燒開水時,水為什麼會在壺內上下翻滾呢?它是乙個能用相對論的質速公式加以解釋的物理現象嗎?

時間 2021-05-12 23:08:48

1樓:起個名字吧

真可以用相對論來解釋。

①、加熱點相對較熱,沸水在加熱點形成的蒸氣相對較多。

②、水蒸氣形成氣泡,相對密度較輕。所以,氣泡受浮力作用,向水壓相對較低的水表運動。

③、氣泡溫度,相對較高。上公升過程中,不斷與水發生熱量交換。如果水整體沒有燒開,蒸汽送熱後,發生冷凝,並釋放液化熱。

④、同一壺水,冷水比熱水密度相對較大。會發生相對運動。③和④,保證了燒水至沸騰時,水溫處處相等。

但是100℃的水並不會沸騰。因為水需要蒸發熱。

⑤、氣泡到達水面,會爆破並釋放到空氣中。這個是沸水滾動的依據。

以上就是相對論在燒水過程中的應用。我們看到,凡輕的水蒸氣都向上運動,獲得動能;重的涼水向下運動,使加熱均勻。

這就是質速方程在這個過程中的應用。

另外,隨溫度公升高,水分子平均運動速率越大。我們知道,運動速率變大時,其質量會減少。這樣才能保證基本粒子在時間軸和空間軸的向量加和相同。

所以水溫越高,密度越低。

是的,一定是這樣子滴

2樓:昨天的明天

都不需要高階的解答……

初中二年級物理知識足夠了。

水在室溫下就會蒸發成水蒸汽,並不需要沸騰。沸騰是水的表面及內部都在劇烈的汽化。

底下的水變成了氣,你說這氣往哪跑??

九年制義務教育,任重而道遠

3樓:風君子

感覺扯不上相對論吧,你拿根吸管下到水底吹氣,就這個效果啊。

當然了,還有就是熱水密度較小,下面直接受熱的水會向上浮,這是很簡單的物理現象。

4樓:Onli

不能,因為這個過程沒有損失或增加質量。單用乙個質能方程無法解釋,必須要用到其他的理論。

當然,如果你把題目改改,說用廣義相對論能不能解釋,那當然是可以的。只是這麼做未免有點大炮打蚊子的感覺,吃力,不討好。

最簡單的解釋當然是底部的液體受熱汽化,變成氣體,到達100度時,在標準大氣壓下,汽化速度達到峰值,於是你能看到壺底出現大量氣泡。

隨後氣泡不斷膨脹,其受到的浮力超過自身重量以及水面張力的拉扯後,氣泡就會快速上浮,翻湧。

這些水蒸氣從底部翻湧上來的現象就叫沸騰。

5樓:召三觀

不是什麼事都能扯上相對論的。

上下翻滾是因為水中的氣泡的震動,

而氣泡的產生的原因以及氣泡翻滾的原因:

1.金屬水壺壁並非絕對平。(人類認知範圍內無絕對平的「材料」),因為這些或凹陷或凸起的不平整表面在水分子受熱後的劇烈運動而產生氣泡。

2.水壺壁受熱傳導給水需要時間,在水壺壁上產生的氣泡內壓與外界大氣壓近似相同,氣泡就會逐漸上公升,而遠離火源(熱源)的上層,水溫偏低。 這時氣泡內的飽和水蒸氣冷卻,引起氣泡內壓降低,不能抵擋外部水壓,導致受擠壓的氣泡坍縮變小。

3.依據飽和蒸汽與溫度的關係表(網上能搜到,我懶得貼)的特徵高頻率隨水溫公升高而降低,在水燒開之前,即使是上層水中氣泡也會停止坍縮。此時只有底層氣泡上公升。

4.隨著水接受到更多的熱能,水分子運動更劇烈。 水壺壁上的產生的氣泡越來越多,氣泡上公升的速度更迅捷。

水泡之間碰撞融合、坍縮。在這些無規律的運動中,氣泡外圍的水受重力影響而「下翻」,視覺上就是水在上下防滾。

我的表述可能不是很清晰,但學這個的一看就懂了。

經典力學可以很輕易的解釋在燒水過程中的各種量,而相對論就不行。 因為它的尺度不適應。

舉例:求氣泡加速度:

初生氣泡在水壺底部受兩個力作用。

浮力:表面張力:

隨著氣泡產生過程中體積的增加, 在增加,在某一刻 F_" eeimg="1"/>,氣泡「起飛」。

在起飛階段氣泡的合力是 的量級。而氣泡在水中的加速度不是由它自身可以忽略的質量(氣泡內空氣的質量)所決定的,此時是運動中水的質量決定的。

這個締合質量為: ( =氣泡半徑)

初始狀態氣泡的加速度: .

設是勻速運動,那麼氣泡會在 秒內爬公升到與它大小可以比較的高度。

計算氣泡頻率:

(上蝨面積為氣泡表面積, 是擠壓氣泡的總壓力, 是氣泡膜內外的壓強差, 是氣泡膜向內的加速度)

因為涉及的質量應該與氣泡的體積與水密度的乘積屬同一量級 ,

所以根據牛頓方程:

忽略氣泡表面曲率引起的壓強變化,以及陷入氣泡內的微空氣,計算加速度

推出如下

所以在T=100度左右時,溫度每降低1度,水的飽和蒸汽壓降低 帕。

時間關係就不繼續推其他的物理量了, 例如蒸發水質量、水開的時間、水壺內的蜂鳴聲頻率、從水壺中逃逸水蒸氣速度、熱能轉化功率、水蒸氣冷凝時間、靈活水分子密度、蒸發率、液體逸散率等等等等。 都是要用經典力學去解釋的。

相對論是好用,但它不是萬能的,需要在適合它的尺度上應用。

6樓:道縱橫

在相對論面前,冰和常溫水,沸騰水,水蒸汽並沒有不同,再說你的意思是質能方程吧,E=mc2吧,這和相對論有什麼關係?相對論是講時間不永恆,以及引力空間之類的事。

質能方程是用數學公式描述煉金術(真正的煉金)把多少石頭變成多少金子以及吸引或放出多少能量的公式。

7樓:

唉!別亂猜,也別亂答。你能看到氣泡只因為乙個物理現象:飽和蒸氣壓!

1.加熱底部水先氣化,所以有泡,這個論調初中就該知道不對!你在水裡隔層碗。碗裡的水為什麼不開?說白了,都是100度的水為啥結果不同?你換個高壓鍋,為啥不冒泡呢?

2. 隨著溫度的公升高,物質蒸氣壓隨之公升高直到足以克服周圍大氣的壓強從而在物質本體內的任何位置發生氣化而產生大量氣泡。這一現象叫做沸騰,而這個溫度叫做此壓強下的沸點。

物質的常壓沸點就是此物質的飽和蒸氣壓等於乙個標準大氣壓時候的溫度。需要注意的是在較深液體中發生的沸騰所需溫度會高於較淺液體中的沸騰,因為除了大氣壓強外還需要克服液體自身深度所造成的壓強。

3. 產生沸騰現象的兩個條件。乙個是蒸氣壓達到或大於環境壓力。另乙個是持續加熱。兩個條件不要求同時發生。前乙個針對等溫度下的沸騰,後乙個針對等壓力下的沸騰。

4. 你所描述的問題跟沸騰非一一對應關係。燒水中水運動,最初是熱對流產生的水迴圈。原因是底部溫度高。燒開後熱對流迴圈停止,變為蒸氣運動帶來的動力迴圈。

5. 至於質能方程的解釋,用不到。你就是扒核理論,也最多用到電子躍遷。

8樓:武夢現

水在被加熱時,底部最先受熱的水分子運動速度加劇,分子間作用力和分子間距離也增大,也就是熱脹冷縮。於是底部水的密度減小,然後上浮,水便開始迴圈流動。只不過一開始現象並不太明顯而已。

隨著熱能的不斷增加,水的這種迴圈就會越來越快,水的迴圈運動也會越來越劇烈。但這並不是水翻滾的主要原因,就是想順便說下。

當水燒開時,也就是達到了水的沸點。而水在達到沸點之後就開始氣化了。而底部的水還是最先達到沸點的,也就是最先開始氣化的,氣化後水蒸氣就從底部公升到頂部,隨後進入到大氣之中。

這個過程中水就會因為水的迴圈流動和底部氣泡的不斷冒出而被帶著上下翻滾了。應該就是這樣了吧?

相對論啥的我就不太懂了。

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