电线不能浸入液体中），然后再接通电源。 加热完毕，也应先断开电源，过一小会，待“热得快”温度降低后，再从液体中拿出，擦干收藏.另外，由于“热得快”中的电热丝是用镍铁合金制成的细丝，一般较脆、容易震断。因此，“热得快”不能剧烈震动，如果表面有水垢或附着物，可用小毛刷轻轻刷掉，不要用硬物敲击或用小刀刮削。“热得快”一旦断丝便无法修复，只有换新的了。第四讲高压锅高压锅的由来：三百多年前，法国有个名叫丹尼斯巴本的人，他是一个物理学家，也是一个医生，还是一个机械师。由于那时法国国王亨利四世对新教徒的迫害，巴本不得已逃往国外。在跋山涉水的路途中，他发现：在高山上煮马铃薯时，尽管锅里的水哗哗地沸腾，马铃薯还是煮不软。在帕斯卡由实验证实的“高山上的大气压比海平面低”的启示下，巴本猜想：液体的沸点是否随大气压的减小而降低呢？到了国外以后，他便从事这方面的研究工作。终于用实验证实了“液体的沸点随大气压强的减小而降低”的猜想。巴本进一步想，如果把问题倒过来，用人工加压的方法增大气压，那么水的沸点不就会升高了吗？1681年，巴本根据这个道理设计并制成了世界上第一个高压锅，当时人们把它叫做巴本锅。巴本锅有内外两层，内层里放要煮的食物，外层是密封的，锅盖更是经过严格选择的，以此控制外层锅里的气压。为了更加安全，锅的外围还特地加上了金属罩。据说，巴本访问英国时，在英国国王查尔斯二世的要求下，曾作了一次表演，用巴本锅煮肉，不仅省时间，而且就连坚硬的骨头，也能煮得像奶酪一样松软。在懂得了巴本锅的道理以后，你能解释下列两则奇闻吗？一、当伦敦泰晤士河下的过河隧道竣工时，各界知名人士前来参加通车典礼，在隧道里还举行了庆祝酒会，会上大家一致感到香槟酒的气不够，味不浓。可是，会后大家返回地面上时，一个个嘴里却不住地打嗝，感到肚子胀。但是，当他们重新回到地下时，一切又恢复了正常。试问，人们的肚子是否真的出了什么毛病？二、1971年6月30日，苏联宇宙飞船“联合号”由太空返回地面时，突然宇航员和地面指挥中心失去了通话联系，幸亏飞船上有自动飞行控制设备，飞船才重新返回地面。意外的是三名宇航员全部死亡。经过对尸体的解剖化验，确定宇航员死于“血液沸腾症”。科学家又对飞船进行检查，发现密封舱壁上有漏气处。由于舱内空气在太空中迅速地泄漏，致使宇航员死于“血液沸腾症”。为了更加保险，从此以后，宇航员还得穿上“宇航服”，以免血液沸腾。试问飞船漏气以后，宇航员的血液为什么会沸腾？原理：高压锅的原理很简单，因为水的沸点受气压影响，气压越高，沸点越高。在高山、高原上，气压不到1个大气压，不到100水就能沸腾，鸡蛋是用普通锅具是煮不熟的。在气压大于1个大气压时，水就要在高于100时才会沸腾。人们现在常用的高压锅就是利用这个原理设计的。高压锅把水相当紧密地封闭起来，水受热蒸发产生的水蒸气不能扩散到空气中，只能保留在高压锅内，就使高压锅内部的气压高于1个大气压，也使水要在高于100时才沸腾，这样高压锅内部就形成高温高压的环境，饭就容易很快做熟了。当然，高压锅内的压力不会没有限制，要不就成了炸弹。当前，我国市场上出售的压力锅，工作压强约为13105帕，水的沸点是124。用它来焖饭比用普通锅节约时间。在工厂里也要用高压锅炉，有些热电厂的中型锅炉内，压强高达40105帕，水的沸点为249，用这样的高温高压蒸汽推动蒸汽轮机发电。压力锅构造：由锅身、锅盖、易熔片、放气孔、安全阀和密封胶圈、以及其他新形式的放气通道组成。热锅上的水滴液体与气体接触的表面层，由于表面张力会出现表面收缩的趋势；液体与固体接触的附着层会出现浸润与不浸润现象；由于表面层和附着层的影响，在毛细管内又会出现毛细观象。这些现象在日常生活中普遍存在。先在锅里滴几滴水，看它是什么形状？而后把锅放在炉子上加热，可见到水滴汽化成蒸气。继续加热锅底，让水滴全部汽化并加热锅底至灼热。再滴几滴水珠到锅底，会立即听见嗤嗤声，出现了水变成水蒸气的强烈汽化。请注意观看：被蒸气层托住的尚未被汽化的水滴呈什么形状？呈扁球形，并在不停地跳跃。这说明，液体在表面张力作用下，表面积会尽可能的小。第五讲微波炉微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具。微波是指波长为0011米的无线电波，其对应的频率为30000兆赫到300兆赫。为了不干扰雷达和其他通信系统，微波炉的工作频率多选用915兆赫或2450兆赫。微波加热的原理简单说来是：当微波辐射到食品上时，食品中总是含有一定量的水分，而水是由极性分子（分子的正负电荷中心，即使在外电场不存在时也是不重合的）组成的，这种极性分子的取向将随微波场而变动。由于食品中水的极性分子的这种运动。以及相邻分子间的相互作用，产生了类似摩擦的现象，使水温升高，因此，食品的温度也就上升了。用微波加热的食品，因其内部也同时被加热，放整个物体受热均匀，升温速度也快。微波炉的基本构造：门安全联锁开关：确保炉门打开，微波炉不能工作，炉门关上，微波炉才能工作； 视屏窗：有金属屏蔽层，可透过网孔观察食物的烹饪情况； 通风口：确保烹饪时通风良好：转盘支承：带动玻璃转盘转动；玻璃转盘：装好食物的容器放在转盘上，加热时转盘转动，使食物烹饪均匀；控制板：控制各档烹饪；炉门开关：按此开关，炉门打开。 微波炉的由来：使用微波来烹饪食物的方法是首先由Percy Spencer想到的，Percy Spencer过去为Raytheon公司建造雷达设备的磁电管。一天他在一个启动的雷达设备上工作时，突然发觉自己放在口袋里的巧克力融化了。经Percy Spencer的思索和研究，发现他的巧克力是被微波所溶化。 微波炉的发明者是美国的斯本塞。斯本塞于1921年生于美国亚特兰大城。1939年，他参加了海军，半年后因伤而退役，进入美国潜艇信号公司工作，开始接触了各类电器，稍后又进人专门制造电子管的雷声公司。由于工作出色，1940年，他由检验员晋升为新型电子管生产技术负责人。天才加勤奋的结果，他先后完成了一系列重大发明，令许多老科学家刮目相看。其时，英国科学家们正在积极从事军用雷达微波能源的研究工作。伯明翰大学两位教授设计出一种能够高效产生大功率微波能的磁控管。但当时英德处于决战阶段，德国飞机对英伦三岛狂轰乱炸。因此，这种新产品无法在国内生产，只好寻求与美国合作。1940年9月，英国科学家带着磁控管样品访问美国雷声公司时，与才华横溢的斯本塞一见如故，相见恨晚。在他努力下，英国和雷声公司共同研究制造的磁控管获得成功。在一个偶然的机会，斯本塞萌生了发明微波炉的念头。1945年，他观察到微波能使周围的物体发热有一次，他走过一个微波发射器时，身体有热感，不久他发现装在口袋内的糖果被微波溶化。还有一次，他把一袋玉米粒放在波导喇叭口前，然后观察玉米粒的变化。他发现玉米粒与放在火堆前一样。第二天，他又将一个鸡蛋放在喇叭口前，结果鸡蛋受热突然爆炸，溅了他一身。这更坚定了他的微波能使物体发热的论点。雷声公司受斯本塞实验的启发，决定与他一同研制能用微波热量烹饪的炉子。几个星期后，一台简易的炉子制成了。斯本塞用姜饼做试验。他先把姜饼切成片，然后放在炉内烹任。在烹任时他屡次变化磁控管的功率以选择最适宜的温度。经过若干次试验，食品的香味飘满了整个房间。1947年，雷声公司推出了第一台家用微波炉。可是这种微波炉成本太高，寿命太短，从而影响了微波炉的推广。1965年，乔治福斯特对微波炉进行大胆改造，与斯本塞一起设计了一种耐用和价格低廉的微波炉。1967年，微波炉新闻发布会兼展销会在芝加哥举行，获得了巨大成功。从此，微波炉逐渐走入了千家万户。由于用微波烹饪食物又快又方便，不仅味美，而且有特色，因此有人诙谐地称之为“妇女的解放者”。 微波炉的使用误区：食物凉了怎么办?最方便的最快把它弄热的方式就是使用微波炉。可是，你又知道使用微波炉有哪些误区吗? 1、不要预先将肉类加热至半热，留待以后再用微波炉加热至全熟。这样做虽可减短开饭前所需烹调时间，半熟的食物中细菌没被杀死，既使放入冰箱，细菌仍会生长。第二次再用微波炉加温时，因时间太短，可能不能将所有细菌杀死，而吃坏肚子。所以，忙碌的家庭厨师若要节省烹调时间，仍以将肉类烹熟，放在浅容器中，或以冷冻食品塑料袋包装，将其冷冻，食用时先在冰箱中或微波炉中解冻，再加热食用为佳。 2、已在微波炉中解冻之肉类及家禽，不可再冷冻。因在微波炉中解冻，事实上已使外面一层开始低温加热。在这种低温下，细菌可能已繁殖到一危险的数量。虽然再冷冻可使繁殖停止，却不能将活细菌杀死。所以，已用微波炉解冻之肉类，必须加热至全熟，如不吃，再收入冰箱。 3、据美国农业部调查报告：人们常把剩菜放在微波炉中解冻或加热，然后就忘记了，一放就是几小时。如果忘记取出在三小时以上，最好弃去不吃，以免食物中毒。 小心塑料容器在高温下释出毒素: 1、不要用一般普通塑料容器放入微波炉加热。虽然塑料自身不被加热，但热的食物会使容器变得很烫。这些塑料容器在高温下可能放出毒素，染污食物。 2、美国食品药物管理局和维护消费者权益的团体均警告大家当心厨用透明塑料纸(plastic wrap)会往微波炉中放出毒素。虽目前还没有人因此中毒，中毒的可能性还是存在的。一九八七年英国做了一个试验，发现一种塑料纸中之化学品DEHA在微波炉中加热时渗入了食物。DEHA渗入高油脂食物中较多，因油脂在微波炉中可以非常热。高剂量的DEHA可使老鼠生癌。 微波炉的利与弊：微波炉由于烹饪的时间很短，对食物营养的破坏相当有限，能很好地保持食物中的维生素和天然风味。而且微波食物中矿物质、氨基酸的存有率也比其他烹饪方法高。比如，用微波炉煮青豌豆，可以使维生素C几乎一点都不损失。另外，微波还可以消毒杀菌。 微波炉不适合烹饪含盐量高的食品，应尽量减少用盐量，这样可避免烹饪的食物外熟内生。 微波炉不适合烹饪大块食物，最好将食物切成5厘米以下的小块。食品形状越规则，微波加热越均匀。变频微波炉：与传统微波炉容易加热不均不同， 变频微波炉利用自动调整、连续输出的微波能量，能满足不同食物对不同火力的要求，真正实现从强火到弱火的自动调控。不仅使食物的口感和色泽得到保证，还充分保留住食物的营养成分。而且长时间低功率烹调时,食品表面或边缘也不会出现烧过的现象。 在烹饪速度上，变频蒸立方微波炉采用变频器替代了高压变压器和高压电容等，降低了电源转换部分的损耗，热效率提高5%以上，使有效功率提升近10%。在相同条件下，烹饪时间就缩短了10%。节能方面，能效高达64%左右，高出国标一级能耗标准62%。 变频微波炉第六讲香脆的爆米花“砰！”随着一声巨响，爆米花的香气便飘散开来。爆米花个大粒圆，酥脆芳香，是很受小朋友欢迎的一种膨体食品。大米经过爆米机一加工，体积陡然胀大好多倍，难怪人们风趣地把爆米机称作“粮食扩大器”哩！爆米花的来历：爆米花是一种古已有之的膨化食品，起源可上溯到宋朝。当时的诗人范成大在他的石湖集中曾提到上元节吴中各地爆谷的风俗，并解释说：“炒糯谷以卜，谷名勃娄，北人号糯米花。”为什么把爆米花叫做“孛娄”呢？爆米花想是摹拟爆谷时的响声，因为当地的方言把打雷的声音叫做“孛辘”。清代学者赵翼在他著的檐曝杂记记收有一首爆孛娄诗：“东入吴门十万家，家家爆谷卜年华。就锅排下黄金粟，转手翻成白玉花。红粉美人占喜事，白头老叟问生涯。晓来妆饰诸儿子，数片梅花插鬓斜。”诗人笔下的爆米花不仅写得很美，而且洋溢着生活的情趣。爆米花也是发明于宋代，范成大在吴郡志风俗中记载：“上元，爆糯谷于釜中，名孛娄，亦曰米花。每人自爆，以卜一年之休咎。”在新春来临之际宋人用爆米花来卜知一年的吉凶,姑娘们则以此卜问自己的终身大事。宋人把饮食加入文化使之有了更丰富的内涵。爆米花松脆易消化，可作为日常的可口零食。爆米花的发明更折射出中国饮食的丰富多彩，它有更深的含义，就是开创了一种食物的加工方式澎化食品。说明中国古代的食品加工不止仅仅是食品简单的加热作熟，而是通过的物理的高温高压作用原理来改变食物的状态口感，这种加工方式就是现代新兴的澎化食品。这种加工方式使普通不和口的食品变为可口有特色的食品小吃，可以说千百年前的爆米花是近现代各种五花八门澎化食品零食小吃的祖先。数百年前“项链”馋人早在欧洲移民迁入这块“新大陆”之前，居住在这块大陆上的印第安人便盛行吃爆玉米花了。哥伦布在返回欧洲后，曾向人们描绘了“新大陆”上的印第安儿童用爆玉米花串成项链在街上兜售的生动情景。也是印第安人教会了欧洲新移民如何栽种、如何烘烤玉米的技术。一名历史学家还在美国新墨西哥州的洞穴里发现了5000年前古代印第安人食用的爆玉米花，只是由于当时的“工艺”所限，在口感上远远不如当代爆玉米花松脆而已。发明家为喜食爆玉米花的家庭设计了一种电锅，据说仅花费10分钟就能爆制好一大盆玉米花。目前，美国的许多地方电视台还常常播出如何爆制玉米花的常识，还介绍各种新风味爆玉米花的方法。一名频频在电视屏幕上亮相、自称为“爆玉米花大王”的专家瑞顿巴哈尔已成为全美家喻户晓的人物此君一上台，讲的都是“玉米经”。爆米花七月初七炒糖豆、爆米花，其意是“吃炒豆、活老老”。当天晚上，人们都涌上埕头，观看天上牛郎织女相会。这天人们很少见到喜鹊，说是上天搭鹊桥去了。有时夜里还会落几点雨，人们说这是牛郎织女相会时落下的泪水。中元节七月十五，俗称“七月半”，也叫中元节，是旧时民间祭祀祖先的节日。民间炊“薄荷糕”、“金米果”、烧银冥纸衣，祭祀祖宗。出嫁女子，倘遇父母新亡，则于十三日备办祭品、银纸，回娘家祭祀，俗称送“头年纸”，其后每年是于十四日“送纸”。建国后，此俗渐废。那么，米粒是怎样被扩大的呢？我们知道，密封在容器中的气体，都有一个特别的脾气：温度增高，压强就增大。给爆米机加热的时候，密封在罐里的空气的压强逐渐增大；同时，装在里面的大米逐渐被加热，贮存在米里的水分也逐渐蒸发出来，聚积在铁罐内。罐的温度不断升高，罐内的气压越来越大，这种高压阻止米中水分继续蒸发，使残存在米中的水分也逐渐升温升压，一个个米粒象憋足了气的小气球，只因为受到罐内气压的约束，它们才不能爆开。当罐内气压升高到23个大气压的时候（这从气压表上可以看出），便停止加热。这时，爆米花的师傅拿一条长布袋套在爆米机的口上，然后打开盖子。说时迟，那时快，在一声巨响中，大米喷到布袋里了。高温高压的米粒突然进入气压较低的环境中，憋在米粒中的高温高压水分，失去了约束力，便急骤膨胀，使米粒迅速胀大，变成了爆米花。 透过爆米花，使我们看到了“高温高压”的巨大力量。节日的焰火、鞭炮，工地上的爆破，工厂里的蒸汽锤，大力士蒸汽火车头它们那种有声有色的表演，都是“高温高压”导演出来的。随着科学技术的发展，它已成为生产上的强大动力。第七讲鸡蛋中的物理在物理教学中，教师有意识地引导学生联系生活实际，分析物理现象，这样不仅能激发学生的学习兴趣，而且能加深学生对物理知识的理解。本文介绍一组与日常生活中的鸡蛋有关的物理实验。一、热胀冷缩的性质实验把煮熟捞起的蛋立刻浸入冷水中待完全冷却后，再捞上来剥落比不放入冷水中直接剥要容易多。分析蛋刚浸入冷水中，蛋壳直接遇冷收缩，而蛋向温度下降不大，收缩也较小，蛋壳和蛋白相比主要蛋壳在收缩、冷却过程中，蛋白收缩率比蛋壳大，收缩程度更明显容易造成蛋白蛋有相互脱离，剥蛋壳就更方便了。二、液体蒸发吸热实验把刚煮熟的鸡蛋从锅内捞起来，直接用手拿时，虽然较烫，但还可以忍受过一会儿，当蛋壳上的水干了后，感到比刚捞上时烫。分析因为刚捞上来的蛋壳上附着一层水，开始时，水蒸发吸热，使蛋壳的温度下降，所以并不觉得烫经过一段时间，水蒸发完了。由蛋内部传递出的热量使蛋壳的温度重新升高，所以感到更烫手。三、验证大气压的存在实验如图1所示，选一只口径略小于鸡蛋的瓶子，在瓶底铺上一层沙千。点燃一团浸过酒糟的棉花投入瓶内，接着把一只剥了壳的熟鸡蛋堵住瓶口。火焰熄灭后，蛋被瓶子存入了瓶肚中分析浸过酒精的棉花燃烧使瓶内气体受热膨胀，部分空气被排出。同时棉花燃烧也消耗了部分空气。当蛋堵住瓶口，火焰熄灭后，瓶内气体由于温度下降，压强变小，低于瓶外的大气压。在大气压的作用下，有一定弹性的熟鸡蛋被压入瓶内。四、浮沉现象实验把一只鸡蛋，浸没在一只装有清水的大口径玻璃杯中。松开手后，发现鸡蛋缓缓沉入杯底，如图2（a），捞出鸡蛋往清水中加入食盐，调制成浓度较高的盐水，再把鸡蛋浸没在盐溶液中，松开手，鸡蛋却缓缓上浮，如图2（b）。分析物体的浮沉情况取决于所受的重力和浮力的大小关系。因为蛋的密度略微比清水的密度大，当蛋浸入清水中，鸡蛋受到的重力大于浮力，所以蛋将下沉。当鸡蛋浸没在盐水中时，由于盐水的密度比鸡蛋的密度大，所受的重力小于浮力，所以蛋将上浮。五、惯性现象如图3，用手指突然弹击硬纸片，鸡蛋却不会随纸片一起飞出。分析硬纸片虽然被弹出去，但鸡蛋由于惯性还要保持原来的静止状态。所以鸡蛋不会随纸片一起飞出，鸡蛋会落入杯中。六、分子运动现象实验外壳完好的蛋，放入食盐水中腌制一段时间，可以制成咸蛋。蛋壳虽然完好，但内部的蛋黄都变咸了。分析因为物质的分子间存在间隙，而且分子不停地做无规则运动，所以食盐分子扩散到蛋黄和蛋清中，使整个蛋黄也变咸。第八讲怎么煮饺子？北方人都爱吃水饺，常言道：“好吃不如饺子。”但是，饺子有羊肉饺子、猪肉饺子、三鲜饺子 这里怎么还有“物理”饺子？所谓“物理”饺子，意思是说煮饺子并不是容易的事。火轻煮不熟，火重饺子都破了，这里边还真有一些学问，实际是一些物理原理的运用。煮饺子时，有经验的“美食家”都是水沸腾后才把一定数量的饺子下到锅里，并且边让饺子下锅，边用勺子轻轻在锅底推动沉下的饺子（重力大于浮力，饺子下沉），水不再沸腾；等到水重新沸腾后，看到饺子个个饱满，而且浮到水面（浮力大于重力，饺子上浮），部分饺子悬浮在水中（浮力等于重力，饺子悬浮），再加点儿凉水，再煮一会儿，就捞出来，断定已经煮熟，可以享用了。这是为什么呢？从物理学的观点看，包饺子的面从生到熟，密度由大变小，熟饺子的体积要比生饺子的体积大，原因是包饺子的时候，将空气和馅一起包到饺子里，这些空气封闭在饺子里出不来，生饺子放到锅里后，受热后使饺子里的空气体积膨胀。因此，生饺子下锅后，饺子的重力大于浮力，饺子沉在锅的底部，煮熟的饺子，浮力大于饺子的重力，饺子上浮到水面。所以，煮饺子也有“很深”的物理学问。捞到盘里或碗里的饺子，马上又变小了。这正好是出锅后，室内温度变低，饺子遇冷，里边的空气又收缩，使饺子又变小了。第九讲开水不响，响水不开生活中大家可能都有这样的体会：烧开水时，水开前响声较水开后响。为什么“开水不响，响水不开”呢？注意观察一下就会发现：水中没有出现气泡时，是听不到响声的，而气泡的产生就会伴随着响声的出现。由此可见，烧开水时发出响声与水中气泡的产生是密不可分的。要揭开“开水不响，响水不开”之谜就要从气泡身上找原因。原因之一：气泡的产生过程对响声大小的影响水中溶有少量空气，容器壁的表面小空穴中也吸附着空气，这些小气泡起气化核的作用。水对空气的溶解度及器壁对空气的吸附量随温度的升高而减少。当水被加热时，气泡首先在容器壁上生成。气泡生成之后，气泡内部的容器壁部分实际上是处于“干烧”状态，而气泡边缘与干烧部分之间处于激烈的汽化过程。由于水继续被加热，这个过程中不断地向小气泡内蒸发水蒸汽，使泡内的压强不断增大，结果使气泡的体积不断膨胀，气泡所受的浮力也随之增大。当气泡所受的浮力大到一定程度时，便离开器壁开始上浮，整个过程的声音就象往烧红的铁上倒水一样，试想一下：无数个这样的剧烈汽化响声汇合在一起会产生什么样的声音？响声是由于气泡的产生而出现的，更重要的是：沸腾后，气泡会迅速上浮，这种剧烈汽化过程的时间要比沸腾前要短，响声自然就小了。原因之二：气泡上浮过程中的变化对响声大小的影响在沸腾前，容器里各水层的温度不同，容器壁附近水层的温度较高，水面附近的温度较低。气泡在上升过程中不仅泡内空气压强随水温的降低而降低，泡内有一部分水蒸汽凝结成饱和蒸汽，压强也在减小，而外界压强基本不变，此时，泡外压强大于内压强，于是，上浮的气泡在上升过程中体积将缩小。在继续加热的过程中，气泡产生和膨胀就越来越多，越来越大，但当气泡上升到温度较低的地方时，气泡中的水蒸气又要凝结成水，体积又逐渐地减小。那么在这样的过程中，随着温度的升高，气泡的体积一会儿膨胀一会儿缩小，又不断的上浮，在水的中、上部会产生一种振动，当水温接近沸点时，有大量的气泡涌现，接连不断地上升，并迅速地由大变小，使水剧烈振荡，产生较大的响声。在水的温度达到沸腾的温度时，由于对流和气泡不断地将热能带至中、上层，使整个容器的水温趋于一致。水的内部急剧汽化，气泡内水蒸气达到饱和，密度大气压高，在上升过程中其体积不仅不会缩小，而且还继续增大。这时气泡所受的浮力也在它上升过程中增大，气泡就由底部一直上升到表面而破裂，放出水蒸气和空气。由于此时气泡上升至水面破裂，对水的振荡减弱，响声自然也就小了。由此可见，“开水不响，响水不开”是很有物理道理的。第十讲饮料瓶在物理实验教学中的应用生活中有各种各样的废弃塑料饮料瓶，我一直在想怎样才能变废为宝、开发为课程资源，为实验教学“添砖加瓦”，使物理教学体现为“从生活走向物理，从物理走向科技”的新课程理念。同时“一物多用”的典型事例，能够逐步养成学生从多角度、多方位、多层次分析和解决问题的能力，促进创造性思维的发展。在这样思索下，本人在课堂教学中进行了探索，现介绍如下，以其抛砖引玉。一、对饮料瓶不进行任何技术处理，就可以做如下实验1压缩气体体积，气体液化演示拧开瓶盖，滴入几点乙醚，拧紧瓶盖后，稍待一会，蒸发，乙醚液体不见了。当用手挤压瓶体时，乙醚液体重新出现在瓶壁上。这表明压缩气体体积，气体被液化。2碘的升华与凝华演示拧开瓶盖，用匙加入少些固态碘，拧紧瓶盖后，竖起将含有碘的瓶底，放入烧杯中的沸水里，就会观察到紫色的碘蒸气从瓶底上升，到瓶子的上部后重新凝华成闪闪发光的碘晶体。此时摇动饮料瓶时看到瓶底的碘仍然是固体，这比用烧瓶在酒精灯上加热出现液态碘的可操作更强。3物体的悬浮、上升、下降演示（1）将几粒茶叶放入饮料瓶中，然后倒入多半瓶热水（不要倒满，留一部分空间，用于调节饮料瓶中的压强），最后旋紧瓶盖。（2）观察到几粒茶叶中有的漂浮、有的下沉、也有的悬浮。选取一个漂浮的茶叶片为观察对象，用手挤压方形塑料饮料瓶正对的两侧面时，漂浮的茶叶片就会下降，当用力适度时茶叶片就会悬浮在热水中。（3）若选取一个缓慢下降（或沉在瓶底）的茶叶片为观察对象，用手挤压方形塑料饮料瓶正对的两个棱时，下降的茶叶片就会停止下降（或瓶底的茶叶片上升），当用力适度时此茶叶片也会悬殊浮在水中。实验原理：方形塑料饮料瓶挤压正对两侧面时，瓶的容积变小，内部压强增大，茶叶中浸入一些水而重力变大，当茶叶的重力等于浮力时就悬浮。当挤压方形塑料饮料瓶正对的两个棱时，瓶子的容积增大（数学证明略去），瓶内压强减小，浸入茶叶中的水分量减小，当茶叶的重力等于浮力时也会悬浮。4演示气体、液体分子之间有间隔将空饮料瓶的瓶盖拧紧后，用手握住用力挤压，观察到瓶子发生的形变，体积减小，说明气体分子之间有间隔。将饮料瓶中盛满水，再拧紧瓶盖后，也用手握住使劲挤压，会观察到瓶子发生很小的形变，体积也减小，说明液体分子之间也有间隔。通过两次挤压后观察到形变的程度不同，说明了气体分子之间比液体分子之间间隔大。5演示光的直射、反射、折射现象在一个比较粗一些的饮料瓶中充满香烟（或是卫生香）的烟雾，拧紧瓶盖，制成了显示光路器（能多个班级重复使用）。用激光笔从瓶底照向瓶口，能清晰地显示光在同一种物质中沿直线传播。若将瓶底放在平面镜上，用激光笔从侧面照向瓶底的平面镜照射时，会清晰地观察到入射光线和反射光线，给学生留下深刻的反射现象的表象。若一半是盛有未澄清的石灰水，一半是烟雾时，从侧面向石灰水面照射时，会清晰地观察到光的入射光线和折射光线。6分子不停地做无规则运动将饮料瓶中滴入几滴酚酞试液，拧紧瓶盖后，上下倒置并旋转饮料瓶子，使管壁上涂有一层无色酚酞试液。然后，将瓶盖拧开后，在瓶盖里滴上两滴酚酞试液，并把饮料瓶倒置后，拧紧瓶盖，2秒钟后观察到饮料瓶内的氨分子与酚酞反应，从瓶口外开始逐渐向上变红，表明氨分子不停地做无规则运动。特点：饮料瓶由无色变成红色，色彩鲜艳，能激发求知欲望，而且不污染环境。7演示竖直方向对具有物理意义的“竖直”，学生不能很好的认识，理解起来费力，以至在有些问题中对重力和浮力的方向不能正确把握。如图1、图2所示，A是塑料饮料瓶；B是水；C是用线系好固定在瓶盖上的铁球；D是用细线系好固定在瓶盖上的氢气球。演示时，将组装好的饮料瓶A正立、B倒立时，学生会观察到系有铁球