书城童书青少年应该知道的热
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第6章 隐蔽战线——不被我们注意到的热现象

1.蒸汽机

瓦特发明蒸汽机的故事想必大家都知道:一天瓦特在炉前替奶奶烧开水,当水烧开的时候他发现,蒸汽把壶盖顶起来了。勤于思考的瓦特由此想,如果用蒸汽作为动力来做更有力、更有用的工作那将是很有意义的事情。之后,瓦特通过蒸汽的原理发明了蒸汽机。

瓦特于1736年1月19日出生在英国格拉斯哥城附近的一个名叫格林诺克的小镇。因为父亲是个木匠,家里一直很穷,为了生计他就跟着父亲做些木工活。由于工作的缘故,他从小养成了制造机械的浓厚兴趣。18岁时,瓦特到格拉斯哥城当徒工,学习制造教学仪器。后来他又去伦敦一个钟表店学习修理钟表,最后他又回到格拉斯哥城,在格拉斯哥大学当教学仪器修理工。

1761年,大学里的一台纽考门蒸汽机坏了,让瓦特去修理。这可是难得的好机会。在修理时,他发现这台机器有很大的缺点,一个是活塞动作不连续;另一个是浪费蒸汽太多,而且动作非常缓慢,有点像老牛拉破车。于是瓦特决心改进这种机器,他花费好几年时间进行了大量实验。工夫不负有心人,瓦特终于成功地创造了高效率蒸汽机。但是在今后的时间里,瓦特并没有停止他的创造。他花费了大量的时间,又经过多次改革,终于在1784年制成了用于交通运输的火车、轮船动力的蒸汽机。瓦特蒸汽机的发明,带来了一场震惊世界且影响深远的欧洲工业革命。

2.可以记忆的合金

我们生活的世界真是无奇不有,你听说过合金可以记忆的吗?在20世纪70年代,世界材料科学中出现了一种具有“记忆”形状能力的合金。例如,一根螺旋状高温合金,经高温退火后,它的形状处于螺旋状态。在室温下,即使花很大力气把它强行拉直,但只要把它加热到一定的“变态温度”,这根合金仿佛记起了什么似的,立刻恢复到它原来的螺旋形态。这是怎么回事呢?难道合金也具有人那样的记忆力?

答案肯定是不!其实,这种“记忆”合金只是利用某些合金在固态时其晶体结构随着温度有规律的变化而已。例如,镍-钛合金在40℃以上和40℃以下的晶体结构是不同的,当温度在40℃上下变化时,合金就会收缩或者膨胀,使形态发生变化。这里,40℃就是镍-钛合金的“变态温度”。各种合金都有自己的变态温度。以上说到的那种高温合金的变态温度很高。在高温时它被做成螺旋状是处于稳定状态。在室温下把它强行拉直时,它却处于不稳定的状态,因此,只要把它加热到变态的温度,它就立即恢复到原来处于稳定状态的螺旋形状了。

迄今为止,人类发现具有“记忆”形状能力的合金已达80种,有些已在某些领域获得实际应用。例如通常的铆接必须从一边插入铆钉,在另一边用气锤将铆钉的头锤扁。但是,遇到封闭的容器或者开口狭窄的容器,你根本无法深入到容器里面去作业。这时可用“记忆合金”事前做成两头都是扁的铆钉,在低温下把一段的扁头硬压成插孔大小的圆柱状。铆接时,只要从低温箱子中将铆钉取出,迅速插入被铆容器的插孔内,再把铆钉加热到变态温度以上,原先被压圆的一端便自动恢复成扁形,这样就把容器牢固地铆紧了。用“记忆合金”接合断骨也很有发展前途。用金属材料接合断骨时,必须把它的两端插入接孔后再弯成勾形,以防脱落。这一过程与订书钉将纸订合在一起很相似。可是这种操作会给病人增加很多痛苦。有了记忆合金后这个难题就迎刃而解了。事先在室温下将合金板制成两端都是倒钩形的,在低温下将其拉直成就像订书钉一样的形状,再将冷冻的合金接到断骨两端。合金受体温加热后立即恢复原状,从而把断骨牢牢接合在一起。

3.合金和塑料谁更可塑

在我们生活中常见到的塑料和金属,你认为它们谁更可塑呢?谁都知道,金属比塑料坚固,但金属的加工成型却没有塑料那么容易。例如,用冲压法加工铝材长筒形容器,在冲压成型后不可避免地会出现诸如“耳朵形”等的缺口。为了使它达到设计要求,必须再进行几道工序的机械加工,这就大大增加了生产成本,于是有人提出有什么东西既有金属的坚固性,又有塑料的可塑性呢?经过科学家们不懈地努力,终于发现了在一定温度下呈现超塑性的合金。

一般来说金属材料多少都有一定的可塑性。如果我们用延伸率来表示金属的可塑性,就是用金属材料在拉断时的增长量同原来长度之比的百分率来表示。一般黑色金属的延伸率是40%左右,有色金属也超不过60%。而具有超塑性的合金,在一定的温度下一般能达到100%以上,有得甚至达到1000%~2000%。例如,一种锌—铜—铝合金板材,在慢速弯曲时,竟然可以弯曲到180°。也就是将板材弯到两面可以重叠的程度,也不会断裂。

一般来说合金的超塑性有两大类:一种称为微细晶粒超塑性;另一种称为相变超塑性。无论哪一种超塑性都必须在一定的变形温度和一定的变形速度下才会产生。例如,锡-铋共晶合金在1200℃时的最大延伸率可达到850%,普通的低合金钢在800℃~900℃时也可以达到400%。

4.真空工厂

你知道吗?宇宙空间中的真空度和地球上的真空度差别很大。打个比方来说,如果在宇宙空间中的一个容器里只有一个空气分子的话,把这个容器放到地球上的最高真空里去,它里面竟然增加到100亿个空气分子。

有些精密产品常常需要在高真空环境下进行生产或加工,以减少空气分子对产品质量的影响。比如,要制作性能更佳的半导体器件和厚度只有几个原子直径的超大规模集成电路,地面实验室的真空度已经“力不从心”了,只有到宇宙空间中去,利用那里的超高真空度建造“真空工厂”才能实现这一目标。作为这项发展的第一步,轨道空间站应用而生了。

一般来说,在未来的真空工厂里除了生产高质量电子器材外,还可以生产高级有机化合物。有机化合物在较低温度下就会发生气化,因此,不需要加以高温就可以使有机化合物在没有裂解的情况下完成蒸馏分离。这样,在地球上无法提取的纯粹形态的有机化合物,在宇宙真空工厂中就可能用简单的方法提取出来,这对我们进一步了解复杂有机化合物的结构和性能,并设法以最低的成本将其制造出来,都具有十分重要的意义。

5.卫星也会生病——冷热病

你们知道吗?卫星在太空中运行时,太阳晒到的部分温度可以达到100℃~200℃,而太阳晒不到的地方却极其寒冷,其温度可达到——100℃~——200℃。

我们都知道地面上太阳晒得到的地方与晒不到的地方的温度差最多也就几十摄氏度,而在太空中为什么会相差几百摄氏度呢?你知道为什么吗?其实原因就是太空中没有空气,因此也不存在由于空气对流所造成的气温调节作用。

在太空中,卫星表面晒到和晒不到太阳的部分有着高达几百摄氏度的温差,这样就会使卫星上的仪器无法正常工作。为此,科学家们必须事先采取温控措施,以保持卫星有较恒定的“体温”。如果在地面上,人们可以用空调机来制冷,或用电炉来加热,然而在太空中却行不通。因为卫星发射的费用十分昂贵,所以由卫星带上天的各种仪器的重量必须“斤斤计较”。为了调节卫星的“体温”,而把空调火电炉送上天显然是不可能的。通常科学家们采取一些被动的调温方法。例如,在卫星表面涂上一层“温控涂层”,以限制卫星受太阳暴晒时吸收过多的辐射热,同时又防止晒不到太阳的那部分向外辐射造成热量损失。也有把安放一起的舱室做成像热水瓶胆那样的双层真空隔热舱,以保持舱内仪器有一个常温工作环境。

但是你想过没有,一旦卫星的温控装置因意外事故而失灵,那将会给卫星带来什么灾难性的后果?比如在1973年的5月,美国的“天空实验室”在发射后的63秒,它的轨道工作舱外涂有隔热层的“微流星防护罩”,因为提前打开而受损。结果使舱内温度直升到55℃,导致仪器无法工作。最后,美国宇航员只好再赶制一幅“遮阳篷”和一顶“遮阳伞”,并马上派宇航员送上太空安装,这样才治好了“天空实验室”的“冷热病”。

6.空调制冷

空调在烈日炎炎的夏天对于我们来说可是莫大的救星,那么你知道空调是怎么制冷的吗?空调器通电后,制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器。同时由流风扇吸入的室外空气流经冷凝器,带走制冷剂放出的热量,使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器、节流机构后喷入蒸发器,并在相应的低压下蒸发,吸取周围的热量。同时贯流风扇使空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换,并将放热后变冷的空气送向室内。如此室内空气不断循环流动,达到降低温度的目的。

其实空调不止是在夏天发挥着重要的作用,在冬天的时候,尤其在南方地区没有暖气的条件下,它也发挥着重要的作用。那么我们就谈谈空调怎么制热的。热泵制热是利用制冷系统的压缩冷凝器来加热室内空气。空调器在制冷工作时,低压制冷剂液体在蒸发器内蒸发吸热而高温高压制冷剂在冷凝器内放热冷凝。热泵制热是通过电磁换向,将制冷系统的吸排气管位置对换。原来制冷工作蒸发器的室内盘管变成制热时的冷凝器,这样制冷系统在室外吸热向室内放热,实现制热的目的。

7.蒸汽涡轮

在两千多年前,有一个名叫希路的埃及人,制造了历史上第一个蒸汽涡轮,它是一个产生旋转运动的蒸汽机。它不像瓦特的蒸汽机那样,用活塞和汽缸。而是把从锅炉中取得的蒸汽,放在有一对弯管的球中,蒸汽由这些管子喷出,迫使圆球在它的支架上旋转。

希路的这个发明,在那个时代,大家都觉得他是一个疯子不值得相信,他的发明没有任何人在意。于是这次发明,被人们冷落了两千多年。虽然在以后几百年中,有人试图将它应用于实际,但最终都没能成功。

大约在1890年,瑞典的特·拉维尔和英国的帕森,沿着不同的途径独立地提出了实用蒸汽涡轮的设计,导致了现代蒸汽涡轮的产生。

现代蒸汽涡轮通常用一排圆盘一起构成转子。在现代蒸汽涡轮中,进入的蒸汽压力达每平方英寸2500磅,转动速度有时竟达每分钟一万转。

今天,我们的高速运行的火车,不少还在使用这种蒸汽涡轮机。

8.太阳是怎样形成的

在我们的记忆中太阳似乎是长存的,根据记载太阳自诞生到现在已过去50亿年了。那么你们知道太阳是怎样形成的吗?

在浩瀚的宇宙中,存在着许多星际弥漫物质。密度较大的地方就像一团团云块,也就是被我们称作是星际云的东西。

你知道吗,太阳就是由这些星际云形成的。在星际云中,由于万有引力的作用,它要发生收缩,同时,分子和原子的热运动会产生膨胀压力。在质量较大、温度不太高的情况下,万有引力大于膨胀压力,于是星际云在自吸作用下收缩。起初,星际云收缩很快。由于引力势能转化为热运动的动能,温度升高。当密度达到每立方米9~10克时,云内就会出现很多的涡流,因而出现自转。同时周围的物质就会源源不断地向中心聚集。

随着太阳的不断增大,中心温度和密度不断增加,并通过对流方式把能量传出来。当中心温度达到10000度,表面温度二三千度时,就发出红光,形成最原始的太阳。

奇怪的是,太阳在刚“出生”也就是刚成为一颗恒星的时候,体积比现在要大得多,辐射的总能量也要比现在大几倍。造成这种情况主要是因为,太阳成为恒星后收缩过程变慢。当中心温度达一千多万度时,太阳中就开始发生强烈的聚变反应,释放出巨大的能量。由于温度极高,膨胀压力与万有引力达到平衡,这时太阳就达到了稳定阶段。现在太阳就处在稳定阶段的中期。

9.狂暴的太阳风

我们知道哈雷彗星在1910年访问地球之后,又在1986年重新访问了人类的美丽家园,接着在1996年再次出现。由于它每次访问地球时,都拖着一个背向太阳的长长的尾巴,有点像把扫帚,因此有时又叫它“扫帚星”。它越靠近太阳,尾巴拖得越长。因此,人们很容易联想到,彗星的尾巴与太阳有关。当物理学家发现了光有压力之后,大约在半个世纪里,科学家们相信彗星的尾巴是太阳光的压力造成的。

这样判断的理由是:彗星是大量微小石块由甲烷和氨这类低凝固点气体所结的“冰”粘合起来的。每当接近太阳时,一些“冰”就熔化蒸发了,太阳光的压力就可以把极小的石块往背向太阳的方向推去,从而形成尾巴。彗星越靠近太阳,光压越大,因而尾巴也就越长。

可是,也有很多人对这种解释存在异议。比如在六十多年以前,德国人比尔曼就对这一解释提出了异议。他的理由是:光压的确会发生作用,但不足以使彗星产生那么长的尾巴,必须有一种比光压更强的作用力才行。紧接着在1958年,美国一位叫帕克的科学家认为:太阳上的物质因高温而电离,太阳不断将这些带电粒子“吹”出来。他称这种带电粒子流为“太阳风”。

随着科技的发展,在20世纪60年代以后,由于行星探测器的发射成功,科学家们用它们探测到了太阳风的存在。太阳风的速度可达每秒几百千米,比光压强得多,彗星的长尾巴就是被它吹出来的。

太阳上最丰富的物质是氢。氢在高温下被电离成电子和质子,太阳风吹出来的几乎都是电子和质子。太阳风吹遍整个太阳系,太阳的“大气层”也延伸到整个太阳系。太阳风使太阳每秒损失约一百万吨物质,太阳从形成到现在,因太阳风损失了它全部质量的万分之一左右。

可是当太阳风进入地球大气层以后,对地球磁场产生强烈影响,严重干扰电离层的无线电通迅。太阳风达到南北极上空,与气体分子碰撞而产生强烈的极光。太阳上耀斑爆发时,会喷发出大量的带电粒子,使太阳风速度增大,这时候便会在某些区域形成狂暴的太阳风。

10.地球中心为什么很热

因为地球上温度适宜,所以人类在地球上生活安然,生存了几千年。可是地球一直都是这么热的吗?在我们人类的历史上至今已发现的最古老的岩石,只有40亿年的历史。但其它证据表明,地球是在45亿年以前,由它现在所运行的轨道附近的岩石状物质“汇集”而成的。虽然原先的岩石状物质相当冷,但是,由于下面的三个原因,地球不久就热起来了。

在很久很久之前地球形成的过程中,落到地球上来的每一块岩石,都带有大量的动能。在冲击过程中,大量的动能都转变成了热能。由于覆盖在地球外面的物质起了隔热的作用,中心热量来不及散发,因此,地球中心温度就保持很高。

接下来随着地球体积的增大,后来不断增加的表面物质,挤压着地球内部的物质,从而使地心的温度升高。这就是“压缩”,这是导致中心温度提高的另一个原因。

第三个热量来源是由铀、钍及钾的同位素产生的。这些元素虽然含量极少,但由于它们放射能力很强,对地球的演变起了巨大的作用。从一般标准看来,放射性产生的能量是微不足道的,但是,经过长达几十亿年的演化,这些能量积聚起来就相当可观了。

科学家们相信,在地球形成的头几十亿年中,以上三种加热过程导致了地球内部温度的升高,在离地面400~800千米的地球内,温度竟然高到可以将铁熔化的程度。

11.神秘莫测的火球

在1908年6月30日这天,对于一些人来说是不平常的一天。大约在这一天的清晨七点左右,一个巨大的火球从我国新疆地区北部的天空,直奔西伯利亚而去。正要开始一天紧张忙碌生活的西伯利亚人,清清楚楚地看到这个耀眼的火球,以飞快的速度掠过天空。之后传来了一声震天动地的巨响,这个巨大的火球就在西伯利亚一个人烟稀少的地方——通古斯河地区爆炸了!

当时在火球降落的地方,通古斯河地区淹没在一片火海之中,冻土烧焦了,参天古树化为了灰烬。爆炸时产生的强烈激波,使几千米以外的人们,感觉到一种莫名其妙的震颤,大家都以为是地震了呢。一列远离爆炸中心的火车被震得摇晃不定,车上的乘客东倒西歪。

这次大爆炸曾被人们认为是“世界末日的来临”。科学家也曾多次对通古斯河地区进行实地考察,并对爆炸原因提出了种种猜测和设想。

1959年,苏联名叫普列汉诺夫的科学家率领了一个考察小组到西伯利亚通古斯河地区现场进行了6个星期的考察。他们对大量的土壤和植物进行了专门的测定,一致认为这次爆炸是一次核爆炸。随即这种观点就被推翻了,原因是地球上的第一颗原子弹是1945年在美国造出来的,怎么也不可能是核爆炸!

对于这次事件,有很多很奇妙的猜测:很多人认为是外星人乘坐的宇宙飞船不幸失事,撞到地球上来了;有人认为是巨大陨石造成的,可是通古斯河地区从未找到过大陨石坑。

近来随着科学技术的进步,科学家们对这次神秘的大爆炸又提出了新的解释。他们认为,形成这次爆炸的最大可能原因是外来天体对地球的撞击,这个天体应该是彗星。而1908年6月,正是著名的短周期卫星——恩克彗星的回归期。它的质量是350万吨,平均飞行速度是每秒40千米。一个不幸的机会使它闯入了地球大气层,由于与大气发生剧烈的摩擦,温度升得很高,在空中燃起了熊熊大火。又由于它的密度很低,它在接近地球表面时,已经消耗殆尽。因此,撞在地球表面时,既没有形成明显的撞击坑,也没有留下一般陨星应有的残余。

12.天气预报是怎么来的

由于天气的多变,我们现在已经很依赖每天的天气预报。我们根据从天气预报中获知的第二天的天气情况,及时增减衣物。那么在听天气预报的时候有没有想过天气预报是怎么来的呢?说起来天气预报还和战争有很大的关系呢!可以说天气预报是在战争中催生的。

在1854年11月14日,这一天夜幕低垂,乌云密布,位于欧洲东南部的黑海海面上掀起了滔天巨浪,紧接着一场可怕的暴风雨汹涌而至。当时正在和敌人作战的英法联合舰队,不幸刚好行驶到这片土地,于是不可避免地遭到这场暴风雨的袭击。没过多久,主旗舰“阿恩力-4”号在暴风雨的打击下翻沉,几乎全军覆没。

这次暴风雨给联军造成了极大的损失,这件事情对当时法国的执政者拿破仑三世震动很大。他命令当时著名的天文学家、海王星的发现者、巴黎天文台台长勒维烈全力调查这次风暴的移动规律。勒维烈立即把各地的观测资料收集起来,并详细询问了11月12日到12月16日各地的天气情况,然后把这些结果标志在一张空白地图上。经过许多天的认真细致的研究,勒维烈惊讶地发现了这样一个问题,那次袭击英法联军的黑海风暴是从欧洲西北部移过来的,而且是以一定速度向东南方向运动的。经过推理,勒维烈认为,若能事先就有一张“天气图”,那么那次风暴是完全可以躲过去的。此后“天气图”就应运而生了。

我们生存的地球是由一层很厚的“空气海洋”——大气层包围着的,“空气海洋”的底部约几十千米是空气对流层,对流是地球上气候变化的主要原因。空气温度的变化引起空气对流,形成空气漩涡,这种空气漩涡的移动,就形成了风暴。风暴通常都由形成地点(通常为海洋表面)以一定速度向一定方向运动的,风暴移动方向与移动速度与各个地方的温度变化有关。因此如果这时把各个地方的气候条件汇总,加以分析研究,就能预测风暴的运动情况,播发出去就成为天气预报。我国就是由中央气象台汇集各个地方气象台的观测结果,然后经分析研究后再向全国发布,这就成为中央气象台的“天气预报”。

现在人们已开始利用人造卫星(气象卫星)来观测各地的气候情况,运用计算机处理后,气象台就可以直接掌握各地气候的变化情况,及时准确地进行天气预报了。现在天气预报已不仅是用于军事目的了,它更重要的是用于工农业生产及日常生活中。

13.火焰为什么总是向上的

俗话说的好,“人往高处走,水往低处流。”与这方面类似的还有火焰总是向上的。这个现象大家都知道,但是火焰总是向上的原因你知道吗?

我们注意到生活中的很多房屋的气窗都是开在比较高的地方,诸如教堂、食堂等地,这样散热比较快。而在冬天的早上,妈妈在生煤炉的时候,总是会在炉口上罩上一个拨火用的火筒,这样火苗就很容易上升,一会儿屋子就暖和了起来。从这些现象我们可以得出温度较高的热空气要比冷空气轻,这样热空气就会不断上升。

如果你不相信的话,我们可以做这样一个实验。取天平、饼干箱、酒精灯、火柴等,把同样体积、不同温度的空气通过电子天平称一下重量,你就会发现热空气确实要比冷空气要轻一些。实验完毕,这样大家也就明白火焰总是上升的原因了。

14.哪一支蜡烛先熄灭

如果在一个玻璃罩中放入两支高低不同但都燃烧着的蜡烛,你认为哪一支先熄灭?

如果不知道的话,我们不妨来做下面这个实验:取两支长短不一的蜡烛、玻璃罩、可乐瓶、醋、洗衣碱。首先我们将两支长短不一的蜡烛点燃后用玻璃罩倒扣。这时我们观察一下,就会发现长的那一支蜡烛先熄灭了,你知道为什么吗?其实道理很简单,蜡烛在燃烧的时候使得助燃物——空气消失,燃烧产生的二氧化碳温度较高、密度较小,会上升到瓶的上部,这时长的蜡烛就会很自然地熄灭。

我们不妨这样想一下,如果使燃烧产生的二氧化碳冷却沉入玻璃罩下面,那么先熄灭的就是短蜡烛了。那么怎么做才能保证短的蜡烛先熄灭呢?

取一只小可乐瓶,向瓶内倒入半瓶醋,然后在里面放上一些洗衣碱,再通过吸管把它与大可乐瓶相连,大可乐瓶内是燃烧着的两支长短不一的蜡烛。

接下来我们就要注意观察:由于洗衣碱和醋的作用,有二氧化碳从液体中冒出并被导入大可乐瓶,而二氧化碳是冷却的,密度要比空气大,会下沉到瓶底,自然短的蜡烛先熄灭了。

15.香脆的爆米花

吃过爆米花的你见过爆米花的制作过程吗?——“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。大米经过爆米机的加工,体积陡然胀大好多倍,难怪人们会把爆米机称作“粮食扩大器”呢!

那么,你知道这个机器是怎样把米粒扩大的吗?

我们知道,密封在容器中的气体,都有一个特别的怪脾气:当温度增高,压强也就增大。同理,我们也可以知道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。由于机器连续不停地运作,使得罐的温度不断升高,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,一个个米粒像憋足了气的小气球,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2~3个大气压的时候(这从气压表上可以看出),便停止加热。这时,爆米花师傅拿一条长布袋套在爆米机的口上,然后打开盖子。随着一声巨响,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。

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。

16.松软的馒头

我们知道,制作馒头的关键是面粉的发酵。酵母菌可以使面团的淀粉发生化学变化,生成糖、醇和酸等,并且放出二氧化碳气体。但是,如果加热方法不适当,比如直接放在锅上烙,馒头由于受热不均匀,只能变成皮硬内软的“烤饼”。要想得到松软的馒头,必须得请高温蒸汽来帮忙。当人们把揉好的生馒头放进蒸笼以后,高温蒸汽很快把馒头包围起来,从四周给馒头均匀地加热。馒头里面的二氧化碳气受热膨胀,可是又不容易冒出来,只能在里面钻来钻去,于是便胀出许许多多小空泡,使馒头又松又软。如果在面里放些糖,发酵充分,蒸汽温度高,供汽又猛,就可以蒸出表面开裂的“开花”馒头。这样的馒头,富有弹性,吃起来香甜可口。

在蒸馒头的过程中,我们是用高温水蒸气作为介质来给馒头加热的。在日常生活中,利用介质加热的例子很多,例如做饭炒菜要加水,炒板栗、花生和豆子要用细砂。水和细砂也是常用的传热介质。

但是,气体受热膨胀也往往会给人们带来麻烦。比如在炎热的夏天,汽车轮胎和自行车轮胎有时会“放炮”,就是因为胎内气体受热膨胀,压强增大,大到一定程度,车胎就被胀破了。所以,热天给车胎充气不要太多,要留有余地,要给它一个足够的膨胀空间。

17.大磁铁为什么吸不起热钢锭

磁石能够吸引铁,这个现象在古代就已被发现,随着时代的发展,这种现象在现代工农业生产中更是锦上添花。假如你去工厂参观,你将看到电磁起重机把数吨重的生铁原料送进炼钢炉中,一会儿功夫,炉火直窜,炉口铁水翻滚。过不了多长时间,一炉优质钢就在火焰的冶炼中诞生了。紧接着工人们就把钢水倒进钢包,浇钢工人又把钢水注进钢锭模子。等钢水凝固好后,拆去钢模,就成了成品钢材——钢锭。这时候用指定的车赶紧把这些热的钢锭拉走,以便迎接下一批钢锭的到来。

电磁起重机能很方便地把生铁吸起,那电磁起重机能不能把刚浇成的钢锭也吸起转移呢?如果真能做到的话,这将是非常省事又快捷的搬运方法。很遗憾,科学家几经试验都没有获得成功,这是什么原因呢?

原来这都是居里温度在作怪。通常铁制材料中由于含有铁,而铁是铁磁性物质,在磁场中很容易被磁化,因此可以被磁铁吸引。电磁起重机也正是根据这一点来吊起生铁原料的。可是你知道吗,铁的铁磁性有一个非常重要的条件,这个条件就是温度。当温度低于这一临界温度时,铁表现出磁铁性能被磁铁吸引。但当其温度高于这一临界温度时,铁的铁磁性就会消失,转化成磁性很弱的顺磁性,因而磁铁就无法吸起这种高温铁了。这一临界温度就是居里温度,很多物质,例如铁、钴、镍、钆等都有铁磁转变温度,铁的居里温度为769℃。通常刚浇出的钢锭温度要比这个温度高(铁水温度约1600℃),所以电磁起重机无法吊起热钢锭。

18.扇扇子的作用

夏天,我们扇扇子的时候,自己会感到很凉快。而且如果周围有人的话,周围的人也会在扇子的扇动下感受到凉快。有人说用扇子扇动是扇凉了屋子里的空气。

现在我们来看看实际情况是不是这样。为什么我们用扇子扇的时候会感到凉快呢?原来,直接贴在我们脸上的那一层空气变热以后,就成了一层看不见的罩在我们脸上的热空气面罩,它使脸部“发热”,因为它延缓了我们脸上的热进一步消散。如果围绕着我们的空气不流动,那么贴在我们脸上的这层热空气只能十分缓慢地、被比较重的没有变热的空气挤向上面去。当我们用扇子扇走热空气层的时候,我们的脸部就老是跟一份没有变热的新空气接触着,不断地把自己的热传给它们。我们身体上的热总是在消散,所以我们觉得凉快。

从上面的解释我们可以知道,扇着扇子的时候,它是不断地在从自己的脸部赶走热空气,用没有变热的空气来代替它。等到不热的空气又变热了的时候,另外一份不热的空气又来代替它了……

19.内燃机的发明

我们对内燃机并不陌生。据记载,世界上第一台实际使用过的内燃机,是1859年法国工程师勒努瓦制造的。这是一台煤气机,效率很低。

1876年德国工程师奥托制成了按四冲程原理工作的煤气机,称为奥托循环机,这是内燃机划时代的进步。1892年,德国工程师狄塞尔,提出了压缩点火式内燃机的设计原理,经过多次试验和改进,于1897年制成第一台压燃式内燃机,使用液体燃料,热效率比以前的内燃机都高。

内燃机的发明,使热机的效率由蒸汽机的10%左右,提高到内燃机的40%左右。而且由于内燃机轻巧,适于用在交通工具上,对促进交通运输业的发展也起了关键的作用。

20.吃鸡蛋有奥秘

走在一些小巷,我们时常会见到很多卖五香茶蛋的小贩。毫无疑问,五香茶鸡蛋是人们爱吃的,尤其是趁热吃味道更美。

细心的人会发现,鸡蛋刚从滚开的卤汁里取出来的时候,如果你急于剥壳吃蛋,就难免连壳带“肉”一起剥下来。要解决这个问题,有一个诀窍,就是把刚出锅的鸡蛋先放在凉水中浸一会,然后再剥,蛋壳就容易剥下来了。

你知道这是什么原因吗?一般的物质(少数几种例外),都具有热胀冷缩的特性。可是,不同的物质受热或冷却的时候,伸缩的速度和幅度各不相同。把煮得滚烫的鸡蛋立即浸入冷水里,蛋壳温度降低,很快收缩,而蛋白仍然是原来的温度,还没有收缩,这时就有一小部分蛋白被蛋壳压挤到蛋的空头处。随后蛋白又因为温度降低而逐渐收缩,而这时蛋壳的收缩已经很缓慢了,这样就使蛋白与蛋壳脱离开来,因此,剥起来就不会连壳带“肉”一起下来了。