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前兩天發(fā)了一道初中物理題,引起大家的熱議。
今天就專門開個(gè)帖子跟大家討論一下這個(gè)問題。
具體的題目如下,在如圖所示的AB兩個(gè)容器中,里面的水能夠沸騰嗎?
這個(gè)題目考查的是我們初中物理里面物態(tài)變化,關(guān)于沸騰的知識(shí)點(diǎn)。
在初中物理教科書當(dāng)中,沸騰的條件有兩個(gè),一個(gè)是達(dá)到沸點(diǎn),第二是持續(xù)吸熱。
在如圖所示的A容器中應(yīng)該是不可以沸騰的。在我們的通常狀態(tài)下,水的沸點(diǎn)是100℃,也就是說水達(dá)到100℃的時(shí)候就會(huì)沸騰,但是溫度不會(huì)再上升了。所以大的水槽里面的水會(huì)維持在100℃。由于熱傳遞,A容器中的水會(huì)達(dá)到100℃,但是對(duì)于它來說,外界溫度就是100攝氏度,它無(wú)法持續(xù)吸熱,所以不可能沸騰。這一點(diǎn)大部分網(wǎng)友都相對(duì)意見一致。
大家爭(zhēng)論比較多的就是B容器中。 B容器中由于是一個(gè)密閉的狀態(tài)。里面的氣壓會(huì)上升,氣壓上升會(huì)導(dǎo)致水的沸點(diǎn)升高,這就是我們?nèi)粘<依锼褂玫母邏哄伒脑怼S捎贐容器下部和整個(gè)大的水槽是相連通的,存在對(duì)流,所以 B容器里面的水也會(huì)一直維持在100攝氏度。但是由于它的沸點(diǎn)會(huì)超過100度,無(wú)法達(dá)到沸點(diǎn),所以B容器中的水不會(huì)沸騰。
在評(píng)論區(qū),大家有如下幾點(diǎn)質(zhì)疑,我的理解是這樣。
一,如果B不能沸騰的話,那高壓鍋為什么能夠沸騰呢?
這里和高壓鍋的區(qū)別在于,高壓鍋的熱源是加熱電阻,就是說高壓鍋里的水是從鍋體里面的發(fā)熱電阻吸收熱量。里面的發(fā)熱電阻,可能會(huì)產(chǎn)生幾百攝氏度高溫。即使高壓鍋內(nèi)水的沸點(diǎn)升高,比如達(dá)到110℃。它還是可以持續(xù)吸熱,然后沸騰。
但是在咱們這個(gè)例子里面,B中的水的熱源是水槽里的水。水槽里的水只能達(dá)到100攝氏度。無(wú)法給B容器中的水持續(xù)供熱,無(wú)法使它持續(xù)的吸熱,所以不能沸騰。
二, B容器中氣壓增大,會(huì)不會(huì)把里面的水全部排出?
容器中氣壓確實(shí)會(huì)增大,但是只會(huì)增大一點(diǎn)點(diǎn),不會(huì)增大太多的,所以不會(huì)把水排出來。
只有當(dāng)水劇烈的沸騰,液態(tài)水全部變成水蒸氣的時(shí)候,才會(huì)使得氣壓劇烈增加。但是B容器中,水由于不會(huì)沸騰,所以不會(huì)有太多的液態(tài)水變成水蒸氣,所以氣壓不會(huì)太大。所以水不會(huì)完全排出。
三,在家做飯的時(shí)候,燉盅里的水是可以沸騰的,所以A也是可以沸騰的。
關(guān)于燉盅,我自己平時(shí)沒有烹飪過,我剛剛?cè)ゾW(wǎng)上查了一下燉盅的樣子。
燉盅能夠把食物煮熟或者說沸騰可能是如下這樣的原因:一是,燉盅并不是完全漂在水里,他跟燉鍋的底部還是接觸的。只要一接觸,就會(huì)傳導(dǎo)熱量。所以燉盅里的水達(dá)到沸點(diǎn)之后,還可以從外界持續(xù)的吸收熱量。這樣燉盅能夠沸騰這是正常的。
還有一種可能是這樣:整個(gè)燉鍋是加蓋子的。所以整個(gè)燉鍋里面的氣壓是高于大氣壓的。所以鍋以及盅里面的水的溫度都會(huì)高于100℃,可以把食物都煮熟。當(dāng)把鍋蓋拿開之后,外界氣壓突然恢復(fù)到大氣壓。然后燉盅里面的水會(huì)再次沸騰。
四,有些網(wǎng)友說親自做了實(shí)驗(yàn),似乎能夠沸騰。
實(shí)驗(yàn)過程中干擾因素太多,有可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
比如說在實(shí)際過程中,你并不能完全做到像A那樣懸浮在水中,肯定是找某個(gè)東西把A容器給它墊起來,這樣的話就存在熱傳導(dǎo),有可能做到持續(xù)的吸熱。
比如說B容器,你并不能做到完全密封,萬(wàn)一露個(gè)小縫就有可能使得里面的氣壓跟外界是一樣的,所以B能夠沸騰。
還比如說,有些人的A容器中裝的并不是純水,而是湯、飯菜之類的。這樣和純水的沸點(diǎn)是否有區(qū)別,這也是一個(gè)問題。
總之理論上講,AB兩個(gè)容器中的水都不能沸騰。
實(shí)際操作過程中可能會(huì)存在很多干擾因素,造成不符合理論的情況,但是這并不影響理論結(jié)果。
馬同遠(yuǎn)
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