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第1回 水凝成冰用途多 转眼前，冬天到了。寒风凛冽，呵气成冰。 这天早上，乖乖刚起床，就闻到一阵香味飘来。果然，餐桌放着一碗他最爱吃的冻豆腐。 乖乖边吃边想：“为什么冻豆腐吃上去比平常的豆腐更加富有弹性，香味十足呢？” 仔细观察后他发现，原来和平常的豆腐不同，冻豆腐表面并不是光滑细嫩的，而是像一个泡沫塑料，“混身上下”充满了无数的小孔。这些小孔大小不一，有的互相连通。 乖乖不禁沉思起来，他想：“这些小孔是怎样的形成的呢？” 他忍不住问问妈妈，妈妈说：“就是冻得呗！” 看妈妈解释不清，他决定到学校问问牛顿老师。 见了老师，他说了自己的疑惑。牛顿老师说：“你妈妈说得没有错，这些小孔是被冰胀大的。冬天，外界气温比0℃低很多，将豆腐放在室外，豆腐里水就会凝固结成冰。水与其他液体不同，在凝固时体积不仅不会收缩，反而会膨胀。等到这些冰熔化成水，从豆腐里跑出来后，就在豆腐里留下了数不清的小孔。经过烹调，这些孔洞里都灌进了汤汁，吃起来当然是味道格外鲜美了。” 乖乖说：“原来冻豆腐是利用冰膨胀的原理制成的呀！” 牛顿老师接着说：“利用水结冰体积膨胀这个规律，在工业生产上还发明了一种巧妙的新工艺呢！这就是‘冰冻成型’。” 乖乖好奇地问：“什么‘冰冻在型’？” 牛顿老师解释说：“所谓‘冰冻在型’，具体来说，就是根据零件的形状，用强度很大的金属，做一个凹形的阴模和一个凸形的阳模。然后，把要加工的金属板放在两个模具的中间，在阳模和密闭的外壳之间灌满水。最后，把这个装置入到温度低于0 ℃的环境中。当阳模与外壳间的水结冰后，冰的体积会膨胀，所产生的巨大力量把阳模压向阴模，从而将金属板压成所需要的形状。” 乖乖说：“在生活中，冻冻还有其他的用途吗？” 牛顿老师说：“当然，比如说茶树在越冬期间遇到0℃以下低温或剧烈变温或较长期在0℃以下低温中，造成的茶树冰冻受害现象，会引起茶树幼嫩部分遭损伤的现象。为了防止茶树冻害和霜害，农民伯伯采用了多种防护的方法，其中的一种方法就是喷水结冰防霜法，它是在低温时，把水喷到茶树上。当外界温度降到0℃时，茶树上的水就要凝固结成冰，水凝固时释放出的热量，并且温度保持不变，这样可使茶园内气温维持在0℃左右，不致使温度下降过低，从而避免茶树被冻伤。” 乖乖说：“我想起了，我在乡下的爷爷家见到过，在冬季贮存大白菜时。往往在盛有白菜的地窖中放上几桶水，爷爷说这是为了防止地窖内的白菜被冻坏。我原来不知道怎么回事，现在终于明白。原来，当地窖内气温下降时，桶里的水会凝固成冰，在凝固过程中，水会放出热量，这些热量可以使地窖内的温度不至于太低，从而尽可避免把白菜冻坏。” 牛顿老师说：“是的，不过凡事都有利弊，冰冻也会给人们带来危害。例如它能使水缸冻破，把自来水管道冻裂。因此，在冬季来临的时候，我们都要把水缸搬到温暖的室内，或者在水缸和自来水管道外包上一层 厚厚的‘棉被’，以防止水结冰把水缸和水管冻裂。” 知识链接 1．凝固：物质由液态变为固态叫做凝固。凝固过程会放出热量。 2．水在凝固过程中放热，但温度保持不变。 3．水在凝固成冰，体积膨胀。 第2回 一根细线能提冰 这天，牛顿老师上课做实验，需要用到冰块，于是让乖乖去制冰厂买一块。 制冰厂的工人看乖乖非常可爱，就逗他说：“小朋友，不能袋子。如果你能把冰提起来，就白送给你一块。” 乖乖说：“真的吗？那我就不客气了！” 说着，他从口袋里取出一根半米长的细绳。工人忙说：“不能用绳把冰拴住。” 乖乖笑道：“当然不会拴住了，要是这样谁不会呀！我有绝招！不过你们能不能给我取点盐过来。” 众人不知道乖乖葫芦里卖的什么药，都想看个究竟，把乖乖团团围住。不一会儿，有人抓来了一把盐。只见乖乖先把绳子的一端放在冰上，一端留在冰外面。然后沿着绳子的部位撒上盐。大家惊奇地发现，沿绳子部位的冰竟然渐渐地熔化了，绳子随之慢慢地浸进冰中。过了一会绳子周围的冰又慢慢地凝固了，形成了坚硬的冰，绳子与冰块牢牢地冻在一起。这时，乖乖轻轻地提起绳子的一端，一下子就把冰提起来了。 众人纷纷称奇，可是还是有人不服。说：“你能不能不用盐”。 乖乖想了想，说：“好吧！我试试！” 说着，他又从口袋中取出一根相同的细绳，只见他一只抓紧绳子的一端，另一只手抓住绳子的中间，然后把绳子放在冰上，用力向下勒。慢慢地，绳子下冰慢慢地熔化了，绳子逐渐进入冰中，随后绳子上面熔化的冰又迅速地凝固了。 就这样，不一会儿，绳子在冰中越勒越深。乖乖看看差不多了，停止勒绳子。“现在可以了提起来了！”他边说抓住绳子一端，冰又被稳稳地提了起来。 这次众人谁也没话了，可是都还是不明白其中的道理。 乖乖看了看大家迷惑的表情。解释说：“其实这里面的道理很简单。冰的熔点并不是固定不变。它与是否含有杂质以及所受的压强都有关系。我第一次在冰了撒了盐，加了盐的冰的熔点会降低。这和下雪了在公路上拉盐能使冰雪的熔化点低于0℃下，从而在低温下熔化是同样的道理；我在冰上用力勒绳子，绳子对冰的压强会变大，这也能降低冰的熔点，等绳子进入冰中后，绳子上面水所受压强变小，又会凝固。” 听了乖乖的解释，大家都称赞说：“这孩子懂得真多呀！” 乖乖接着说：“其实在日常生活中，对冰的熔点随压强增大向下降的现象随处可见。例如，在冰上运动时，为什么滑冰运动员的滑行速度可以这样快呢？” 工人说：“因为冰面非常光滑，冰刀又是钢做的，冰刀在冰面滑行时，冰对冰刀的摩擦阻力小，所以滑冰运动员可以滑行的很快。” 乖乖说：“有这方面的原因，但更主要的原因是当滑冰运动员在冰上滑行时，很窄的冰刀对冰面产生很大的压强，使冰的熔点迅速降低，以致于零下几摄氏甚至零下十几摄氏度的冰也会迅速熔化。这样，在冰刀和冰在之间就会出现一薄层水。由于水层的润滑作用，大大减小了冰刀和冰面间的摩擦力，因而运动员能在很小的阻力下进行高速滑行。” 知识链接 1．熔化：物质由固态变为液态叫做熔化。熔化过程要吸热。 2．冰在熔化过程中温度不变，有一定的熔点。 3．冰的熔点高低与是否含有杂质和所受压强的大小有关。 品故事学物理系列链接 声现象·第1回－暖瓶何处飞歌声声现象·第2回－响度音调本不同光现象·第1回－左手右手断疑案光现象·第2回－是亮是暗辨积水光现象·第3回－深水浅水缘何知光现象·第4回－是真是假水生火相约浪漫物理小屋” 与浪漫的小伙们一起快乐地学习 关注“堪寻” 更多有趣的知识有趣的事有趣的人在等你
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