保温瓶为什么能保温
故事里的大学问
如今，保温瓶已经成为居家生活的必需品之一，现代的保温瓶的诞生距今已经有120多年了，它是英国物理学家詹姆斯·杜瓦爵士在1892年发明的。当时他正在进行一项使气体液化的研究工作，气体要在低温下液化，首先需设计出一种能使气体与外界温度隔绝的容器。
于是，詹姆斯·杜瓦爵士请玻璃技师伯格为他吹制了一个双层玻璃容器，两层内壁上涂上银，然后抽掉两层之间的空气，形成真空。他们把这种真空瓶称之为“杜瓦瓶”，杜瓦瓶可使盛在里面的液体不论冷、热温度都在一定时间内保持不变。
这之后，柏林一家科学仪器公司的股东之一伯格发现了保温瓶的市场，于1902年开始推销保温瓶，1904年以他自己的名义获取专利。
现在，虽然保温瓶在家庭中已经很常见，但知道其保温原理的人却不多。那么，你知道保温瓶为什么能够保温吗？
真相是这样的
现在，家庭中的保温瓶主要用于热水保温。要回答保温瓶为什么能够保温，就要从保温瓶的结构说起。其实，保温瓶的结构并不复杂，中间为双层玻璃瓶胆，两层之间抽成真空，并镀上银或铝。
真空状态可以避免热对流，玻璃本身是热的不良导体，在玻璃上镀银就可以将容器内部向外辐射的热能反射回去。反过来，如果瓶内储存的是冷水，又可以防止外面的热能辐射到瓶内。
保温瓶的瓶塞通常是用软木或者塑料做成的，这两种材料也不容易导热。相对来说，保温瓶的保温、保冷功能最差的地方就是瓶颈周围，热量多在这个地方借助传导方式流通。所以，保温瓶在制造时，会尽可能地缩短瓶颈，容量愈大，瓶口越小，其保温效果越好。一般情况下，12小时之内可使瓶内的冷饮保持在4℃左右，开水在60℃左右。
平时，你在用保温瓶装热水的时候，会不会将水装得很满呢？不少人认为，保温瓶贮满会使其保温效果更好，其实，这种认识并不正确。
有人曾测定过保温瓶贮水量不同时的温度-时间曲线，得出的结论是：在同等条件下，当保温瓶贮水量约到90%时，其温度变化速率最慢。所以，保温瓶还是不要装得太满为好。
保温瓶能保暖，被子也能保暖，不过，被子保暖可与保温瓶保暖不同。被子暖和不暖和最重要的指标是看它们的空气保有量。
因为空气是热的不良导体，越蓬松的被子填充物，越能够最大限度地在填充物的空间里保存空气，使空气流动减缓，保温效果也就越好，才能保证外边的冷空气和里边的热空气没有交换，从而达到保暖的目的。
老猎手以火攻火
故事里的大学问
故事发生在南美洲的一个大草原上。一天，一群游客正在一望无际的大草原上游玩，忽然，他们身后窜出一团火，火借助风势，向游客们迎面扑来。在这危难之际，一位老猎人出现在游客们的面前。
“大家听我的，动手拔掉一片干草，清理出一块空地来。”游客们赶紧按照老猎手的要求做，很快清出了一大块地面。火是从北面烧过来的，老猎人让大家站在空地的南端，自己把草堆搬到北边去。
大火越来越近了，游客们惊恐地问老猎人：“大火再烧过来怎么办啊？”老猎人胸有成竹地说：“我自有办法。”大火快烧近时，老猎人才拿了一束很干的草点燃，堆在游客北面的草立刻熊熊燃烧起来，竟逆着风迎着大火方向烧去，这两股火立刻打起架来。不一会儿，火势慢慢小了，而留给游客的空间越来越大。两股大火斗了一阵子，终于熄灭了，只剩下大股黄褐色的烟柱还在草地上不住地盘旋上升。
看过这个故事后，你知道如何解释以火攻火的现象吗？
真相是这样的
着火后，人们首先想到的是用水灭火，水能灭火是因为水接触到炽热的物体就会变成水蒸气，这时候它从炽热物体上吸收了大量的热。从沸水变为水蒸气所需要的热，相当于同量的冷水加热到100℃所需热量的5倍多。这时形成的水蒸气所占的体积要比水的体积大好几百倍，大量的水蒸气包围在燃烧的物体外面，使物体不容易和空气接触。没有了空气，火当然就无法再烧起来了。
老猎人用火灭火，其道理在于：在烈火上面的空气受热后会变轻而上升，来自四面八方的冷空气就会过来补充。这样在火焰的边界附近，就一定会有迎着火焰流去的气流，等到游客北面的大火接近草堆时，将草堆点燃，游客这边的大火就会朝风的相反方向蔓延，两股火后面的草都烧尽了，火当然就会熄灭了。不过，需要注意的是，火不能点燃得太早，也不能太迟。
着火后，你可能立马会找水来灭火，不过有时候用水灭火，会适得其反，起到火上浇油的副作用。比如，平时在家做饭时，不小心油锅着火了，如果用水去泼，事情就会变得更加严重了。因为油的密度比水的密度小，会浮在水的上面，增大油与空气的接触面积，从而使油燃烧得更旺。还有就是油会飞溅，使人烧伤。
遇到油锅着火的情况，首先应关闭煤气阀门，然后用锅盖盖上油锅，这样就可以阻断空气，火就会慢慢熄灭。除了油锅外，电器着火也不能用水去灭，以免导电，发生触电的危险。
响水不开，开水不响
故事里的大学问
苗苗是个孝顺的孩子，晚上妈妈下班回到家，她赶紧跑到厨房烧一壶水，想让妈妈喝上热茶，驱散寒意。过了一会儿，厨房传来水的响声，苗苗以为水开了，赶紧跑了过去，可水并没有开。
苗苗的妈妈看到女儿着急的样子，就对她说：“傻孩子，开水不响，响水不开，这么大动静，不用看，也知道水还没有烧开呢！”“为什么响水不开，开水不响呢？”苗苗不解地问妈妈，这下可把妈妈难住了，妈妈只知道这是生活常识，要是让她说出其中的道理，可真有点难为她了。
那么，你知道“开水不响，响水不开”里面蕴含着怎样的道理吗？
真相是这样的
不知道你是否观察过，水中没有出现气泡时是听不到响声的，气泡的产生会伴随着响声的出现，这说明烧开水时发出的响声与水中气泡的产生是密切相关的。所以，要解答“开水不响，响水不开”这个问题，就要从气泡上找原因。
首先，气泡的产生过程对响声大小的影响。水中含有少量的空气，容器壁的表面小空穴中也吸附着空气，水对空气的溶解度及器壁对空气的吸附量会随着温度的升高而减少。当水被加热时，气泡首先在容器壁上生成。
气泡生成之后，气泡内部的容器壁部分处于“干烧”状态，而气泡边缘与干烧部分之间处于激烈的汽化过程。因水继续被加热，在这个过程中，不断地向小气泡内蒸发水蒸气，使气泡内的压强逐渐增大，而气泡的体积不断膨胀，气泡所受的浮力也随之增大。
当气泡所受的浮力大到一定程度时，便会离开容器壁开始上浮，响声是由于气泡的产生而出现的。水沸腾后，气泡就会迅速上浮，这种剧烈汽化过程的时间要比沸腾时间短，响声就小了。
其次，气泡上浮过程中的变化会对响声大小造成一定影响。沸腾前，容器里各水层的温度是不同的，容器壁附近水层的温度较高，水面附近的温度较低。气泡在上升过程中，不仅气泡内空气压强会随水温的降低而下降，气泡内也会有一部分水蒸气凝结成饱和的水蒸气，使气泡内压强减小，由于外界压强不变，就会造成气泡外的压强大于气泡内的压强，所以，上浮的气泡在上升的过程中，受到气泡外压强的挤压，体积不断地缩小。
在这样的过程中，随着温度的升高，气泡的体积一会儿膨胀一会儿缩小，又不断地上浮，会产生一种振动。这种振动的频率如果与水壶的固有频率相同，则会产生共振发出声音。
此外，还有气泡跑出水面，使壶内没有盛水的空间里气体的压强增大，就会挤压一部分气体从壶盖与壶体间的缝隙中排出来，也会发出声响。
当水温达到沸腾的温度时，水的内部急剧汽化，气泡内水蒸气达到饱和，密度大，气压高，在上升过程中气泡的体积不断增大，气泡所受的浮力也在它上升过程中增大，气泡就由底部一直上升到水表面然后破裂，放出水蒸气，气泡与水壶就无法共振了，水的响声就变小了。
以上就是“开水不响，响水不开”的物理原理。
生活中，在很多看似简单的现象中，蕴含着深刻的道理。比如，刚出锅的鸡蛋，你可以轻而易举地把它拿出来而不烫手，这是因为刚从开水里拿出来的鸡蛋表面还沾着水，水分的蒸发，会使蛋壳的温度降低，所以，手就不会感到很烫。不过，只需一会儿的工夫，鸡蛋表面的水分完全蒸发以后，鸡蛋就会变得烫手了。
为什么有风的时候会更冷
故事里的大学问
《伊索寓言》有一个《风与太阳》的寓言故事：风与太阳比赛，看谁能使行人脱下衣服，谁就胜利了。北风一开始就猛烈地刮，路上的行人紧紧裹住衣服，风见此，刮得更猛了。行人冻得直发抖，不仅没有脱掉衣服，还添加了更多的衣服。风刮疲倦了，便让位给太阳。
太阳最初把温和的阳光洒向行人，行人脱掉了添加的衣服；太阳接着把强烈的阳光射向大地，行人开始汗流浃背，渐渐地热得受不了了，脱光了衣服，跳到旁边的河里去洗澡。
不知道你是否有过这样的感受，同样的温度，有风的天气会比无风的天气冷很多，你知道如何解释这种现象吗？
真相是这样的
同样的气温，人在有风的冷天会感到特别的冷。有风的时候，从脸部散掉的热要比无风的时候多，在无风的时候，被身体暖和了的空气并不是很快地被新的冷空气所代替的。在同一时间里，风力越强，同皮肤接触的空气流动得越多，也就是说从我们身体上散掉的热量就越多，所以，人就会感到寒冷。
此外，人的皮肤经常蒸发水分，蒸发就需要热量，如果空气不动，蒸发得就会慢一些，如果空气是流动的，贴在皮肤上的空气经常在更换，那么，蒸发就会很快，这必然会消耗我们身体里的热量。
所以，我们要判断冷热，单靠温度是不够的，风速也是非常重要的考量。比如，彼得格勒和莫斯科的寒冷程度是相同的，但莫斯科人会比彼得格勒人觉得冷得好受些，这是因为彼得格勒位于波罗的海沿岸，那里平均风速是5～6米每秒，而在莫斯科风速只有45米每秒。
风既然能够带走人体的热量，如果我们将这些风收集在一起，是不是就能更好地为人类服务了呢？这就是风能，是地球表面大量空气流动所产生的动能。风能是一种清洁、安全、可再生的绿色能源。
人类利用风能的历史可以追溯到公元前，我国是世界上最早利用风能的国家之一。公元前数世纪我国人民就利用风力提水、灌溉、磨面，用风帆推动船舶前进。宋代更是我国应用风车的全盛时代，当时流行的垂直轴风车，一直沿用至今。
然而，数千年来，风能技术并没有引起人们足够的重视，直到1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。相信在不久的未来，风能与我们生活的联系会越来越紧密。
煤油灯上的玻璃罩
故事里的大学问
现在，人们已经很少见到煤油灯的身影了，不过，在以前没有电灯的时候，煤油灯却是家家必备的照明工具。清末，西式煤油灯引进中国，美观的灯具、先进的燃料，以及科学的燃烧方式，一下子吸引了国人的眼球。
在20世纪六七十年代，我国农村的家庭大都使用煤油灯照明。煤油灯多为玻璃材质，外形像个细腰大肚的葫芦，上面是个形如张嘴蛤蟆的灯头，灯头一侧有个可把灯芯调进调出的旋钮，用来控制灯的亮度。
每个煤油灯都有一个玻璃做的灯罩，这是为什么呢？难道是为了防止火焰不被风吹灭吗？
真相是这样的
说到煤油灯的玻璃罩，很多人都会认为这是为了防止火焰被风吹灭，这确实是其中的原因之一，不过，这只是玻璃罩的次要作用，它的主要功用是增加火焰的亮度，加快燃烧的过程。
其实，煤油灯的灯罩的功用和炉子或工厂里的烟囱的功用是一样的，它能使外面的空气大量地流向火焰，增强通风。你明白其中的道理吗？因为火焰烧热灯罩里面的空气柱比它烧热灯周围的空气要快很多。烧热了的空气很轻，就被从下面灯孔来的、没有热的、比较重的空气推向上面，这样就使空气不断地从下向上流动，从而不断地带走燃烧生成的产物，带来新鲜的空气。
灯罩越高，热空气柱和冷空气柱在重力上的差数就越大，就更有利于将新鲜空气流入灯罩，加快燃烧。这与工厂建高烟囱的原理是一样的。就如达·芬奇所说：“有火的地方，在它的周围就会形成气流，这种气流能够帮助燃烧，加强燃烧。”
众所周知，燃烧要继续下去，必须有空气的参与，没有空气，燃烧是无法继续的。如果是这样，又该如何解释火焰自己不会熄灭呢？
要知道，燃烧生成的产物二氧化碳和水蒸气都是不能燃烧的物质，所以，火焰从一开始燃烧起，就会被不能助燃的物质包围住，这就阻碍了它同空气的接触，那么，火焰为什么没有熄灭呢？
这是因为气体热了以后就会膨胀，变得很轻，这就让热的、燃烧生成的产物不能停留在它形成的地方不动，而会很快被新鲜的空气推到上面去。所以，要想把煤油灯吹灭，你必须在灯罩上面吹它，这样就把燃烧生成的不能助燃的产物赶到了火焰上去，火焰因为没有充足的空气就熄灭了。
