基本概念
水
高温
温度
水循环
引言
你有没有想过在炎热的夏天出汗是如何帮助你保持凉爽的?汗液,大部分是水,它蒸发时使我们温度下降。水蒸发时,它从液态变为气态。气体把热带走了,这有助于从你的皮肤上带走热量。
蒸发不只是可以使你的体温下降,它也可以冷却其他物体,比如巧克力。炎热夏天的高温会让你的固体巧克力棒变成粘粘的、融化的一团,但是蒸发可以在多大程度上使你的巧克力免于融化呢?
背景
当水被充分加热时,它会转变成气体。当水煮沸时你可以看到这点。气态的水被称为水蒸气或蒸汽,它比液态水温度高。所以,当水蒸发时,水蒸气从水中带走了热量。
材料
纸巾
剪刀
一小碗室温的水
巧克力糖(两个相同种类的,塑料或铝箔包装)
尺子
可调高度的台灯和一个60瓦(W)的灯泡。如果你没有高度可调的灯,可以用普通台灯和一堆书。
计时器
准备
把纸巾剪成大约一英寸半宽的条。你需要剪两条纸巾。
60瓦的灯泡在打开后会非常热——甚至在它关上后还会热一小会儿。处理热的东西时要小心。
步骤
取一张纸巾条,然后用碗里的水把它弄湿。小心地把它拧干。
不必打开巧克力糖果本身的包装,把一块巧克力包在湿的纸巾条中,另一块巧克力包在干纸巾条中。
把两个巧克力并排放在台灯下面。小心不要让干纸巾条湿了。调节台灯(如果台灯不能调节的话把巧克力放在书上)使灯泡距离糖果只有一到两英寸远,距离两个糖果的距离是一样的。
把灯打开,让它照射10分钟。
10分钟后把灯关上,把纸巾条从糖果上拿开,然后小心地打开它们。
对每个糖果,如果可能的话,试着把包装沿着糖果展平,便于更简单地检查整个糖果和包装。在湿纸巾条中的糖果跟干纸巾条中的相比看起来融化的怎么样?其中一块糖果跟另一块比起来融化的面积更大吗?一个包装纸上的融化的巧克力比另一个多吗?
拓展:你可以重复这个过程,用温度计来确定每个糖果在放到灯下面之前的初始温度和放到灯下面10分钟之后的最终温度。
拓展:在大热天里,当你在出汗的时候,一阵风或是风扇可以让你觉得非常清爽。对巧克力糖果来说也会凉爽吗?你可以在糖果放在灯下10分钟时,通过让风扇吹向糖果——或是你自己用一张厚实的纸给它们扇风来重复这个过程,观察流动空气是如何影响糖果的。风对糖果是如何融化的有影响吗?风影响了它们的最终温度吗?
观察和结果
你能观察到蒸发对巧克力糖果的影响吗?包在湿纸巾里的糖果比包在干纸巾里的显示出较少的融化迹象吗?
就像出汗使你在热天凉爽一样,当水从湿纸巾条中蒸发时,跟干纸巾相比,它使巧克力糖果更凉。当灯泡把湿纸巾条中的水加热时,水蒸发变为气体,称为水蒸气。这些水蒸气把热量带走了,把它们从糖果周围的区域消除了,使糖果比没有水蒸发的要凉。这可能不会完全阻止糖果的融化,但是总的来说,应该可以明显地看出来湿纸巾条中的糖果融化的比干纸巾条中的少。
当糖果在灯下时,如果你给糖果吹风,风应该有助于加速蒸发的速度。由于水蒸气比干燥空气的密度低,它倾向于在它蒸发出来的物体周围停留,使得周围的空气越来越潮湿,因此随着时间的过去,更多的蒸发变得困难,因为它没有地方去。风疏散了现存的水蒸气,为产生更多的水蒸气腾出空位,这使得更多的蒸发——因此冷却——可以进行。在你的皮肤或是物体上加水也有助于提高蒸发速度,这就是为什么一些人在运动时把湿手帕放在脖子上的原因。
清洁
因为巧克力会染色,所以在扔掉它和糖果包装之前小心不要把融化的巧克力弄到你的衣服上或是家具上。
(翻译 刘夏,审校 余卉)