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神奇的饮水鸟
如图所示是一种古老的中国玩具——饮水鸟,它的神奇之处在于:它看上去没有任何外来的动力,却能不停地点头“喝”水,犹如一台永动机。就连爱因斯坦看后都十分惊叹饮水鸟的设计。
饮水鸟的结构如图甲所示,它是一个由“头泡”和“尾泡” 构成的密闭容器,容器内装有易挥发的乙醚液体,乙醚液体在温度升高或液表气压减小时易汽化;汽室1和汽室2中充满乙醚的饱和蒸气,乙醚蒸汽在温度降低时易液化。
平时,鸟身略向前倾。启动时给吸湿层滴足够的水,吸湿层中的水因蒸发而吸热,使汽室2中的温度降低,导致汽室2中的气压小于汽室1中的气压,尾泡中的乙醚液体在汽室1中气压的作用下沿玻璃管往上升,于是整个鸟的重心上移(如图乙所示),鸟身逐渐前倾,直至鸟嘴接触水面“喝”水,此时头泡和尾泡刚好通过玻璃管连通(如图丙所示),两汽室中的乙醚蒸汽混合,液态乙醚在自身重力的作用下流回尾泡,饮水鸟的重心下移,于是渐渐直立起来,在支架上来回摆动。由于“喝”水时,鸟嘴接触水面,沾湿了吸湿层,于是它又开始循环工作。
(1)因吸湿层上的水会蒸发使汽室2中乙醚饱和气的温度降低时,部分饱和气会发生_______现象;在乙醚液体沿玻璃管往上升时,汽室1中气压会减小,此时尾泡中的乙醚液体会吸收外界空气的热量发生______现象,以保持汽室1中乙醚蒸汽的饱和状态(两空均填物态变化名称);
(2)饮水鸟“喝”完水后会在支架上来回摆动,摆动时,以头泡为参照物,空气是_______(选填“运动”或“静止”),这样能加快吸湿层中水分的蒸发;若冬天气温太低,吸湿层上的水蒸发过慢,饮水鸟会渐渐停止摆动,这是因为_____________;
(3)饮水鸟“喝”水的频率受吸湿层上水的蒸发速度影响,水的蒸发越快饮水鸟工作越勤快,要想使饮水鸟工作更勤快,你的做法是_______________________________________;
(4)从能量转化的角度来看,饮水鸟工作时可以把空气的_____能转化机械能,但在实际生活中并没有利用饮水鸟的原理来制造发动机,你认为可能的原因是:________________。
小明同学做“比较两种材料保温性能”的实验,他取①泡沫塑料和②卫生纸两种材料作保温材料,两根相同的温度计,两个相同的大玻璃烧杯,钟表和热开水,以及细线、硬纸片、剪刀。他做两个相同的硬纸外壳,装置如图(a)所示。把盛有热水的烧杯放入不同保温材料的硬纸盒中自然冷却。根据实验测得的数据绘得图(b)所示“水温与时间关系”的图像.实验过程室温基本不变,请回答:
(1)为保证实验的科学性,除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和卫生纸外,还应考虑影响水温变化的其他因素,即保持烧瓶、环境因素、水的相同。
(2)小明与小芳是采用了“在相同的时间内,比较水温降低多少”的方法来比较两种材料的保温性能的,你还可以采用“”的方法来比较两种材料的保温性能。你能看出,在这两种材料中,保温效果比较好的是。
(3)分析实验图像数据,你认为热水放在房间里降温时,温度自然降低的规律是:( )
A.先快后慢 | B.先慢后快 | C.均匀降低 | D.基本不变 |
(4) 当时的室温大约是℃。
(5)根据描绘的热水冷却图像,如果你要喝一杯奶咖啡,可以有两种方式供你选择:
方式1:先将烧开的热咖啡倒入杯中,冷却5min,然后加一匙冷牛奶;
方式2:先将烧开的热咖啡倒入杯中,立即将一匙冷牛奶加进杯中,然后冷却5min.
那么,你认为方式的冷却效果较好.(选填“1”或“2”)。
阅读下面的短文,回答问题:
某同学利用一定质量的水,研究水的体积和温度的关系,并根据实验数据作出了如图所示的图像。请根据此图像回答以下问题:
(1)图中AB段反映的物理现象是:;
(2)以上现象揭示了水的反常膨胀规律,由此可以进一步得出的推论是:水在4℃时。
如图a是小明和小华在观察“水的沸腾”实验中的情景,对水加热了较长时间后水才沸腾,他们记录的数据如下表所示:
时间/min |
… |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
水温/℃ |
… |
92 |
93 |
94 |
95 |
96 |
97 |
98 |
99 |
99 |
99 |
(1)除了图中所给的实验器材外,完成本实验还需要的器材有:。
(2)请指出他们在实验操作中温度计使用的错误之处:;。
(3)在纠正错误后他们继续实验,观察到水沸腾时的现象如图b中的(填“甲”或“乙”)图,水沸腾时吸收热量,温度(填不断上升/保持不变/不断下降)。
(4)根据记录在图c中画出水沸腾时温度随时间变化的图像。
(5)试分析水的沸点不是100℃的可能原因(写出一种即可)。
(6)造成水从开始加热到沸腾的这段时间过长的原因可能是:。(给出一种原因即可)
(7)通过这次实验小明总结发现了水沸腾必须具备的两个条件,请你帮他写出:
①;②。
(8)烧杯和试管内分别装有不同的液体,当用酒精灯不断给烧杯内的液体加热时,最终发现烧杯和试管中的液体都沸腾了,下列结论中正确的是:()
A.烧杯中的液体的沸点比试管中液体的沸点底
B.烧杯中的液体的沸点比试管中液体的沸点高
C.烧杯中的液体的沸与试管中液体的沸点相等
D.以上三种情况都有可能.
2012年6月16日,神舟九号飞船发射升空并与天宫一号实施自动交会对接。
(1)火箭点火后,发射台附近产生了大量“白气”,这是台下水在火箭喷出来的高温火焰下,先成水蒸气,然后成小水珠。(填物态变化名称)
(2)为保证火箭安全,箭体上涂有一层特殊物质,在高温下,并且(填物态变化名称),这两个过程都需要(吸热∕放热),以防温度过高。
(3)当两个航天器在太空对接时,不同航天器内的航天员即使近在咫尺,也必须借助无线电工具交谈,这是因为;看电视直播时,不少人事先并不知道通话的人是谁,但当听到:“景海鹏同志……你们辛苦了”的话音时,立刻兴奋地高呼:“是胡主席!”,这是根据声音的判断的;
(4)我国自行研制的宇航服的头盔玻璃必须能减弱对眼睛和皮肤的损害;舱外航天服还必须解决适应太空环境超过200℃大温差的难题,保证物体不会由于热胀冷缩而变形损坏。
在“家电下乡”现场,小聪看到某品牌的电热水器和燃气式快速热水器,铭牌如下:
(1)一般情况下,热水淋浴要求水温升高30℃,则该燃气快速热水器(如图)正常工作时,每分钟流出热水______________L。电热水器装满水后,要使水温升高30。C,需提供______J的热量[c水=4.2×103/(㎏·℃)]。要获得这么多热量,电热水器需正常工作的时间为____________S(假设电热水器产生的热量全部被水吸收)。
(2)为了探究电热水器满足即开即用热水淋浴的条件,除热水器及附属的花洒喷头外。小聪找来了秒表、带刻度的大量筒、水桶、温度计、台秤(又叫磅秤)等器材。请你选择合适的器材,为小聪设计一个探究方案。要求写出所选的器材、方法,用测量的物理量及相关常量表示得出的结论。
探究方案: