保温瓶上的九个为什么?

保温瓶上的九个为什么?

山东临清康庄二中　任爱荣

　　●保温瓶为什么能保温?

　　【解析】保温瓶之所以能保温，是因为瓶胆在其结构上基本防止了热传递的三种方式：对流、传导和辐射。

　　1.瓶口小且加木塞，防止了热的对流。

　　因为热的对流与液体表面积大小有关，表面积越大，热的对流越快，热量散失就越多，热水温度降低就越快。因此，保温瓶口都做得相当小，以此来减少热的对流;瓶口上加上软木塞，一是能减少热水面上的气体流动，切断热的对流通道，防止了瓶内外空气的对流;二是使逃离热水的高能量的分子与软木塞发生碰撞后，再回到原来的热水中去，可减慢热水热能的损失。

　　2.瓶胆是由双层玻璃制成，中间抽成真空，防止了热的传导。

　　瓶胆是由双层较薄玻璃制成的，层间距离紧几个毫米，并将其夹层中的空气抽出而造成相对真空，瓶口再用干软木塞塞住，这样做是为了防止热的传导。其道理是玻璃、软木塞都是热的不良导体，真空又不能传热，所以热水中的热就难以传导的形式传出去。

　　3.瓶胆上镀上了银，为了防止热辐射。

　　瓶胆双层玻璃表面上都镀上了一层银膜，以提高其表面的光洁度和光滑度。由于瓶胆表面光滑，所以将从瓶内外辐射到瓶胆表面上的热再反射回去。并且瓶胆表面越光滑，反射热的能力就越强。因此热水中的热量也就难以通过光滑的瓶胆面辐射出去，这也就是防止了热辐射。

　　●根据瓶胆内的声响，为什么就能辨别出瓶胆的好坏?

　　【解析】有经验的人在挑选保温瓶时，常把耳朵贴在瓶口听瓶胆内的响声，其“嗡嗡”声越大，则说明该瓶胆质量越好。由声学知识知道，声波的传播要靠媒质，也就是说真空是不能传播声音的。并且，声波在传播过程中遇到障碍物就要发生反射。在我们周围，每时每刻都存在着各种频率的声音，这些声音总有一部分会进入到瓶胆内。当这些声音进入到瓶胆内遇到很光亮的镀银面时，就会在瓶胆内发生频频地反射，而不能透过高真空的玻璃夹层，于是在瓶胆内就形成了较强的交混回响声，这就是人们听到的较大的“嗡嗡”声。镀银面的光亮度越高，夹层里的真空度越高，听到的“嗡嗡”声就越大，则瓶胆的质量就越好。反之，听到的“嗡嗡”声越小，则瓶胆的质量越差。

　　●凭着倒开水时发出的音调高低，就能判断出水灌得满不满，这是为什么?

　　【解析】我们可将保温瓶里面的空气视为一空气柱。往保温瓶里灌开水的时候，水流冲击水面空气柱振动而发出声音。开始灌水时，因瓶里水少，而其内的空气就多即空气柱就长，则它振动起来就慢，频率就低，于是发出的音调也就较低。水越灌越多，瓶胆内的水位越来越高，其内的空气就越来越少即空气柱也就越来越短，则空气振动得就越来越快，频率就越来越大，发出的音调就越来越高，所以听到的声音就会变得越来越“尖锐”些。

　　●保温瓶灌多少开水，其保温效果最好?为什么?

　　【解析】瓶内以不灌水而留有少量的空气时(瓶塞与热水面之间的距离一般为2～3厘米)，保温瓶的保温效果为最好。因为水的传热效率是空气的4倍，也就是说空气的导热性能很差于水，所以，瓶内热水散发的热量也就不太容易通过水上面的空气层传给瓶塞在传到外边去，所以保温效果就好些。反之，若将保温瓶灌满水，则水就会将软木塞浸湿，这时热量就会以水作媒介而较快地传到瓶外，所以保温效果就差些。

　　●冬天，刚买来的保温瓶或好久没用过的保温瓶，往里倒开水时，都是先倒入少量开水并晃动几下，然后再倒入开水，这是为什么?

　　【解析】主要是为了防止瓶胆破裂。因为玻璃是热的不良导体，如果把很多滚烫的开水很快灌进温度低的保温瓶中，那么瓶胆的内壁会先受热而迅速膨胀，而其外壁却尚未受热膨胀，这就使得瓶胆内外膨胀不同步，致使内层玻璃膨胀受阻产生力而将瓶胆胀破。所以，要先往瓶里灌少量开水，并晃动几下瓶体，使瓶胆先预热，待瓶胆内外壁受热膨胀差不多时，再倒入大量开水，这样瓶胆就不易破裂了。

　　再者，瓶胆之所以用薄玻璃制成，这也是为了防止瓶胆破裂。其道理上面已基本说清楚，那就是往瓶内倒开水时，瓶胆内外壁因温差较大，则其内外壁的热膨胀就不同步。并且玻璃越厚，瓶胆内外壁受热膨胀程度差别就越大，瓶胆也就容易破裂(开水倒入厚玻璃杯时，之所以容易破裂，道理也是如此)。所以，瓶胆玻璃要薄，这样，瓶胆内外壁受热后体积膨胀很快同步，倒入开水后瓶胆也就不易破裂了。

　　●保温瓶若没灌满开水或从灌满水的瓶里倒出一些水后，马上就塞紧塞子，常会看到瓶塞会跳起来，这是为什么?

　　【解析】当保温瓶未灌满开水时就塞紧塞子，瓶内开水上面的空气就会遇热膨胀，使里面气体的压强就大于外面空气的压强，于是就对塞子产生一个很大的力而将塞子顶出;当从瓶里倒出一些水时，随着开水的不断倒出，同时也有一部分冷空气陆续地钻进保温瓶中，将瓶塞塞紧后，进入到瓶里的冷空气也遇热膨胀，所以也被顶出。因此，当从保温瓶里倒出开水后，先把木塞轻轻放在瓶口上，让水汽渗出一部分，然后再盖紧瓶塞，这样瓶塞就不会向上跳了。

　　●当倒完瓶内水马上塞紧塞子，过一段时间则瓶塞会较难拔出，这是为什么?

　　【解析】倒完开水后若马上塞紧塞子，瓶塞就将瓶胆封闭得很好。经过一段时间后，因瓶内的空气冷却，使得里面的气体压强就小于外部大气压强，所以瓶塞就较难拔出了。

　　●为什么用稀盐酸能除水垢?

　　【解析】保温瓶使用长久，会在瓶胆内形成一层水垢。这水垢是由含有碳酸钙等的非纯净水即硬水加热后形成的。向瓶胆内倒入一些稀盐酸后并晃动几下瓶体，使之能均匀地接触水垢，待一会儿，水垢就被除去了。其化学反应方程式为：CaCO3+2HCL=CaCL2+H2O+CO2↑

　　●保温瓶胆内的中间部位，为什么会有三个圆形黑点?

　　【解析】这三个圆形黑点是胶粒。是用来固定瓶胆两层玻璃的，以延长瓶胆的使用寿命。