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3、热传递的冠军

在人们心目中,铜是传热的冠军,买火锅都在买紫铜的,1986年日本宇宙开发事业集团和三菱电机公司宣布,他们研究制出了一种人造卫星散热系统,“该系统的散热热能相当于铜的300-500倍”。据说,1987年日本发射的ETSV技术试验卫星5型,就采用了这个奇妙的散热系统--它的核心是“热管”。

热管是人们制造出来的一种传热本领极高的传热工具,最简单的热管就是一根两端密封的金属管。

为了比较热管的传热的传本领,我们不妨看一根1米长的铁棒与热管进行的传热比赛。一根1米长的铁棒,一头插在火炉里,另一头放在外边,即使这一头烧红了,那一头还可以用手拿。咱们在家中生炉子用的铁火筷子就是这样。要试热管的传热本领不能用这种方法,要是用手去摸一头插在火炉里的热管,非把手烫出泡来不可。

用一个架子把热管架起来,点着酒精灯去烧它的一端,没烧多久,它的另一端就会把人烫着--整个热管全热了。

有人测算过,一根直径2.54厘米,长度68.58厘米的热管,在传热时两端温差小到几乎测不出来。要想用铜棒获得同样的热传输效果,那铜棒的直径要想到274.32厘米,成为一个重约牛顿的大铜锭!

热管是一根两端密封的金属管子,管里空气已经抽去,管壳内衬了一层多孔材料,叫吸液芯,里边装着酒精或者别的液体。

热管的一端加热的时候,吸热芯里的液体就会蒸发,这受热的一头就叫“蒸发端”。蒸汽在管子里飞跑到另一端,又会遇冷放热,凝结成液体。这比较冷的一端就叫“冷凝端”。冷凝后的液体回到吸液芯,通过毛细作用,又回到蒸发端,就要反复循环。

热管里的液体成了运载热量的“火车”,把热量不断地从蒸发端送到冷凝端。日本研制出的卫星散热热管,外皮是铝管里边装着液氨。蒸发端吸热后,液氨汽化,跑到冷凝端,散发出热,又液化成液体,再返回蒸发端。

人造卫星在太空里飞行,太阳晒得到的阳面温度很高,晒不到的阴面温度极低,相差大约250℃。这样,卫星的外壳容易烧坏,内部仪器也很难运行。在卫星外壳上装上几圈热管,就可使阳面和阴面的温度保持平衡,保证内部的仪器正常工作。

体温表

用测体温来诊断疾病的方法是,1858年德国医生冯德利希想出来的。他让病人用嘴含着水银温度计不时低头去看上边的温度。他不敢叫病人把温度计拿出来,因为那温度计出来一遇冷空气,指示的温度就降低下来了。

后来,有个英国医生阿尔伯特,想出了个好办法,在温度计的水银管里造一处狭道。这样,温度计放在嘴里,那水银柱就上升到实际体温处,取出温度计以后,水银柱并不下落,而是在狭道时断开,使狭道以上的部分始终保持体温读数。这样,便诞生了医用温度计。

随着电子技术的发展,到了70年代,便出现了电子温度计:把体温计的探头触到患者的腋下,电表上立刻显示出体温来。先进的电子体温计是用液晶数码来报告体温的,它能准确地报告到小数点以下两位数字呢!

80年代初,又出现了一种会讲话的体温计,把探头触到病人腋下,电子设备便能用语言来报告体温。

到80年代中期,由于液晶技术有了长足的进步,又出现了“膜状液晶体温计”。用它测量体温时,只要将轻巧得象纸一样的温度计帖在病人的额头上,上边立即用数字显示病人的体温。在体温正常时,数字呈绿色,低烧时是黄色,高烧时出现的是红色。医护人员可以随时观察病人的体温变化。

1988年初,我国计量科学研究院制成新型电子呼吸脉搏体温计,利用它可以对医院中整个病区的病人进行集中遥测,把病人的体温、呼吸、脉搏情况存储到计算机里,实现测量自动化。

除了医生看病需要温度外,工农业生产和科学研究都离不开测温。粮仓要知道仓内温度,孵鸡要知道孵箱的温度,炼钢要测量钢炉温度,研究天体还要测量天体温度……

1821年,人们发现两根不同的金属线组成的闭合环路中,有一个接头被加热时,环路里会发生电流。此后,有人造出了热电偶温度计。它能进入1600℃的高温炉里测温。

面对上千摄氏度或上万摄氏度的高温,人们又造出了辐射温度计。它们原理是:测定物体的辐射能,就能遥知那个物体的温度。

1981年8月,中国科学家继美国之后研制成功了渗碳玻璃低温温度计,它能测定-243℃(30K)以下的深冷温度。

之后又出现了“非接触红外线温度计”,又叫“测温枪”,只要把“枪口”对准待测物体,“枪尾”的显示屏就能用数字直接报告出那个物体的温度,这只奇妙的“手枪”可以测量出-20℃-1700℃范围内的温度呢!

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1、最早的温度计

最早的温度计是利用空气来测量温度的。

1593年,著名科学家伽利略在实验中发现了气体的热帐冷缩现象。能不能利用气体的这个特性来指示温度呢?经过反复的思考和实验,伽利略在1603年终于造出了空气温度计。

这是一件简单的仪器:用一根长的玻璃管,一头开口,另一头加热吹大,做成球形。在玻璃管中灌进带颜色的水,把倒放在一壶水里,管上留一段空气。

 

伽利略利用气体的热胀冷缩原理,从图中我们可以看出,如果大气压始终一样的话,温度越高,空气体积就越大,玻璃管里的水位就低;反过来,温度低了,液面便会上升。在玻璃管上刻上刻度,等分几个格,就可以知道温度了。

在使用温度计的时候,伽利略发现,在不同的天气里,管中的水位也会发生变化。当时他还不了解大气有压强,但是这个现象却引起了他的思考。后来,在他年迈的时候发生了抽水机不能从深坑里抽水的事情,他便和他的学生托里拆利一起推测,也许存在大气压强。最后托里拆利利用实验证实了大气压强的存在,并测出一个大气压强为760毫米水银柱。

伽利略发明的空气温度计不能准确测定温度,这不但促使他的学生托里拆利去研究大气压,而且促使他的另一名学生去研究改进温度计的方法,这个学生叫斐迪南。

斐迪南想,气体受热膨胀可以指示冷热,利用液体的热胀冷缩能不能指示温度呢?他开始用各种液体来代替伽利略温度计里的空气。

他做了许多实验,发现酒精在受热时体积的变化很显著,终于在1654年出了酒精温度计:往玻璃球里灌酒精,再把玻璃球微微烘热,用酒精蒸汽赶快跑玻璃管中的空气,最后一下子把口给封死。

斐迪南把温度计的口封死了,这样就消除了大气压强对测温的影响。他又把玻璃球放到下边,成了现在温度计的样子。

好学生绝不死记硬背老师讲述的话,而是踏着老师的足迹向前闯,闯出一条新路。斐迪南和托里拆利便是榜样。

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3.如图4,自制简易温度计,在一只玻璃瓶内装有适量的水,用一个带有细长玻璃管的橡皮管的橡皮塞塞在瓶口上,当外界温度升高时,玻璃管内水柱将     ,这种温度计是利用              为原理,该温度计在温度不变,大气压增大时,玻璃管内水柱会有所    可能被误认为温度     ,若将上述温度计改进一下,瓶内装满水,则与前者温度计的主要区别是     ,它的最大缺点是     ,这是因为         

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2、夏天,人从空调车里或从有空调的室内出来后,有一种走进蒸笼的感觉,非常地热,为什么?

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1、夏天,空调器的室内风机上向外引出一条滴水管,空调在工作时不断地滴水,这是什么原因?

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1、下面是用普通温度计测量热水温度的操作步骤,请将正确的操作顺序写出来     

   a.观察温度计的测量范围,选取合适的温度计。
b. 用手试一下热水,估计热水的温度。
c. 观察温度计的读数。
d. 使温度计与热水接触几分钟。
e. 取出温度计。 f. 记录温度计的读数。
2、图2为某物质的温度随时间的变化曲线,这是它的 ____
  图象,从图中看出该物质的熔点为,固液共存
  的时间是_____  _,放热的时间是____  __。

3、根据右图回答:
(1)反映晶体熔化、凝固时温
  度变化规律的是图__ ___。

(2)图线中线段_____  表示晶体在熔化过程中,图线中线段_____  表示晶体在凝固过程中。 (3)把A和C两种物质混合在一起(假设它们不会发生化学变化),在温度升高过程中,____ 

 将先熔化,在温度升高过程中,____先凝固。

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32、在一标准大气压下,将温度计浸在盛水的烧杯中,用酒精灯对烧杯加热,直至水沸腾后看到

   水量明显减少,在这个过程中温度计的示数                (    )

  A、一直增加  B、一直不变  C、先增加后保持不变  D、最高温度达到100℃

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31、夏季,有时能看到自来水管的表面出现许多细小的水珠,对产生这种现象的原因,下列说法

   正确的是                               (    )

   A、水管有孔,水渗了出来            B、水是管中水分子的扩散所致

C、是空气中的水蒸气在水管上液化所致      D、是水蒸发形成的

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30、茶水很烫时,人们往往向水面吹气,吹一阵就可以喝了,这主要是因为      (    )

   A、 吹出的气温度比茶水温度低,混合后开水就凉了

   B、 把周围的冷空气吹过来,加快了热传导

   C、 通过吹气,加速开水的对流

   D、 通过吹气,加速水面的空气对流,促进蒸发,蒸发时吸收热量使茶水较快变凉

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29、把烧红的铁块放到冷水中,会听到“滋”的响声,并看到冒出大量的白气.在这个过程中发生的现象是                              (   )

 A.汽化  B.液化  C.先汽化后液化   D.先液化后汽化

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同步练习册答案