人教版選修(3-3)《飽和汽與飽和汽壓》教案1

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1、最新人教版選修（3-3）《飽和汽與飽和汽壓》教案 1 教學(xué)目標(biāo)： 1 .知道飽和汽、未飽和汽和飽和汽壓這些概念的含義。 2 .理解空氣的相對濕度概念的含義，及它對人的生活和植物生長等方面的 影響。 3 .運用所學(xué)的物理知識嘗試思考一些生產(chǎn)和生活相差的實際問題。 引 生活中，有時我們感到悶熱，有時涼爽，這是水這種物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，和從氣 態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)引起的。 一、汽化 1.汽化：物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過程叫做汽化。 2、汽化有兩種方式：蒸發(fā)和沸騰。具比較如下表： 、方式 內(nèi) 企、 蒸發(fā) 那整 相同點 都是汽化現(xiàn)象，都能使液體變?yōu)闅怏w，部吸收熱量 不同點 發(fā)生部位

2、 液面 內(nèi)部％演面同時進(jìn)行 溫度條件 任何溫度 一定溫度（沸點） 劇烈程度 褰慢 劇烈 溫度變化 降低 不變 影響因素 ①液體溫度的高低 ②液瘁表面積的大小 ③液體表面空氣流動的快慢 ④液面氣壓的圖低 演間氣壓的局低 蒸發(fā)：發(fā)生在液體表面，即液體分子由液體表面跑出去的過程。 蒸發(fā)致冷作用：蒸發(fā)過程中，從液體中飛出的是動能較大的分子，留在液體中 的分子的平均動能小，液體降溫。要從周圍物體吸收熱量。因而液體蒸發(fā)有致冷 作用。主要應(yīng)用在運輸物品時用的液態(tài)氨或者液態(tài)二氧化碳 ，醫(yī)療用的液態(tài)氮，導(dǎo) 彈防護(hù)層。 沸騰：在一定大氣壓下，加熱液體到某一溫度時，在液體

3、表面和內(nèi)部同時發(fā)生 的劇烈的汽化現(xiàn)象，相應(yīng)的溫度叫沸點。 或者說是跟外界壓強(qiáng)相等的飽和汽壓對應(yīng)的溫度就是液體的沸點。 液體沸騰的條件是液體的飽和汽壓等于外界的壓強(qiáng)。 沸點與液面上氣體的大氣壓強(qiáng)有關(guān)，大氣壓較高時沸點也比較高。氣壓減小， 水的沸點降低。 二、飽和汽與飽和汽壓 1、提出問題：開口容器中的液體會因為蒸發(fā)而減少，但是密閉的容器中，液 體卻可以長期不減少，這是為什么呢？ 2、液體和汽之間的動態(tài)平衡 ①封閉容器中蒸發(fā)到液面上方的汽體 ，會由于分子的無規(guī)則運動而重新返 回到液體中。 ②隨聲蒸發(fā)的不斷進(jìn)行，有更多的液體變成汽體到達(dá)液面上方，會使液面上 方的汽體密度逐漸增大，這樣

4、使得液面上方汽體回到液體內(nèi)的機(jī)會逐漸增大。最 終會使得液體變成汽體的分子數(shù)量等于汽體變成液體的分子數(shù)量 ，總體表現(xiàn)液體 不會減少也不會增多。此時，就說液體和液面上方的汽體達(dá)到了動態(tài)平衡。 （t）兩個醴一液化汽化——微恥：■:?單幽間內(nèi)）一“避" —咄律的動惑平詼 小而，"太 w工 r”「汽的密度不再增尢 （2）兩個腦一汽.濃—冢觀上H L液體不再彘 3、飽和汽： ①如果液體和它上方的汽體達(dá)到了動態(tài)平衡 ，則說液面上方的汽體達(dá)到了 飽和。并稱此時的汽體為 飽和汽。與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽叫做飽和汽。 未飽和汽：沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽叫做未飽和汽。 在一定溫度下飽和汽的密度是一定

5、的 ，飽和汽的密度隨溫度的升高而變 化。 未飽和汽的密度小于飽和汽的密度。 ②飽和汽壓：在一定溫度下，飽和汽的壓強(qiáng)一定，叫做飽和汽壓。未飽和汽 的壓強(qiáng)小于飽和汽壓。 4、回答問題：封閉在容器中的液體，長期不減少，就是因為容器中，液面上方 的汽體達(dá)到了飽和。所以，液體的數(shù)量不會再減少。 5、影響飽和汽壓的因素：飽和汽壓與溫度和物質(zhì)種類有關(guān)。 ①隨著溫度的升高，飽和汽壓值將增大。 實驗表明，飽和汽壓隨溫度的升高而增大。這是由兩方面的原因引起的。一 個原因是溫度升高時，液體里能量較大的分子增多，單位時間內(nèi)從液面飛出的分子 也增多，致使飽和汽的密度增大，因而壓強(qiáng)增大。另一個原因是溫度升高

6、時，汽分 子熱運動的平均速率增大，這也使得壓強(qiáng)增大。 由于溫度升高，液體分子平均動能增大，單位時間里從液體飛出的分子數(shù)增多 原來的動態(tài)平衡要被破壞，液體就要繼續(xù)蒸發(fā)，汽的密度繼續(xù)增大，直到達(dá)到新的 動態(tài)平衡為止。 ②不同種類的形體，其飽和汽壓值也是不同的。一般越容易揮發(fā)的液體 ，具 飽和汽壓值越大。比如酒精的飽和汽壓值要遠(yuǎn)大于水的飽和汽壓值。 一、/ 汪忠： A:飽和汽壓只是指空氣中這種液體蒸汽的分氣壓，與其他氣體的壓強(qiáng)無關(guān)。 飽和汽壓的大小不因有其他氣體存在而有所改變.飽和汽壓與蒸氣所占的體積無 關(guān)，也和這種體積中有無其他氣體無關(guān)。 a.往一個真空容器中注入液體，表面的上方形成

7、飽和蒸汽時，表面的上方空 間的氣壓就是飽和汽壓. b.往一個密閉的原來有空氣的容器中注入液體，表面的上方形成飽和蒸汽 時 ,表面的上方空間的氣壓不等于飽和汽壓 , 而是飽和汽壓與空氣壓強(qiáng)的總和 . c.液體的飽和汽壓只指這種氣體的分氣壓. B: 飽和汽壓跟體積的關(guān)系 實驗表明 ,在溫度不變的情況下 ,飽和汽的壓強(qiáng)不隨體積而變化。這可作如下 的解釋：當(dāng)體積增大時 ,容器中汽的密度減小 ,原來的飽和汽變成了未飽和汽 ,于 是液體繼續(xù)蒸發(fā) ,直到未飽和汽成為飽和汽為止；由于溫度沒有改變 ,飽和汽的密 度跟原來的一樣 ,汽分子熱運動的平均速率也跟原來一樣 ,所以壓強(qiáng)不改變。體積 減小

8、時 ,容器中汽的密度增大 ,回到液體中的分子數(shù)多于從液面飛出的分子數(shù) ,于 是一部分汽變成液體 ,直到汽的密度減小到等于該溫度下飽和汽的密度為止；由 于溫度跟原來相同 ,飽和汽的密度不變 ,汽分子熱運動的平均速率也跟原來相同 , 所以壓強(qiáng)也不改變。 C:飽和汽的壓強(qiáng)只與溫度有關(guān)，與體積沒有關(guān)系，因此，理想氣體定律對飽和 汽完全不適用 ,而未飽和汽近似地遵守理想氣體定律。 D：液體沸騰的條件就是飽和汽壓和外部壓強(qiáng)相等 三、把未飽和汽變?yōu)轱柡推怏w的液化）方法 對于未飽和汽 ,如果使它變?yōu)轱柡推?,就能使它液化 ,變就是氣體液化的關(guān) 鍵。 1、減小體積（增大壓強(qiáng)） 在一定溫

9、度下 ,飽和汽的密度大于未飽和汽的密度。在保持溫度不變的情況 下 ,用增大壓強(qiáng)的辦法來減小未飽和汽的體積 , 增大它的密度 , 直到增至等于該溫 度下飽和汽的密度時 ,未飽和汽就成了飽和汽。這時進(jìn)一步減小汽體的體積 ,就能 使飽和汽凝結(jié)成液體。 2、降低溫度 飽和汽的密度還跟溫度有關(guān)系。溫度高時 ,飽和汽的密度大；溫度低時 ,飽和 汽的密度小。在較高溫度下由于密度小而未達(dá)到飽和的未飽和汽 ,在保持體積不 變的情況下 ,降低它的溫度 ,直到降至未飽和汽的密度等于該溫度下飽和汽的密度 時 ,未飽和汽就成了飽和汽。如果繼續(xù)降低溫度 ,飽和汽就會凝結(jié)成液體。 3、臨界溫度 利用增大壓

10、強(qiáng)和降低溫度的方法可以把未飽和汽變成飽和汽 , 從而使它變?yōu)橐后w。用這種方法是否能使所有的氣體液化呢？ 19 世紀(jì)法拉第和其他一些科學(xué)家們在這方面進(jìn)行了大量的工作。他們運用 增大壓強(qiáng)和冷卻的辦法 ,把許多氣體都液化了 ,其中有氨、氯、二氧化硫、氯化 氫、硫化氫、二氧化碳等。但研究發(fā)現(xiàn) ,有幾種氣體 ,例如氧、氫、氮等 ,一直不 能被液化。當(dāng)時便以為這些氣體是不能液化的所謂“永久氣體”。 研究表明 ,各種氣體都有一個特殊的溫度 ,在這個溫度以上 ,無論怎樣增大壓 強(qiáng)也不能使氣體液化。這個溫度叫做 臨界溫度 。氧、氫、氮等氣體所以沒有被 液化 ,就是因為它們的臨界溫度很低 ,當(dāng)時的

11、低溫技術(shù)尚未獲得這樣低的溫度。于 是科學(xué)家們更努力提高低溫技術(shù) ,結(jié)果在 20 世紀(jì)初 ,所有的氣體都被液化了。最 后一個被液化的氣體是氦 ,它于 1908年被液化 ,在高于 25個大氣壓的壓強(qiáng)下還被 凝固成了固態(tài)。 一些物質(zhì)的臨界溫度 物質(zhì) 臨界溫度（C） 物質(zhì) 臨界溫度（C） —268 氨 132 — 240 氯 144 —147 乙醛 194 —119 酒精 243 二氧化碳 琬 水 374 從上表可以看出，二氧化碳、氨、氯等氣體的臨界溫度較高都在室溫以上 ，所以容 易液化。而氧、氮、氫、氮的臨界溫度很低，所以較難液

12、化。 物理意義：臨界溫度是物質(zhì)存在的最高溫度。 4、液態(tài)氣體和低溫技術(shù)的應(yīng)用 液態(tài)氣體體積小，便于貯存和運輸。液態(tài)空氣可以分離出氧氣和氮氣等。 使容器內(nèi)的空氣液化可獲得真空。 可以得到低溫，在低溫下某些物質(zhì)具有特殊的性質(zhì)，如超導(dǎo)電性，超流動性等。 太空中古怪的沸騰 液體沸騰是地球上司空見慣的現(xiàn)象，但它卻是一個十分復(fù)雜的物理過程。當(dāng)裝有液體的 容器被加熱后，由于重力的影響，液體中比較熱的部分上升，而比較冷的部分則下降 一這就是 對流”。浮力使氣泡急速上升，因此產(chǎn)生劇烈的 沸騰”。那么太空中的沸騰又是怎樣的呢？ 實際上，物理學(xué)家一直被地球上沸騰液體的復(fù)雜行為所困惑。而弄清沸騰的機(jī)理對

13、工程 技術(shù)人員是很重要的，這不僅僅關(guān)系到咖啡壺，更關(guān)系到宇宙飛船中的動力和空調(diào)系統(tǒng)的設(shè) 計。 一個由密歇根大學(xué)和美國國家航空航天局的研究人員組成的科學(xué)家小組決定弄清這些 問題。從1992到1996年，在航天飛機(jī)所進(jìn)行的 5次飛行使命中，他們使用液體氟里昂進(jìn)行了 一系列的沸騰實驗。在實驗中 ，他們發(fā)現(xiàn)了液體在地球與太空軌道上沸騰時所發(fā)生的一些令 人迷惑的不同之處。例如在太空中 ，液體在無重力條件下沸騰時不是生成了上萬的升騰的小 氣泡,而是產(chǎn)生一個在液體中起伏的巨大的氣泡 ，且不斷奪下其他的小氣泡。多虧了美國航空 航天局對這一過程的錄像，現(xiàn)在我們在地球上就可以觀察到液體這種令人迷惑的古怪的沸騰

14、 行為了。 這些錄像的確十分有趣，但是科學(xué)家研究沸騰問題的熱情絕不僅僅是出于簡單的好奇。 因為一旦了解了液體在太空中是怎樣沸騰的 ，科學(xué)家就可以制造出更有效的太空艙制冷系統(tǒng) 例如國際太空站上使用的就是利用氨在液態(tài)和氣態(tài)間轉(zhuǎn)化的空調(diào)系統(tǒng)。太空中的沸騰知識 也將在某一天被用來制造太空站上的發(fā)電站 ，它用太陽光使液體沸騰產(chǎn)生蒸汽 ，然后通過推動 渦輪機(jī)產(chǎn)生電力，這樣的研究同樣也將在地球上得到應(yīng)用。因為失重環(huán)境給科學(xué)家打開了一 個觀察沸騰現(xiàn)象的嶄新窗口 ，他們可以借此更好地理解沸騰這個基本的物理現(xiàn)象。 沸騰現(xiàn)象是如此復(fù)雜，以至于我們對它的大部分理解是基于經(jīng)驗 ，而不是建立在基本的物 理方程之

15、上的?！被鶃喞商卣f，何是，在失重的太空軌道上，沸騰遠(yuǎn)比在地球上簡單。失重 環(huán)境使對流和浮力的影響消失，這個差異可以解釋為什么地球上的沸騰液體的行為與太空中 如此不同。它為想解決棘手物理問題的科學(xué)家提供了有力的工具。比如說 ，如果你試圖研究 地球這樣一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng) ，你就需要先研究一個變量少一些的比地球簡單的對象。對我 們來說，太空就可以將研究的問題簡化。 ” 當(dāng)液體在太空中被加熱時 ，由于沒有重力的作用，液體中比較熱的部分不再上升 ，而是緊靠著 加熱器的表面停留并被繼續(xù)變熱 ,而遠(yuǎn)離加熱器的區(qū)域則相對較冷。因為只有一小部分液體 被加熱 ,因此它會更快地沸騰。但是 ,由蒸汽形成的氣

16、泡不會沖出液面 ,而是結(jié)合成一個在液 體內(nèi)部晃動的巨大的氣泡。雖然這些現(xiàn)象用現(xiàn)有的理論就可以預(yù)測 ,但要想真正了解整個過 程的細(xì)節(jié) ,并尋找未預(yù)測到的現(xiàn)象 ,則需要進(jìn)行真實的實驗。 默特等科學(xué)家曾利用 “下降塔 ”進(jìn)行無重力沸騰的早期研究 ,即通過讓高塔上的樣品自由 下落來實現(xiàn)幾秒鐘的零重力條件。這些早期實驗為設(shè)計在航天飛機(jī)中進(jìn)行的實驗提供了指 南,但這匆忙的一瞥實在不能與在航天飛機(jī)上長達(dá)幾分鐘的觀察相比。 這些早期研究的一項重要成果就是制造實驗用的沸騰室的方法 ,它使科學(xué)家可以看清加 熱器的表面以及在那里與加熱器接觸的液體。默特解釋說： “這種相互作用就發(fā)生在加熱器 的固體與

17、液體的接觸面上 ,因為液體表面折射的影響 ,從下面是無法看清楚的。 ”所以默特用 石英制作了一個底面平滑、堅硬透明的沸騰室 ,然后又給石英覆蓋上一層厚度不到 400 埃的 極薄的金層。這樣它既能夠讓可見光自由穿過 ,又能像一大塊金子一樣導(dǎo)電。 默特與合作者使用這種裝置得到了一些非常有趣的發(fā)現(xiàn)。例如 ,隨著實驗溫度的不同 ,那 個巨大的氣泡有時漂浮在液體的中心 ,有時則附著在與加熱器相鄰的表面。當(dāng)出現(xiàn)后一種情 況時 ,氣泡將有效地將液體與加熱器隔離起來 ,使液體不再進(jìn)一步沸騰并導(dǎo)致加熱器的溫度急 速升高。而確切地了解發(fā)生這種情形的條件 ,對設(shè)計太空艙系統(tǒng)中依靠沸騰工作的裝置是至 關(guān)

18、重要的。默特說： “如果比較好地理解了這個現(xiàn)象 ,我們就能做出最佳的設(shè)計。假如還有 一些不確定的因素 ,那就應(yīng)該繼續(xù)設(shè)計出更好的實驗去弄清楚它。 ” 13.8 空氣的濕度 教學(xué)目標(biāo) 1、理解絕對濕度的概念 2、理解相對濕度的概念 3、理解露點的概念 4、了解幾種濕度計 引入新課 空氣中的干濕程度由于天氣變化、地表水的蒸發(fā)、動植物活動等的原因 ,是經(jīng) 常改變的 ,在生產(chǎn)和生活中 ,要求保持一定的空氣濕度 ,故研究空氣濕度是很有必 要的。 一、空氣濕度的表示 1、定性表示 潮濕與干燥：在一定的溫度下 ,大氣中水汽含量越多 ,空氣就越潮濕 ,反之 ,空 氣就越干燥。

19、2、、空氣的絕對濕度 把大氣中水汽的密度 ,稱作空氣的絕對濕度。即單位體積的空氣中所含水蒸 汽的質(zhì)量來表示．由于直接測量空氣中水蒸氣的密度比較困難 ,而水蒸氣的壓強(qiáng) 隨水蒸氣密度的增大而增大 ,為方便計 ,通常把大氣中水蒸氣的壓強(qiáng)稱作空氣的絕 對濕度 . 對于空氣的絕對濕度從以下幾個層次理解 : ①空氣中所含水蒸氣越多 ,空氣的濕度越大。 ②空氣中所含水蒸氣的多少 ,應(yīng)該指在體積一定的情況下空氣中所含水蒸氣 質(zhì)量的多少。 ③在一定的體積的情況下 ,空氣中所含水蒸氣質(zhì)量的多少就是空氣中所含水 蒸氣的密度；空氣中所含水蒸氣的密度 ,與單位體積中所含水蒸氣分子的數(shù)量成 正比。

20、 ④決定水蒸氣的壓強(qiáng)的微觀因素是單位中所含水分子的數(shù)量和分子運動的 平均速率。所以 ,在溫度一定時 ,氣體壓強(qiáng)與單位體積中所含水分子的數(shù)量成正比 通過實例和課本的數(shù)據(jù) ,說明濕度的影響取決于空氣中的水蒸氣的壓強(qiáng)與飽 和汽壓的差距。可以從動態(tài)平衡的角度來解釋空氣中的水蒸氣的壓強(qiáng)離飽和汽 壓越遠(yuǎn) ,越有利于水的蒸發(fā) ,人們感到越干爽。 3、空氣的相對濕度 人體濕度大小的感知 ,不是由絕對濕度的木小決定的 ,而是通過人體體表水份 以及液體蒸發(fā)的快慢來認(rèn)識的。同一溫度下蒸發(fā)的快慢將直接受空氣中的水汽 遠(yuǎn)離飽和的程度所決定?？諝庵械乃h(yuǎn)離飽和的程度越遠(yuǎn) ,就會感覺到越干燥 , 空氣中

21、水汽離飽和狀態(tài)—越近 ,就會感覺到越潮濕。為了表示空氣中水蒸氣離飽 和狀態(tài)的遠(yuǎn)近而引入相對溫度的概念。 空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)（P1）與同一溫度時水的飽和汽壓（PS）的比值叫做空 氣的相對濕度。即空氣的相對濕度（B）為：B=（P1/PS）X 100% 1）不現(xiàn)溫度下水的飽和汽壓可以查表得到。 2）二者關(guān)系：在絕對濕度 P 不變而降低溫度時 , 由于水的飽和汽壓減小而 使空氣的相對濕度增大。因此 , 在夏季有時感到白天比較干燥 , 夜晚比較濕潤。 3）居室的相對濕度以 60%~70%較適宜。 一、/-^^.、、二 注意： 空氣的濕度是表示空氣潮濕程度的物理量 ,但影響蒸發(fā)快慢以及

22、影響人們對 干爽與潮濕感受的因素 ,不是空氣中水蒸氣的絕對數(shù)量 ,而是空氣中水蒸氣的壓強(qiáng) 與同一溫度下水的飽和汽壓的差距。所以與絕對濕度相比 ,相對濕度能更有效的 描述空氣的潮濕程度。 二、露點 1．露點： 氣溫逐漸降低時 ,空氣里的未飽和水蒸氣將逐漸接近飽和。當(dāng)氣溫降低到某 一溫度時 ,水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài) ,這時將有水蒸氣凝結(jié)成水 ,在物體表面上形成一 層細(xì)小的露滴。 使空氣里的水蒸氣剛好達(dá)到飽和時的溫度叫做 露點 ． ①露點溫度時水的飽和汽壓就是空氣的絕對濕度． ②根據(jù)露點和氣溫的差值 ,可大致判斷出相對濕度大小 ,差值越大 ,相對濕 度越小． 2．露點可以測定

23、 露點可以用課本圖示的裝置來測定。玻璃杯里裝入乙醚 ,杯蓋上分別插入溫 度計A和兩根彎曲的玻璃管 B、C.管C的一端插在乙醴中，另一端連接打氣 球。管 B 是出氣用的。用打氣球向乙醚里打氣 ,乙醚就迅速蒸發(fā) ,使杯子和周圍 空氣的溫度降低。當(dāng)降低到某一溫度時 ,杯子周圍空氣中的水蒸氣達(dá)到飽和 ,杯壁 上就出現(xiàn)一層露珠 ,這時溫度計指示的溫度就是露點。在這個裝置中如果用表面 光亮的金屬杯代替玻璃杯 ,更容易觀察到露珠的出現(xiàn) ,效果會更好。 3．根據(jù)測定的露點可確定空氣的相對濕度 從水的飽和汽壓表中查出露點時的飽和汽壓（這個飽和汽壓等于空氣在原 5 / 8 來溫度時的絕對濕度

24、），知道了絕對濕度，再查出原來溫度下飽和汽壓，就可求出 相對濕度。 三、濕度的測量（濕度計） 1、露點濕度計 既然測出露點就能求出空氣的絕對濕度和相對濕度，所以測定露點的儀器就 是一種濕度計。這種濕度計叫做 露點濕度計。 2、干濕泡濕度計 ①構(gòu)成： 濕度計由兩只完全相同的溫度計構(gòu)成.其中一只溫度計為干泡溫度計 ，另一 只為濕泡溫度計. ②干濕泡濕度計測量完全相對濕度的原理： 由于濕泡溫度計的感溫泡包著棉紗，棉紗的下端浸在水中，水的蒸發(fā)而使?jié)衽?溫度計的溫度示數(shù)總是低于干泡溫度計的溫度示數(shù)（氣溫）這一溫度差值跟水 蒸發(fā)快慢（即當(dāng)時的相對濕度）有關(guān).根據(jù)兩溫度計的讀數(shù) ，從表或曲

25、線上可查 出空氣的相對濕度. 3、毛發(fā)濕度計 它是利用人的頭發(fā)在脫脂以后，其長度會隨著空氣的相對濕度而變化制成 的。毛發(fā)濕度計由一根或一束脫脂的毛發(fā)、指針和刻度盤組成?？諝獾南鄬?度增大時，毛發(fā)伸長；相對濕度減小時，毛發(fā)縮短。毛發(fā)長度的變化控制指針的偏 轉(zhuǎn)，從刻度盤上就可以直接讀出相對濕度。 三種濕度計各有不同的優(yōu)缺點。露點濕度計測量準(zhǔn)確 ，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，測 出露點后要進(jìn)行查表、計算等，使用起來不太方便。干濕泡濕度計使用比較方便， 也比較準(zhǔn)確，所以生活中大都使用這種濕度計。毛發(fā)濕度計結(jié)構(gòu)簡單 ，不易損壞, 可以直接讀數(shù)，還可以和自動記錄裝置聯(lián)合使用，缺點是不太準(zhǔn)確，要經(jīng)常進(jìn)行校

26、準(zhǔn)。 4、現(xiàn)代濕度計多使用傳感器測量濕度。 飲水小鴨” 有一種的兒童玩具，誰見了都覺得奇怪。它的名字叫 飲水小鴨”。把這小鴨 放在一杯水前面，小鴨就會俯下身去把嘴浸到杯里，喝”完一口水，又直立起來。 可是直立一會兒，又會慢慢俯下身去，等到鴨嘴夠到了水，喝”了一口，又會直立起 來。這種玩具是 不花錢”的發(fā)動機(jī)的一個典型。它的活動的機(jī)構(gòu)是很巧妙的 ，請 看圖9.3-1和圖9.3-2,小鴨的 身體”是一根玻璃管，管的上端是一個小球，做成鴨頭 的樣子，連著扁嘴。管的下端連一個較大的玻璃球，也是密封的。球里面裝有液體 玻璃管下端浸沒在液面下。 要使小鴨能夠活動，必須用水打濕鴨頭。鴨頭打濕以后

27、，有一段時間小鴨還能 保持直立的姿勢，因為下端的玻璃球和里面的液體比鴨頭重?，F(xiàn)在看它會發(fā)生什 圖0, 3-1 飲水小鴨 么變化？我們看到液體開始沿著玻璃管上升（圖 9.3-2）。當(dāng)液 面開到玻璃管上口的時候，上部就變得比下部重，于是小鴨就嘴向 前把身子俯到杯子上。當(dāng)小鴨的身子俯到水平位置的時候 ，下端 玻璃管的開口就會露出液面來，玻璃管里的液體也就流回下端的 大玻璃球。于是小鴨的尾部”又變得比頭部重，使小鴨恢復(fù)直立 的位置。現(xiàn)在我們明白了這個問題的力學(xué)方面的原理：液體的升降改變了重力 的分布情況，簡單地說，就是改變了重心?？墒鞘挂后w上升的，又是什么力呢? 圉9. 3-2 “飲水小鴨

28、”神造上的"秘密” 小鴨內(nèi)部的液體是醴。醴在室溫里很容易蒸發(fā)，而醴的飽和蒸汽所產(chǎn)生的壓 力又會隨溫度的改變而劇烈改變。在小鴨直立著的時候 ，可以看出有兩個獨立的 醴蒸汽區(qū)域：一個在頭部，一個在尾部。鴨子的頭部有一種奇妙的性能：只要用 水把它打濕，那里的溫度就會變得比周圍溫度稍微低一些。要做到這一點也不困 又t，只要把鴨頭的表面用善于吸水又容易讓水分蒸發(fā)的多孔材料來做就行了。水 分急劇蒸發(fā)的時候，鴨頭上的溫度會變得比下面玻璃管和大玻璃球里的溫度低。 這又轉(zhuǎn)過來會使頭部那個小玻璃球里的飽和蒸汽冷凝，壓力也就隨著降低。于是 下部那個大玻璃球里的比較大的壓力就會擠壓液體 ，使它順著玻璃管上升。重

29、心 位置移動了，小鴨就慢慢俯下身子一直到水平的位置。在這個位置里，有兩個過程 各自獨立地進(jìn)行著。第一，小鴨的嘴浸了一下水，這樣就又把自己頭上的棉套子打 濕。第二，上下兩部分的飽和蒸汽混合了 ，壓力也變得一樣了（由于吸收了周圍空 氣的熱量，蒸汽的溫度略有上升），同時玻璃管里的液體，也在本身的重力作用下 流入下端的大玻璃球。于是小鴨又直立了起來。 這個玩具會不斷地自動活動下去，只要讓它頭上的棉套子繼續(xù)被打濕，而周圍空氣 的濕度又不太大，能夠保證正常的蒸發(fā)，也就是保證頭部的溫度能夠相對地降低。 這樣看來，小鴨頭部的水不斷蒸發(fā)所吸取的周圍空氣的熱量，就是使這種奇妙的小 鴨能夠活動的原動力。這種小鴨是 不花錢”的發(fā)動機(jī)的一個極其明顯的例子，但 它并不是什么永動機(jī)”。