书城科普读物探究式科普丛书-温暖千家的热
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第8章 春江水暖鸭先知——日常生活中的热(6)

空调通电后,制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器。同时由流风扇吸入的室外空气流经冷凝器,带走制冷剂放出的热量,使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器、节流机构后喷入蒸发器,并在相应的低压下蒸发,吸取周围的热量。同时贯流风扇使空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换,并将放热后变冷的空气送向室内。如此室内空气不断循环流动,达到降低温度的目的。

其实空调不止是在夏天发挥重要的作用,在冬天的时候,尤其在南方地区没有暖气的条件下,它也发挥着重要的作用。那么我们就谈谈空调是怎么制热的。热泵制热是利用制冷系统的压缩冷凝器来加热室内空气。

空调器在制冷工作时,低压制冷剂液体在蒸发器内蒸发吸热而高温高压制冷剂在冷凝器内放热冷凝。热泵制热是通过电磁换向,将制冷系统的吸排气管位置对换。原来制冷工作蒸发器的室内盘管变成制热时的冷凝器,这样制冷系统在室外吸热向室内放热,实现制热的目的。

7.蒸汽涡轮

在两千多年前,有一个名叫希路的埃及人,制造了历史上第一台蒸汽涡轮,它是一个产生旋转运动的蒸汽机。它不像瓦特的蒸汽机那样用活塞和汽缸,而是把从锅炉中取得的蒸汽,放在有一对弯管的球中,蒸汽由这些管子喷出,迫使圆球在它的支架上旋转。

在那个时代,希路的这个发明让大家觉得他是一个疯子,不值得相信,他的发明没有任何人在意。于是这个发明,被人们冷落了两千多年。虽然在以后几百年中,有人试图将它应用于实际,但最终都没能成功。

大约在1890年,瑞典的特·拉维尔和英国的帕森,沿着不同的途径独立地提出了实用蒸汽涡轮的设计,导致了现代蒸汽涡轮的产生。

现代蒸汽涡轮通常用一排圆盘一起构成转子。在现代蒸汽涡轮中,进入的蒸汽压力达每平方英寸2500磅,转动速度有时竟达每分钟一万转。

今天,高速运行的火车,不少还在使用这种蒸汽涡轮机。

8.太阳是怎样形成的

在我们的记忆中,太阳似乎是长存的,根据记载太阳自诞生到现在已过去50亿年了。那么你知道太阳是怎样形成的吗?

在浩瀚的宇宙中,存在着许多星际弥漫物质。密度较大的地方就像一团团云块,也就是被我们称作星际云的东西。

你知道吗,太阳就是由这些星际云形成的。在星际云中,由于万有引力的作用,它要发生收缩,同时,分子和原子的热运动会产生膨胀压力。在质量较大、温度不太高的情况下,万有引力大于膨胀压力,于是星际云在自吸作用下收缩。起初,星际云收缩得很快。

由于引力势能转化为热运动的动能,温度升高。当密度达到每立方米9~10克时,云内就会出现很多的涡流,因而出现自转。同时周围的物质就会源源不断地向中心聚集。

随着太阳的不断增大,中心温度和密度不断增加,并通过对流方式把能量传出来。当中心温度达到1万度,表面温度两三千度时,就发出红光,形成最原始的太阳。

奇怪的是,太阳在刚“出生”也就是刚成为一颗恒星的时候,体积比现在要大得多,辐射的总能量也要比现在大几倍。

造成这种情况主要是因为,太阳成为恒星后收缩过程变慢。当中心温度达1000多万度时,太阳就开始发生强烈的聚变反应,释放出巨大的能量。由于温度极高,膨胀压力与万有引力达到平衡,这时太阳就达到了稳定阶段,现在太阳就处在稳定阶段的中期。

蒸汽也可以燃烧吗

首先,将一支蜡烛点燃,让它燃烧一小段时间,再把它吹熄。随后,烛芯中便会出现冒出一股白色烟雾。然后,将火柴点燃,靠近烟雾,马上就会出现一股喷向烛芯的火焰,蜡烛便会重新燃烧起来。烛火被吹灭以后,油脂还十分炽热,它继续以蒸汽的形态散发出来。事实上,这股冒出的蒸汽是可以燃烧的,一遇明火便会马上点燃。实验表明,通常情况下,固体物质在燃烧时,靠近接触火焰的一部分首先发生汽化,然后汽化的物质同氧气相结合才产生燃烧。

火炬的主要成分是什么

事实上,火炬的主要成分为丙烷,这是因为它有以下优点:其一,燃烧时火苗高,即使在200米之外,也能够看得见;其二,即使在雨天燃烧,火炬传递也不会受到影响;其三,此燃料价格低廉,温度范围比较宽;其四,丙烷燃烧产生的水蒸气和二氧化碳,是一种无污染燃料,符合“绿色奥运”这一理念。

9.狂暴的太阳风

我们知道哈雷彗星在1910年访问地球之后,又在1986年重新访问了人类的美丽家园,接着于1996年再次出现。由于它每次访问地球时,都拖着一个背向太阳的长长的尾巴,有点像把扫帚,因此有时又叫它“扫帚星”。它越靠近太阳,尾巴拖得越长。

因此,人们很容易联想到,彗星的尾巴与太阳有关。当物理学家发现了光有压力之后,在半个世纪里,科学家们都相信彗星的尾巴是太阳光的压力造成的。

这样判断的理由是:彗星是大量微小石块由甲烷和氨这类低凝固点气体所结的“冰”黏合起来的,每当接近太阳时,一些“冰”就融化蒸发了,太阳光的压力就可以把极小的石块往背向太阳的方向推去,从而形成尾巴。彗星越靠近太阳,光压越大,因而尾巴也就越长。

可是,也有很多人对这种解释存在异议。比如在60多年以前,德国人比尔曼就对这一解释提出了异议。他的理由是:光压的确会发生作用,但不足以使彗星产生那么长的尾巴,必须有一种比光压更强的作用力才行。紧接着在1958年,美国一位叫帕克的科学家认为,太阳上的物质因高温而电离,太阳不断将这些带电粒子“吹”出来,他称这种带电粒子流为“太阳风”。

随着科技的发展,在20世纪60年代以后,由于行星探测器的发射成功,科学家们用它们探测到了太阳风的存在。太阳风的速度可达每秒几百千米,比光压强得多,彗星的长尾巴就是被它吹出来的。

太阳上最丰富的物质是氢。

氢在高温下被电离成电子和质子,太阳风吹出来的几乎都是电子和质子。太阳风吹遍整个太阳系,太阳的“大气层”也延伸到整个太阳系。太阳风使太阳每秒损失约100万吨物质,太阳从形成到现在,因太阳风损失了它全部质量的万分之一左右。

可是当太阳风进入地球大气层以后,对地球磁场产生强烈影响,严重干扰电离层的无线电通信。太阳风达到南北极上空,与气体分子碰撞而产生强烈的极光。太阳上耀斑爆发时,会喷发出大量的带电粒子,使太阳风速度增大,这时候便会在某些区域形成狂暴的太阳风。

10.地球中心为什么很热

因为地球上温度适宜,所以人类在地球上安然生存了几千年。可是地球一直都是这么热吗?在人类的历史上至今已发现的最古老的岩石,只有40亿年的历史。但其他证据表明,地球是在45亿年以前,由它现在所运行的轨道附近的岩石状物质“汇集”而成的。虽然原先的岩石状物质相当冷,但是,由于下面的三个原因,地球不久就热起来了。

在很久很久之前地球形成的过程中,落到地球上来的每一块岩石,都带有大量的动能。在冲击过程中,大量的动能都转变成了热能。

由于覆盖在地球外面的物质起了隔热的作用,中心热量来不及散发,因此,地球中心就保持很高的温度。

接下来随着地球体积的增大,后来不断增加的表面物质,挤压着地球内部的物质,从而使地心的温度升高。这就是“压缩”,这是导致中心温度提高的另一个原因。

第三个热量来源是由铀、钍及钾的同位素产生的。这些元素虽然含量极少,但由于它们放射能力很强,对地球的演变起了巨大的作用。从一般标准看来,放射性产生的能量是微不足道的,但是,经过长达几十亿年的演化,这些能量积聚起来就相当可观了。

科学家们相信,在地球形成的头几十亿年中,以上三种加热过程导致了地球内部温度的升高,在离地面400~800千米的地球内,温度竟然高到可以将铁熔化的程度。

11.神秘莫测的火球

1908年6月30日,对于一些人来说是不寻常的一天。这一天的清晨7点左右,一个巨大的火球从我国新疆地区北部的天空直奔西伯利亚而去。正要开始一天紧张忙碌生活的西伯利亚人,清清楚楚地看到这个耀眼的火球以飞快的速度掠过天空。

之后传来了一声震天动地的巨响,这个巨大的火球就在西伯利亚一个人烟稀少的地方——通古斯河地区爆炸了!

当时在火球降落的地方——通古斯河地区淹没在一片火海之中,冻土烧焦了,参天古树化为了灰烬。爆炸时产生的强烈冲击波,使几千米以外的人们,感觉到一种莫名其妙的震颤,大家都以为是地震了。一列远离爆炸中心的火车被震得摇晃不定,车上的乘客东倒西歪。

这次大爆炸曾被人们认为是“世界末日的来临”。科学家也曾多次对通古斯河地区进行实地考察,并对爆炸原因提出了种种猜测和设想。

1959年,前苏联一位名叫普列汉诺夫的科学家率领一队考察小组到西伯利亚通古斯河地区现场进行了6个星期的考察。他们对大量的土壤和植物进行了专门的测定,一致认为这次爆炸是一次核爆炸。随即这种观点就被推翻了,原因是地球上的第一颗原子弹是1945年在美国造出来的,所以不可能是核爆炸!

对于这次事件,有很多很奇妙的猜测:很多人认为是外星人乘坐的宇宙飞船不幸失事,撞到地球上来了;有人认为是巨大陨石造成的,可是通古斯河地区从未找到过大陨石坑。

近来随着科学技术的进步,科学家们对这次神秘的大爆炸又提出了新的解释。他们认为,形成这次爆炸的最大的可能是外来天体对地球的撞击,这个天体应该是彗星。

而1908年6月,正是着名的短周期卫星——恩克彗星的回归期。

它的质量是350万吨,平均飞行速度是每秒40千米。一个不幸的机会使它闯入了地球大气层,由于与大气发生剧烈的摩擦,温度升得很高,在空中燃起了熊熊大火。又由于它的密度很低,它在接近地球表面时,已经消耗殆尽。因此,撞在地球表面时,既没有形成明显的撞击坑,也没有留下一般陨星应有的残余物质。

12.天气预报是怎么来的

由于天气的多变,以及天气预报准确性的提高,我们现在已经很依赖每天的天气预报。

我们根据从天气预报中获知第二天的天气情况,可以及时增减衣物。那么天气预报是怎么来的呢?

说起来这还和战争有很大的关系呢!可以说天气预报是在战争中催生的。

1854年11月14日,这一天夜幕低垂,乌云密布,位于欧洲东南部的黑海海面上掀起了滔天巨浪,紧接着一场可怕的暴风雨汹涌而至。当时正在和敌人作战的英法联合舰队,不幸刚好行驶到这片海域,于是不可避免地遭到这场暴风雨的袭击。没过多久,主旗舰“阿恩力-4”号在暴风雨的打击下翻沉,几乎全军覆没。