生活中常見的物理現象比比皆是。汽車急剎車時,人會向前傾,這是慣性現象;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象,是摩擦起電導致,物理知識時刻伴隨我們左右。
在力學范疇,走路就是典型的摩擦力應用實例。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。
熱學方面,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傳遞,即熱傳導,讓水吸收能量改變物態。
光學領域更是奇妙。鏡子成像清晰呈現出我們的模樣,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,這是光的折射現象,光從空氣進入水中改變傳播方向所致。
電學現象也不離日常。手機充電時,電能轉化為化學能儲存起來,使用時化學能又變回電能驅動手機運行。夜間打開臺燈,電流通過燈絲,電能轉化為內能,燈絲發熱到一定程度發光,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。
熱傳導現象
熱傳導是生活中常見的熱學物理現象,它指的是熱量從高溫區域向低溫區域傳遞的過程。在冬天,暖氣散熱就是典型的熱傳導現象。
暖氣內部的熱水或者熱蒸汽溫度較高,通過暖氣片這個介質,熱量逐漸傳遞到周圍溫度相對較低的空氣中,讓室內變得暖和起來。
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給鍋內的食物,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,最終實現把食物做熟。
當不同溫度的物體相互接觸時,熱量就會自發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。
這是因為物體內部的微觀粒子一直在做無規則運動,溫度高的物體其內部粒子平均動能大,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,從而實現熱量的傳導。
物態變化現象
物質通常存在固體、液體、氣體三種狀態,并且它們之間可以相互轉變,這其中蘊含著豐富的物理原理。
從固體轉化為液體的熔化現象來說,像冰變為水的過程就是如此,需要吸收熱量。把冰塊放在常溫環境下,隨著外界熱量的傳入,冰的內部微觀結構被打破,原本規則排列的分子變得可以相對自由地移動,進而形成液態水。
反過來,液體轉化為固體叫凝固,像水結成冰,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物質不經液態直接變為氣態散發到空氣中了,升華過程需要吸收熱量。而氣體轉化為固體是凝華現象,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冰晶的凝華過程。
氣體與液體之間的轉化也很常見,氣體轉化為液體叫液化,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。
液體轉化為氣體則是汽化,汽化包括蒸發和沸騰兩種情況,蒸發在任何溫度下都能發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;而沸騰是液體在達到沸點之后并繼續加熱才會在液體表面和內部同時發生的現象,像燒開水時水達到沸點后持續吸熱就會沸騰,汽化過程需要吸收熱量。
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