熱學小實驗—看見空氣的辦法
來源:奧數網 文章作者:沈寧華 2009-10-19 13:26:41

我們打開一個盒子,看見里面沒有什么東西,就說盒子里是空的,我們把一杯水渴光了,也說杯子是空的,其實,這樣說并不準確,盒子里和杯子里都充滿了空氣。
有沒有辦法看到空氣呢?
先說一個簡單的方法:將一個玻璃缸或一個水盆里裝上水,然后把一個杯子杯口朝下按在水里,可以看到,只有少量的水能進到水杯里,是什么東西不讓水再進去了呢?是空氣!空氣占據了杯子里的空間,所以我們“看”到了空氣。
春天來了,暖暖的太陽照在原野上,照在屋檐上,你看到了什么?
如果你是一個細心人,你會看到田野上、屋檐上似乎有淡淡的影子,裊裊(niǎo)地上升,這是什么?這就是熱空氣的影子,也就是說你看到了空氣的影子。
晚上,在桌子上放一個點燃的蠟燭,讓它們距墻60多厘米遠,然后把屋里的燈關掉,站在離墻1—2米遠的地方,打開一個手電筒,使它的光穿過燭光照在墻上。在蠟燭陰影的上方有一個淡淡的影子不斷地搖動,這就是蠟燭上方熱空氣的影子。
空氣是如何脫去了它的“隱身衣”的?
原來是因為“熱”。在熱空氣和冷空氣同時存在的時候,由于熱空氣和冷空氣的密度不同,所以,光在熱空氣中和冷空氣中的傳播速度不同,在熱空氣中稍快一點。對于光來說,冷、熱空氣就是兩種不同的透明物質。光線行走到它們的交界面上,會發生折射,這和光在空氣和玻璃的交界面上的折射類似,玻璃雖然透明,但是在陽光下有影子。
上述的實驗中,從手電筒中射出的光,由于一部分光受到燭光上方熱空氣的折射,就再也不筆直地前進,而折向其他的方向,射到墻上的光有的地方多,有的地方少,就會出現一些淡淡的影子。
看見空氣的影子有什么用處呢?
原來,汽車、飛機、火箭、子彈等都在空氣里運動,它們攪動著空氣,形成旋渦,這些旋渦會影響它們的運動,但是這些旋渦看不見,如果能看見這些旋渦,我們就知道如何改進這些運動體的形狀,以減少空氣的阻力。而利用上述類似的方法就能看見空氣的陰影,科學家也正是這樣做的,他們從這淡淡的影子里看到了許多東西。
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