生活中的物理知識

物理科學作為自然科學的重要分支，不僅對人類物質(zhì)文明的進步和人類對自然界認識的深化起到了重要的推動作用，同時物理已滲入到人類生活的各個領(lǐng)域，下面通過我們掌握的物理知識解釋幾個日常生活中的事例。

1 煙囪里的物理知識

工廠里的煙囪，或者是居民區(qū)用來取暖的煙囪常常構(gòu)造得相當高，這是什么原因呢?我們可不可以將煙囪造得矮一些，這樣不是既可以節(jié)約材料又可以降低修建煙囪的難度嗎?

（1）建煙囪的首要目的是為了使得氧氣進入爐內(nèi)幫助燃燒。爐子點上火，爐內(nèi)的溫度升高，隨著溫度的上升，爐內(nèi)空氣的密度減小，使煙囪里面的高溫氣體的密度相對于周圍環(huán)境中的空氣的密度要小，煙囪內(nèi)外因此產(chǎn)生壓力差，形成抽力，致使高溫氣體一直上升到煙囪的頂部冒出來。該壓力差的大小等于煙囪的高度乘上四周的空氣和煙囪里面高溫氣體的密度差。因此，煙囪修建得愈高，形成的壓力差就會愈大，所產(chǎn)生的抽力相對也就越大，只有這樣才可以很快地把爐子內(nèi)燃燒以后產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物排出來，使越來越多的新鮮空氣能更快地滲入爐子里面。相反，假如煙囪造得特別矮，壓力差相對就會很小，所產(chǎn)生的抽力也會很小，燃燒以后產(chǎn)生的廢氣就不可能更快地被排出去，新鮮的空氣也就不可能更快進入到爐子里面，燃燒就會不夠充分，而且很有可能使得爐火熄滅。另一方面，爐子里面的空氣受熱以后只有在相當高的溫度下，空氣的密度才會降低并且向上升起，從對人的生活環(huán)境考慮，將煙囪造得比較高，就可以將燃燒產(chǎn)生的廢氣排入到地球大氣圈對流層的較高處，將那些廢氣與熱量的污染帶到其它的地方，從而減少對當?shù)氐奈廴?，提高當?shù)氐目諝赓|(zhì)量。此外，吃火鍋的時候，有時候火燒得不旺，服務(wù)員就會拿過來一段小煙囪放在鍋蓋中間的火口上面，該煙囪產(chǎn)生的抽力就會將更多的新鮮空氣吸入，這樣火就可以燒得更旺，這和修建煙囪是一樣的道理。

（2）另一方面，因為高層的空氣流動很快，根據(jù)伯努利原理，空氣流速大的地方壓強小，這樣會對煙囪內(nèi)的氣體有一種類似“吸”的作用力，所以煙囪里的氣體就能很“自覺的”地出去了，這也可以用來解釋為什么外面的風很大時煙囪的吸煙效果會更好。

（3）我們還會注意到煙囪下而較粗，這樣可增大受力面積，對地基的壓強減小，可以減小對地基的破環(huán)。另一方面煙囪下面較粗，增大了其支撐面積，又增大了高大煙囪的穩(wěn)定性。

2 油條里的物理

下面我們再看另一個事例，油條是我們非常熟悉的食品，其中也包含著豐富的物理知識。

（1）炸油條時，為什么油條內(nèi)部有大量的氣泡?

當面被放入油鍋后，因為食用油的沸點高于水的沸點，此時，油雖然沒沸騰，但它的溫度已超過水的沸點，所以面的表面溫度迅速上升到水的沸點，這時其中的水分開始大量汽化，我們能看到油鍋內(nèi)有大量的氣泡生成。隨著熱量向面的內(nèi)部傳遞，面里的水分也由外到內(nèi)逐步大量汽化，因面有—定的密封性和延展性，里面汽化的水蒸氣有些不能及時排出，這些水蒸氣就會在里面形成很多大小不一的氣泡，隨著水蒸氣增多，氣泡逐步變大，直到內(nèi)部水蒸氣的壓強增大到把氣泡脹破，里面的水蒸氣方能排出。這就是油炸食品內(nèi)部有氣泡的原因。值得注意的是有些本身密封性不好的食品(例如：饅頭片、肉丸等)，被放入油鍋后，由于內(nèi)部汽化的水蒸氣很容易排出來，所以，這一類油炸食品內(nèi)部不會出現(xiàn)氣泡。

（2）油條內(nèi)部為什么沒有油?

大家知道面里水蒸氣的壓強大于鍋內(nèi)油的壓強，這樣在烹飪過程中會一直有水蒸氣從面里排出，油不能進入面的內(nèi)部，所以炸熟的油條內(nèi)部沒有油。

（3）為什么油條的內(nèi)部和外面的顏色不同？

因存在溫度差才能進行熱傳遞，在烹飪過程中面的表面溫度要比內(nèi)部高，當面的內(nèi)部達到水的沸點時，面的表面水分已完全汽化，此時因沒有水分，面的表面溫度會高于100℃，接近油的溫度，所以面的表面被炸成焦黃色。而面的內(nèi)部在烹飪過程中一直有水發(fā)生汽化，水的沸點在一標準大氣壓下是100℃，所以面內(nèi)部的溫度接近100℃，所以里面的面不會被炸成焦黃色。

3 汽車中的物理

接下來再找找汽車里用到的關(guān)于光學的知識：

（1）汽車駕駛室外面的后視鏡，為什么用一個凸面鏡?

利用凸鏡對光線的發(fā)散作用和成正立、縮小、虛像的特點，使看到的實物小，觀察范圍更大，而保證行車安全。

（2）汽車頭燈里的反射鏡為什么用一個凹面鏡?

它是利用凹面鏡能把放在其焦點上的光源發(fā)出的光反射成為平行光射出的性質(zhì)做成的。

（3）汽車頭燈為什么總要裝有橫豎條紋的玻璃燈罩?

汽車頭燈是由燈泡、凹面反光鏡和玻璃罩組成。根據(jù)透鏡和棱鏡的知識，汽車頭燈玻璃罩相當于一個透鏡和棱鏡的組合體。在夜晚行車時，司機不僅要看清前方路面的情況，還要看清路邊行人、路標、岔路口等。透鏡和棱鏡對光線有折射作用，所以燈罩通過折射，根據(jù)實際需要將光分散到需要的方向上，使光線均勻柔和地照亮汽車前進的道路和路邊的景物，同時這種散光燈罩還能使一部分光向上折射，以便照明路標和里程碑，從而確保行車安全。

（4）除大型客車外，為什么絕大多數(shù)汽車的前窗都是傾斜的?

當汽車的前窗玻璃傾斜時，車內(nèi)乘客經(jīng)玻璃反射成的像在車的前上方，而路上的行人是不可能出現(xiàn)在上方的空中的，這樣就將車內(nèi)乘客的像與路上行人分離開來，司機就不會出現(xiàn)錯覺。大型客車較大，前窗玻璃離地面要比小汽車高得多，即使前窗玻璃豎直安裝，車內(nèi)物體的像是與車窗是等高的，而路上的行人不可能出現(xiàn)在這個高度，所以司機也不會將乘客在窗外的像與路上行人的相混淆。

（5）轎車上為什么裝有茶色玻璃后，行人很難看清車中人的面孔?

茶色玻璃能反射一部分光，還會吸收一部分光，這樣能透射進車內(nèi)的光線較弱。要看清乘客的面孔，必須要從面孔反射足夠強的光透射到玻璃外面。由于車內(nèi)光線較弱，沒有足夠的光透射出來，所以很難看清乘客的面孔。

身邊的事物是豐富多彩的，對與現(xiàn)實生活聯(lián)系很緊密的物理學科來說，更是時時會用到的。用身邊的事例去解釋和總結(jié)物理規(guī)律，接受起來也就容易了，同時也激發(fā)了我們的學習興趣。通過探索物理現(xiàn)象，揭示隱藏其中的物理規(guī)律，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)生活實際，會培養(yǎng)我們終身探索的樂趣、良好的思維習慣和科學實踐能力。

(欄目編輯鄧 磊)