简单有趣的物理小实验烧不坏的纸杯 纸杯烧开水是什么原理

儿童 | 小实验 / 作者:hui / 时间:2023-01-19 /69℃

今天我们做个试验,实验的名字叫:‘烧不坏的纸杯’。”同学们百思不得其解,纸杯怎么会烧不坏呢?
纸杯不可能烧不坏,老师一定在和我们开玩笑。


首先在纸杯里倒点水。


拿出打火机。
点燃蜡烛。
在杯底转着圈烧,洁白无瑕的杯底瞬间变黑,火越烧越红、越烧越旺,水热起来了,火越烧越旺,水变得非常烫了,杯底出现了许多小泡泡,就像许多小孩在跳舞,杯口有许多气体,气体越来越浓,可是纸杯还是完好无损。

这到底是怎么回事呢?原来水温很凉,点火烧纸杯的时候,火把热量都传给了水,纸杯达不到着火点,所以纸杯才没有烧坏。这个游戏多么的有趣呀!


为什么用纸杯烧水纸杯不会破?
因为常压下水的沸点为100摄氏度,也就是水的最高温度就是100度。一般的纸的着火点为130度到180度之间。水挨着纸。纸的温度最高也就只能达到100度无法上升。而这个温度没有达到纸张的着火点。
水从液态变成气态叫做汽化,这个过程需要吸热,纸杯烧水便是利用这个特点。在一个标准大气压下,烧水的时候,水不断从纸杯上吸收热量,即使烧开后,水的温度也保持沸点不变,从而使纸的温度不致超过183℃,所以水沸腾时纸杯不会烧着。纸杯可以烧水是一种物理现象,纸的里面装着水,所以纸和水之间会产生热传递。

其实生活中水可以用来灭火就是这个道理。燃烧需要三个条件:1.有可燃物 2.达到着火点 3.与氧气接触。水的沸点只有100℃,由于可燃烧在燃烧时温度最低达也几百摄氏度,高者甚至达几千摄氏度,一接触到水,水就马上蒸发了,并带走大量热量,温度就会随之下降,使其达不到着火点,同时水也能隔绝空气,双管齐下,火自然就熄灭了。

这么说,水就是灭火神器啦?No!No!No!还有一些东西燃烧了是不能泼水的,会适得其反,使情况变得更糟糕。

比如油锅着火,由于油的密度比水小,泼水后油会浮在水面上继续燃烧;比如电器着火,水是良好的导体,不断电是会触电的;再比如一些碱金属,由于它们会和水发生化学变化,产生易燃易爆的氢气。


纸杯烧开水主要利用的是热传导的现象。
具体来说,当火焰加热水时,水分子和纸杯材料之间的碰撞传递热能,使得水温升高。由于纸杯的材料通常具有较慢的热传导速度,大部分的热能会首先传导到水中,从而使水温升高。随着水温的不断升高,热能会逐渐传递到纸杯的内部和外部。然而,由于纸杯材料的导热性较差,如果纸杯的厚度、密度和导热系数较小,热量在纸杯内部传导的速度较慢,这就需要更长的时间才能将水加热至沸点。

需要注意的是,虽然纸杯可以通过热传导吸收热量,但由于水的沸点是100℃,而纸的着火点(即能够自行燃烧的条件)通常远高于这个数值,因此纸杯本身并不会燃烧。即使在烧水过程中,纸杯也不会达到其着火点,因为它没有足够的温度去引发燃烧反应。

综上所述,纸杯烧开水是一个典型的物理实验,它展示了热量如何在物体间传递以及如何影响物质的性质。在这个实验中,水作为媒介,不断地吸收并转移热量,直到达到沸点,这时水开始沸腾并产生水蒸气,这个过程并不涉及到燃烧,而是水的正常物理状态变化。


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