保溫瓶上的物理知識

1、淺議保溫瓶上的物理知識湖北省秭歸縣歸州鎮(zhèn)中學 周世貴一、保溫瓶為什么能保溫？【解析】保溫瓶之所以能保溫，是因為瓶膽在其結構上基本防止了熱傳遞的三種方式：對流、傳導和輻射。1瓶口小且加木塞，防止了熱的對流。因為熱的對流與液體表面積大小有關，表面積越大，熱的對流越快，熱量散失就越多，熱水溫度降低就越快。因此，保溫瓶口都做得相當小，以此來減少熱的對流；瓶口上加上軟木塞，一是能減少熱水面上的氣體流動，切斷熱的對流通道，防止了瓶內外空氣的對流；二是使逃離熱水的高能量的分子與軟木塞發(fā)生碰撞后，再回到原來的熱水中去，可減慢熱水熱能的損失。2瓶膽是由雙層玻璃制成，中間抽成真空，防止了熱的傳導。瓶膽是由雙層較薄

2、玻璃制成的，層間距離緊幾個毫米，并將其夾層中的空氣抽出而造成相對真空，瓶口再用干軟木塞塞住，這樣做是為了防止熱的傳導。其道理是玻璃、軟木塞都是熱的不良導體，真空又不能傳熱，所以熱水中的熱就難以傳導的形式傳出去。3瓶膽上鍍上了銀，為了防止熱輻射。瓶膽雙層玻璃表面上都鍍上了一層銀膜，以提高其表面的光潔度和光滑度。由于瓶膽表面光滑，所以將從瓶內外輻射到瓶膽表面上的熱再反射回去。并且瓶膽表面越光滑，反射熱的能力就越強。因此熱水中的熱量也就難以通過光滑的瓶膽面輻射出去，這也就是防止了熱輻射。二、根據(jù)瓶膽內的聲響，為什么就能辨別出瓶膽的好壞？【解析】有經(jīng)驗的人在挑選保溫瓶時，常把耳朵貼在瓶口聽瓶膽內的響聲

3、，其“嗡嗡”聲越大，則說明該瓶膽質量越好。由聲學知識知道，聲波的傳播要靠媒質，也就是說真空是不能傳播聲音的。并且，聲波在傳播過程中遇到障礙物就要發(fā)生反射。在我們周圍，每時每刻都存在著各種頻率的聲音，這些聲音總有一部分會進入到瓶膽內。當這些聲音進入到瓶膽內遇到很光亮的鍍銀面時，就會在瓶膽內發(fā)生頻頻地反射，而不能透過高真空的玻璃夾層，于是在瓶膽內就形成了較強的交混回響聲，這就是人們聽到的較大的“嗡嗡”聲。鍍銀面的光亮度越高，夾層里的真空度越高，聽到的“嗡嗡”聲就越大，則瓶膽的質量就越好。反之，聽到的“嗡嗡”聲越小，則瓶膽的質量越差。三、憑著倒開水時發(fā)出的音調高低，就能判斷出水灌得滿不滿，這是為什么

4、？【解析】我們可將保溫瓶里面的空氣視為一空氣柱。往保溫瓶里灌開水的時候，水流沖擊水面空氣柱振動而發(fā)出聲音。開始灌水時，因瓶里水少，而其內的空氣就多即空氣柱就長，則它振動起來就慢，頻率就低，于是發(fā)出的音調也就較低。水越灌越多，瓶膽內的水位越來越高，其內的空氣就越來越少即空氣柱也就越來越短，則空氣振動得就越來越快，頻率就越來越大，發(fā)出的音調就越來越高，所以聽到的聲音就會變得越來越“尖銳”些。四、保溫瓶灌多少開水，其保溫效果最好？為什么？【解析】瓶內以不灌水而留有少量的空氣時（瓶塞與熱水面之間的距離一般為23厘米），保溫瓶的保溫效果為最好。因為水的傳熱效率是空氣的4倍，也就是說空氣的導熱性能很差于水

5、，所以，瓶內熱水散發(fā)的熱量也就不太容易通過水上面的空氣層傳給瓶塞在傳到外邊去，所以保溫效果就好些。反之，若將保溫瓶灌滿水，則水就會將軟木塞浸濕，這時熱量就會以水作媒介而較快地傳到瓶外，所以保溫效果就差些。五、冬天，剛買來的保溫瓶或好久沒用過的保溫瓶，往里倒開水時，都是先倒入少量開水并晃動幾下，然后再倒入開水，這是為什么？【解析】主要是為了防止瓶膽破裂。因為玻璃是熱的不良導體，如果把很多滾燙的開水很快灌進溫度低的保溫瓶中，那么瓶膽的內壁會先受熱而迅速膨脹，而其外壁卻尚未受熱膨脹，這就使得瓶膽內外膨脹不同步，致使內層玻璃膨脹受阻產(chǎn)生力而將瓶膽脹破。所以，要先往瓶里灌少量開水，并晃動幾下瓶體，使瓶膽

6、先預熱，待瓶膽內外壁受熱膨脹差不多時，再倒入大量開水，這樣瓶膽就不易破裂了。再者，瓶膽之所以用薄玻璃制成，這也是為了防止瓶膽破裂。其道理上面已基本說清楚，那就是往瓶內倒開水時，瓶膽內外壁因溫差較大，則其內外壁的熱膨脹就不同步。并且玻璃越厚，瓶膽內外壁受熱膨脹程度差別就越大，瓶膽也就容易破裂（開水倒入厚玻璃杯時，之所以容易破裂，道理也是如此）。所以，瓶膽玻璃要薄，這樣，瓶膽內外壁受熱后體積膨脹很快同步，倒入開水后瓶膽也就不易破裂了。六、保溫瓶若沒灌滿開水或從灌滿水的瓶里倒出一些水后，馬上就塞緊塞子，常會看到瓶塞會跳起來，這是為什么？【解析】當保溫瓶未灌滿開水時就塞緊塞子，瓶內開水上面的空氣就會遇

7、熱膨脹，使里面氣體的壓強就大于外面空氣的壓強，于是就對塞子產(chǎn)生一個很大的力而將塞子頂出；當從瓶里倒出一些水時，隨著開水的不斷倒出，同時也有一部分冷空氣陸續(xù)地鉆進保溫瓶中，將瓶塞塞緊后，進入到瓶里的冷空氣也遇熱膨脹，所以也被頂出。因此，當從保溫瓶里倒出開水后，先把木塞輕輕放在瓶口上，讓水汽滲出一部分，然后再蓋緊瓶塞，這樣瓶塞就不會向上跳了。七、當?shù)雇昶績人R上塞緊塞子，過一段時間則瓶塞會較難拔出，這是為什么？【解析】倒完開水后若馬上塞緊塞子，瓶塞就將瓶膽封閉得很好。經(jīng)過一段時間后，因瓶內的空氣冷卻，使得里面的氣體壓強就小于外部大氣壓強，所以瓶塞就較難拔出了。八、為什么用稀鹽酸能除水垢？【解析】保溫瓶使用長久，會在瓶膽內形成一層水垢。這水垢是由含有碳酸鈣等的非純凈水即硬水加熱后形成的。向瓶膽內倒入一些稀鹽酸后并晃動幾下瓶體，使之能均勻地接觸水垢，待一會兒，水垢