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热是什么?围绕“热质说”和“运动说”,科学家曾经进行过认真的探究。
在过去的几个世纪,人们认为热是一种没有重量的物质,叫做热质。它不同程度地存在于一切物质之中。根据这一观点,可以认为木头中的热是通过燃烧而释放出来的。
关于热的性质,一直到科学家弄清了物质的原子特征以后,才达成了这样的共识:热是物质运动的一种表现形式。
我们所感觉到的热,实际上就是实物粒子——电子、原子、分子的不规则运动(振动、跳跃、相互碰撞)所产生的。在这一过程中,温度是衡量它们运动程度的尺度。热运动愈激烈,由这些粒子组成的物体或体系也就愈热。
当我们把一壶水放在炉火上加热时,火焰中快速运动的气体分子冲击着水壶底部,就像运动着的分子发出的红外线辐射一样。这就引起了构造水壶的金属中的自由电子相互碰撞,从而加速它们与水靠近。当热量逐步传递给水壶底部的水分子时,这些水分子受热上升,而壶中上层较冷的水分子则下沉,这样的过程就是对流。继续加热,水分子运动相当激烈时,分子间的引力便被破坏,于是有些水分子就成为蒸汽离开水面。
一般来说,金属因为有很多自由电子,所以传热比较快。而在水和空气里没有自由电子,它们的分子很难被加速,因此不易导热。
热的最好的绝缘形式是真空,热水瓶的制作就利用了这一点。热水瓶胆内两层玻璃壁间的真空能阻碍热运动,无论其中装的是热咖啡还是冷牛奶,它们都可以较好地保持原来的温度,不会很快变凉或变热。由于热可以通过红外线穿透真空而进行辐射传导,所以热水瓶胆内壁还得涂上一层含银物质以阻止辐射。
将开水注入普通玻璃杯,杯子会破裂。这是因为杯子内壁的温度急剧上升,而又无法将热迅速传递到外侧杯壁,热膨胀不均匀,杯子就开裂了。如果盛水的容器热膨胀率比较小,或者热膨胀很均匀,自然就不会出现这样的情况。
水的沸点随气压变化而变化。高压锅的密封程度相对较好,水蒸气散发少。由于锅内的气压很高,所以水的沸点要大大超过100℃,因此食物很快被煮烂。
微波炉利用磁控管发出的高频率的电磁波,使食物中的水分子振动起来。这样食物的内能增加,温度就升起来了。用微波炉加热含水量较多的食品比较好,如果水分少,食品很容易变得焦脆。假如是油炸食物,可能还会造成油的飞溅,甚至会出现明火。(编辑 文 墨)
在过去的几个世纪,人们认为热是一种没有重量的物质,叫做热质。它不同程度地存在于一切物质之中。根据这一观点,可以认为木头中的热是通过燃烧而释放出来的。
关于热的性质,一直到科学家弄清了物质的原子特征以后,才达成了这样的共识:热是物质运动的一种表现形式。
我们所感觉到的热,实际上就是实物粒子——电子、原子、分子的不规则运动(振动、跳跃、相互碰撞)所产生的。在这一过程中,温度是衡量它们运动程度的尺度。热运动愈激烈,由这些粒子组成的物体或体系也就愈热。
当我们把一壶水放在炉火上加热时,火焰中快速运动的气体分子冲击着水壶底部,就像运动着的分子发出的红外线辐射一样。这就引起了构造水壶的金属中的自由电子相互碰撞,从而加速它们与水靠近。当热量逐步传递给水壶底部的水分子时,这些水分子受热上升,而壶中上层较冷的水分子则下沉,这样的过程就是对流。继续加热,水分子运动相当激烈时,分子间的引力便被破坏,于是有些水分子就成为蒸汽离开水面。
一般来说,金属因为有很多自由电子,所以传热比较快。而在水和空气里没有自由电子,它们的分子很难被加速,因此不易导热。
热的最好的绝缘形式是真空,热水瓶的制作就利用了这一点。热水瓶胆内两层玻璃壁间的真空能阻碍热运动,无论其中装的是热咖啡还是冷牛奶,它们都可以较好地保持原来的温度,不会很快变凉或变热。由于热可以通过红外线穿透真空而进行辐射传导,所以热水瓶胆内壁还得涂上一层含银物质以阻止辐射。
将开水注入普通玻璃杯,杯子会破裂。这是因为杯子内壁的温度急剧上升,而又无法将热迅速传递到外侧杯壁,热膨胀不均匀,杯子就开裂了。如果盛水的容器热膨胀率比较小,或者热膨胀很均匀,自然就不会出现这样的情况。
水的沸点随气压变化而变化。高压锅的密封程度相对较好,水蒸气散发少。由于锅内的气压很高,所以水的沸点要大大超过100℃,因此食物很快被煮烂。
微波炉利用磁控管发出的高频率的电磁波,使食物中的水分子振动起来。这样食物的内能增加,温度就升起来了。用微波炉加热含水量较多的食品比较好,如果水分少,食品很容易变得焦脆。假如是油炸食物,可能还会造成油的飞溅,甚至会出现明火。(编辑 文 墨)