在力学范畴,走路就是典型的摩擦力应用实例。鞋底与地面相互摩擦,为我们前进提供必需的动力,若是在冰面行走,摩擦力骤减,稍不留神就容易滑倒。乘坐公交时,车辆启动瞬间身体会后仰,刹车时又会前倾,这是惯性在“作祟”,物体总想保持原有运动状态。
热学方面,冬天向手心哈气会感觉暖和,这是口中呼出的热气遇冷液化放热;烧水时,水从常温逐渐升温直至沸腾,水汽化成水蒸气,期间涉及热量的持续传递,即热传导,让水吸收能量改变物态。
光学领域更是奇妙。镜子成像清晰呈现出我们的模样,利用的是光的反射原理,光线照射到镜面后按特定角度反射回来。而把筷子插入装水的杯子,筷子仿佛折断,这是光的折射现象,光从空气进入水中改变传播方向所致。
电学现象也不离日常。手机充电时,电能转化为化学能储存起来,使用时化学能又变回电能驱动手机运行。夜间打开台灯,电流通过灯丝,电能转化为内能,灯丝发热到一定程度发光,照亮房间,这些司空见惯的场景背后都藏着有趣的物理知识。
热传导现象
热传导是生活中常见的热学物理现象,它指的是热量从高温区域向低温区域传递的过程。在冬天,暖气散热就是典型的热传导现象。
暖气内部的热水或者热蒸汽温度较高,通过暖气片这个介质,热量逐渐传递到周围温度相对较低的空气中,让室内变得暖和起来。
还有做饭的时候,炉灶上的火焰温度很高,热量会通过锅具传导给锅内的食物,先是锅具底部吸收热量,然后热量再从底部逐渐往上部以及四周传递,最终实现把食物做熟。
当不同温度的物体相互接触时,热量就会自发地从高温物体流向低温物体,直到它们的温度变得相同,也就是达到热平衡状态。
这是因为物体内部的微观粒子一直在做无规则运动,温度高的物体其内部粒子平均动能大,在接触时,通过粒子的相互碰撞等作用,就把能量传递给了温度低、粒子平均动能小的物体,从而实现热量的传导。
物态变化现象
物质通常存在固体、液体、气体三种状态,并且它们之间可以相互转变,这其中蕴含着丰富的物理原理。
从固体转化为液体的熔化现象来说,像冰变为水的过程就是如此,需要吸收热量。把冰块放在常温环境下,随着外界热量的传入,冰的内部微观结构被打破,原本规则排列的分子变得可以相对自由地移动,进而形成液态水。
反过来,液体转化为固体叫凝固,像水结成冰,这个过程会释放热量。冬天室外温度很低时,水盆里的水就会慢慢凝固成冰。
固体还能直接转化为气体,这叫升华,放在衣柜中的樟脑丸,时间久了就会消失不见,这是因为樟脑丸这种固态物质不经液态直接变为气态散发到空气中了,升华过程需要吸收热量。而气体转化为固体是凝华现象,会释放热量,像自然界中雪、霜、雾凇、冰花的形成,都是空气中的水蒸气遇冷直接变成固态冰晶的凝华过程。
气体与液体之间的转化也很常见,气体转化为液体叫液化,像晴朗早晨见到的雾、草叶上的露珠,都是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水珠,液化时需要释放热量。
液体转化为气体则是汽化,汽化包括蒸发和沸腾两种情况,蒸发在任何温度下都能发生且只在液体表面进行,夏天洒在地上的水一会儿就干了,这是水的蒸发;而沸腾是液体在达到沸点之后并继续加热才会在液体表面和内部同时发生的现象,像烧开水时水达到沸点后持续吸热就会沸腾,汽化过程需要吸收热量。