實(shí)驗(yàn)證明對(duì)流的發(fā)生

徐雙華

對(duì)流原理告訴我們：熱空氣往上運(yùn)動(dòng)，冷空氣往下運(yùn)動(dòng)。這個(gè)原理可以通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)一：水的對(duì)流

取一只潔凈的800毫升的玻璃燒杯，在其底部中心放上1顆稍大的紫紅色高錳酸鉀晶體顆粒；然后小心翼翼地往杯內(nèi)注水，盡可能不擾動(dòng)高錳酸鉀顆粒。再將燒杯置于三腳鐵支架上(注意請(qǐng)別墊石棉網(wǎng))，用酒精燈火焰對(duì)準(zhǔn)燒杯底部中心加熱，如下圖所示。隨著燒杯底部中心處水溫升高，粉紅色的水流向上部升騰，并向四周展成扇狀，又沿四壁下降，形成環(huán)流。

原理：熱水密度變小上升，冷水又流過來填充，這就是對(duì)流的直觀圖景。通過不斷對(duì)流，導(dǎo)致紅色水漸漸擴(kuò)散個(gè)燒杯，表明杯內(nèi)水通過對(duì)流已被加熱。這種現(xiàn)象就是茶壺中的水煮沸的表現(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)二：冰與沸水共存

取一支試管，在底部置入一小塊冰，上面壓上一段外徑稍大于試管內(nèi)徑的彈簧，以免冰塊在水中上浮。然后在試管中灌滿冷水。用木夾子夾住試管，并將試管頂部置于酒精燈上加熱，見下圖。不一會(huì)兒，試管頂部的水開始沸騰了，但試管底部的冰塊卻依然未化，產(chǎn)生了奇妙的冰與沸水共存的現(xiàn)象。

原理：水是熱的不良導(dǎo)體，水中熱量傳遞主要是對(duì)流。在實(shí)驗(yàn)中，溫度高的水密度小而向上流動(dòng)，盡管上部沸騰，但熱量很難傳導(dǎo)到底部，這就使冰塊在水中不會(huì)融化。

實(shí)驗(yàn)三：瓶底里還能燃燒的短蠟燭

一般情況下，放在較深的瓶底里的短蠟燭燃燒一會(huì)兒后會(huì)自行熄滅，主要原因是蠟燭燃燒生成的氣體難以讓新的氧氣進(jìn)入瓶里，蠟燭因缺氧而滅?，F(xiàn)在，我們只要把一塊薄鐵片剪成“T”形，插入瓶口就能保證蠟燭繼續(xù)燃燒。

原理：深瓶中燃燒的蠟燭不久就會(huì)熄滅，那是因?yàn)槠枯^深、瓶口相對(duì)太小，蠟燭燃燒時(shí)產(chǎn)生的較熱的廢氣往上走，全都通過瓶口排出，瓶外的氧氣就無法進(jìn)入瓶?jī)?nèi)。當(dāng)瓶中的氧氣耗盡時(shí)，蠟燭就滅了。

但是，如果用“T”形薄鐵片將瓶口一分為二，就使得廢氣的出口與新鮮氧氣的入口分開。廢氣出得去，新鮮氧氣進(jìn)得來，也就是做通了對(duì)流的渠道，瓶里的蠟燭就不容易滅了。