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1.再说高压锅
用高压锅煮饭,既快速又节能。但对于其中的原理,学生往往认识模糊,知其然却不知其所以然。笔者冒昧,欲在此澄清以下几个问题。
1.“液面上的气压”不同于“大气压”
液体的沸点跟液面上的气压有关,而并不是跟大气压有关。由于锅盖把空气分隔为锅内、锅外两部分,按人们通常的理解,“大气”在这里应指“锅外的空气”,高压锅之所以为“高压锅”,是由于锅盖封闭严密,“锅内气压”完全不同于外界大气压的缘故(而对于普通锅,锅内、锅外完全相通,锅内、外气压接近一致)。由于高压锅内气压较大,导致了水的沸点升高。
2.用高压锅煮饭为什么会更快捷?
当高压锅内水的沸点提高后,在相同的条件(热源相同,锅的材料、质量以及水、食物等均相同)下,从开始烧水到水沸腾的时间不是缩短,而是更长了。“快捷”的原因主要是缩短了从水开始沸腾到饭熟的这段时间。请看下面所作的对照,便能说明这一点。
3.高压锅内的气压究竟有多大?
高压锅内气压P[,内]的极大值由限压出气孔的截面积S、 限压阀质量m以及外界大气压P[,0]三个因素决定。当S与P[,0]确定时,P[,内]随m增大而增大(呈线性递增关系)。限压阀越重, 锅内气压的极大值也越大。(当然也就越危险!)
例 一高压锅的直径为24cm,限压出气孔的直径为3.5mm, 限压阀质量为100克,下面估算当正常使用时, 锅内与锅外的最大气压差是多少。
这就是说,当外界为1个标准大气压时,锅内气压约为2个标准大气压。
2.计时手段的变迁
古代人用漏壶,日晷等器具来计时。漏壶是用铜制成,分为播水壶和受水壶两部分,播水壶分二至四层,均有小孔,可以滴水,最后流入受水壶,受水壶里有立箭,箭上划分一百个刻度,箭随蓄水逐渐上升露出刻数,用以表示时间。日晷是利用太阳影子的移动规律来测定时间的装置。古代日晷,晷面是石制的,有刻度,倾斜地固定在石柱上。晷针是铁的,安在晷面中心,与晷面垂直,晷针的影子投在晷面上,并随着太阳在天空中的方向移动,人们根据晷针影子在晷面上的位置来确定时间。显然这种计时方法比较粗略。
三百多年以前,意大利物理学家伽利略在比萨城里的一座大教堂里,发现吊灯在空中摆动具有等时性,后来荷兰物理学家惠更斯利用摆的等时性制成摆钟。用摆钟计时每天误差在几秒至几分钟。
二十世纪中叶,科学家利用石英晶体的振荡来代替普通钟摆的运动制成了石英钟,它具有很高的精确性和稳定性,每天误差可小于万分之一秒。
现在,美、法、德、英、瑞士等国正全力以赴研制高精度原子钟,原子钟主要依据原子能够以不受温度和压力影响的固定频率振荡的原理制作的,是目前人类最精确的时间测量手段,新的超高精度原子钟误差可望达到十亿年不超过1秒。
3.正确认识电能表的功能
家家户户用的电表,物理学名叫电能表。它是用来测量电功的仪表,也就是测量用户使用的用电器所消耗的电能。仪表对电能表的使用要有一个正确地认识。
1.表面上数据的含义
电能表出厂都标明该正确使用的一组数据,招“220V,5A,50Hz,3000R/KWh,……”其中,所标明的220伏电压是额定电压,所标的5安电流是允许通过的最大电流,用户使用的用电器总功率不应大于P=220伏×5安=1100瓦。电能表上面标记着3000R/KWh, 此标记所表示的物理意义是电流每做1千瓦时的功,表中转盘旋转3000圈。
2.电能表的原理
电能表与接入用户的电源线相接,从表中引出线接用户所用的各用电器。也就是说,从外部接入的电流通过电能表后进入用电器。
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