茶杯里的风暴 · 第二十八节
《茶杯里的风暴》第二十八节
本节分两部分讨论热量的传递和旋转中的液体。第一部分解释为什么金属勺子放进沸水会烫手,而陶瓷杯的把手不会。
本节分两部分讨论热量的传递和旋转中的液体。
第一部分解释为什么金属勺子放进沸水会烫手,而陶瓷杯的把手不会。热量总是从高温流向低温,但不同材料传热速度差异很大。陶瓷靠原子逐个推挤传递振动,速度慢,能量还容易散失到空气里;金属原子外围有自由电子,这些电子形成"电子之海",能在整个结构中快速流动,把热量迅速传到勺柄。不同金属导热速度也不同,铜约为钢的五倍,因此有些锅用铜做锅身、用铁做锅柄。作者指出,"热"本质是微粒的动能,温度是这种动能的量度,人类通过控制温度来保存食物——冰箱让食物分子保持低能量状态,从而抑制微生物的化学反应,延长保鲜期。现代食品和药品(如疫苗)的保存依赖一套从产地到销售终端的完整冷链系统。
第二部分讨论搅拌茶水时出现的现象:茶水中央会形成凹陷的洞,泡沫都聚到洞底而非液面最高点。原因是勺子推动液体外移,但杯壁阻挡使其只能沿壁打转并向上爬,中央液体减少形成凹洞。泡沫密度小,被液体挤到无人占据的洞中。这体现了旋转物体的基本规律:物体总想沿直线运动,被外力约束时才做曲线运动,外力消失瞬间会沿切线方向飞出,如同掷铁饼。同样的原理可以解释干衣机、陀螺仪、地球自转等许多现象。