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包子铺里的物理学
作者:ftang 文章来源:本站整理 点击数: 更新时间:2006-1-15 22:47:59 | 【字体:
一、话题的引入:


    今天我去买包子,铺子里的生意很兴隆,在那儿等的人很多。我见可能要等很久,就绕到铺子的侧面去走走。却发现一个现象。

    我看见铺子里的工人把燃气瓶放在一个盆子里,并不时的往盆子里加热水。然而我们知道,平时我们在家里并没有这样做,而只是将瓶子放在地上即可。大家来讨论讨论这是为什么呢?

    二、分析问题: 

    这时候,学生开始思考,可提问,让学生说出自己的想法。大多数学生都会分析到:上诉情况应该在气即将用完的时候才这样做,目的是升高瓶内的温度,增大压强,以便能充分利用气体。

    老师应该在同学回答的问题同时,详细引导分析清楚以下两个方面的问题。

    ⑴、对于普通天然气瓶内的情况:内应该是常温高压的液化气,即内部液体处于高压压缩状态。

    ⑵、随着内部气体越来越少,压强也会越来越小,在出气口径大小不变的情况下,出气速度会越来越小,造成火不足的情况。

    这种分析是常见的,也应该是合理的。然而加热水的目的仅仅是这样吗?

    三、以“惑”为引,深入分析。

    怀着这个疑问,我问了问包子铺里的师傅,他告诉我,由于铺子生意很好,他们一天最少要用两瓶天然气。由于出气速度快、如果不给瓶加热,瓶内剩余部分液化气体会很快被冻起来,致使一部分天然气得不到有效的利用。所以要给瓶内的液体“加热”。

    那么你们现在又来想一下,这位师傅的话有没有道理,为什么?

    问题提出后,同学们又开始讨论。会有部分同学想不出瓶内气体结冰的原因,有一部分同学能找到正确的理由并表述出来。

    从初中物理知识入手,很多同学能讨论出,由于瓶内气体从高压的液体变成气体出来,气化过程是需要吸收大量的能。气体带走了大量的“热”,在很短时间内瓶内外的热交换可以认为进行得很少。瓶内温度就会很快降低,以至于瓶内会“结冰”。

    从高中物理知识入手,我们也能讨论出,瓶内气体放出的过程,相当于气体与外界热交换很少的条件下体积膨胀的过程,由△E=△W+△Q可知气体的体积膨胀对外作功,没有得到及时的能量补充,内能会很快下降,温度很快降低,也是可能“结冰”的。

    从两个方向入手的分析都是有理的。还可说明:家里的煤气不会结冰,是因为气瓶有足够的时间来和外界达到热平衡

    四、总结 

    以上两种分析思路都应该是正确的,只是气瓶内能减少的速度不同,会导致不同的结果。生活中很多地方都会遇到课堂上讲到的物理现象,只要我们留心观察就会发现。

文章录入:ftang    责任编辑:ftang 
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