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比较水与空气的热传递性

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1、研究内容

在生活中,我们时常看到许多家庭主妇把冷冻结冰的食品放入水中浸泡解冻,而不是放在一旁。或是把刚炒好菜的,还滚烫的、高压锅在水龙头下冲刷,一会儿就不那么烫手了,这只是生活中的一个小常识,但是,我们能发现其中的一个共同点:借助水。这是为什么呢?

2、准备工作

下面我们就围绕这个问题展开一次实验。准备冰冻的猪肉两块,一盆常温的水为第一次的实验道具。第二次和第三次分别把猪肉换成两把烫过的铁勺,其他道具和第一次的一样。

3、研究过程及结果

实验开始。第一次,先用冰冻的猪肉来做试验。把其中一块猪肉放进一盆水中,再把另外一块猪肉放在一边,也就等于放在空气中,等待两块猪肉慢慢解冻。趁这个时候,也可以进行第二次和第三次的试验步骤。

分别把一只铁勺和一个杯子浸泡在水中,另一份则放在空气中,观察它们冷却的过程。

过了十分钟,我们去观察那三样东西,并用手感觉一下。放置于水中的铁勺基本冷却下来,手摸上去跟常温水的温度差不多。而在空气中的铁勺虽然冷却不少,但还是能感觉比常温高出很多。再去看看两杯水,拿起放在水盆中的那杯,一开始感觉水已经凉了,拿久了又觉得玻璃杯还是有点热。而直接放置于空气中装了开水的玻璃杯,拿在手中就觉得还十分地烫手。接下来我们去看看俩块冰冻的猪肉,放置于水盆中的猪肉表面已经有些软化,用手捏一下感觉猪肉中间部份还是很硬的冰冻状态,而放置于空气中的猪肉只是表面的冰霜化成了水珠,甚至有斑斑点点还附在表面,猪肉还是硬邦邦的。

又过十分钟后,我们再去看三样东西。放置于水中的铁勺已经完全冷却,在空气中的铁勺也已经基本感觉不出被烫过。再看放置于水中的那杯水,已经接近常温,放置于空气中的水也只是稍微有些温度。最后我们来看放置于水中的猪肉,猪肉基本解冻,用刀切一下只有中间一点点还被冰冻着,而放置于空气中的猪肉也处于半解冻状态。

通过三次的试验,我们充分地了解到水的热传递性比空气快许多,那么,这又是为什么呢?我认真地上网查询了资料。原来热传递,就是热从温度高的物体传到温度低的物体,或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差,就会有热传递现象发生,并且将一直继续到温度相同的时候为止。发生热传递的唯一条件是存在温度差,与物体的状态,物体间是否接触都无关。热传递的结果是温差消失,即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度。

热传递方式有三种:传导、对流和辐射。

1、传导:传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分,叫做传导。热传导是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中,热传导过程往往和对流同时发生。各种物质都能够传导热,但是不同物质的传热本领不同。善于传热的物质叫做热的良导体,不善于传热的物质叫做热的不良导体。各种金属都是热的良导体,其中最善于传热的是银,其次是铜和铝。瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体。最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。液体中除了水银以外,都不善于传热,气体比液体更不善于传热。

2、对流:对流靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流。对流是液体和气体中热传递的主要方式,气体的对流现象比液体更明显。利用对流加热或降温时,必须同时满足两个条件:一是物质可以流动,二是加热方式必须能促使物质流动。

3、辐射:辐射热由物体沿直线向外射出,叫做辐射。用辐射方式传递热,不需要任何介质,因此,辐射可以在真空中进行。热辐射是物体不依靠介质,直接将能量发射出来,传给其他物体的过程。热辐射是远距离传递能量的主要方式,如太阳能就是以热辐射的形式,经过宇宙空间传给地球的。

我们已经知道了三种热传递的方法,下面,通过另外一个小实验我们来证实一下对流的热传递速度。

取二块冰冻的猪肉,一块放入静止的水中,一块放置于流动的水下。再准备二杯烧开的水,一杯跟平常一样放着,一杯放于转动的电风扇前。五分钟后我们去检验一下实验结果,在流动的水中的冻猪肉已经开始解冻软化,而在空气中的冻猪肉基本没什么变化。再去看看二杯水,用风扇吹着的水已经凉了不少,而按平常放着的水还是非常的烫。这就是为什么我们要用水来快速解冻食品,喝热水时会习惯性的用嘴去吹一下,让水凉得快一点。

看了这些,你应该知道我们为什么要在冬天穿上厚厚的棉袄,为什么把棒冰放在保温瓶里不容易融化,为什么夏天打电风扇会感觉比较凉爽等等。

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