空气受热后体积为什么会变大

为什么夏天的地面会像火焰一样跳动？夏天太阳光加热地面，地面附近的空气受热膨胀，体积增加，密度减小。这部分空气由于密度小，开始上浮，并且与上方的冷空气不断碰撞。 此时半空中形成了很多不同密度空气的交界面，而交界面也并不是稳定不变的。随着冷热空气的不断碰撞，交界面不断颤抖。不同密度空气有不同的折射率。 光线从远处物体传到你眼睛当中，在中途刚才说的交界面处发生了折射，于是你看到了像火焰一样透明的跳动。关注我，我把物理给你想活了！

同学们好，我是刘老师。很高兴和大家一起走进科学课堂。 今天我们一起学习第二十一课。气体的热胀冷缩。 乒乓球训练室内，波波和冰冰又遇到问题了。乒乓球瘪了。冰冰提出把瘪了的乒乓球放在热水里试试。 把瘪了的乒乓球放入开水中，乒乓球能鼓起来吗？对其 琪琪提出的问题进行思考。你能回答他这个问题吗？口说无凭，不如我们通过实验来解决这个问题吧。你能设计一个实验方案吗？ 很多同学心里早已经有了想法吧，让我们一起来看看这个实验吧。在观看的过程中，请仔细观察实验现象。实验之后，请说一说你观察到的现象。 将热水加入烧杯中，将扁着的乒乓球放入热水中，注意不要被热水 烫伤。我们可以尝试用镊子将乒乓球压入热水中，让乒乓球整体充分受热。 一段时间后取出乒乓球。我们观察乒乓球， 乒乓球又重新鼓了起来。同学们，你们能解释这是为什么吗？ 通过实验，我们发现瘪了的乒乓球在开水中鼓了起来。冰冰的方法成功了，可是我们又有新问题了。 为什么瘪了的乒乓球在开水中能鼓起来呢？ 是乒乓球外皮受热膨胀了吗？还是球内的气体受热膨胀了？ 我们可以通过实验探究破损并瘪了的乒乓球在开水中能否鼓起来， 以此来验证究竟是乒乓球的外皮受热膨胀鼓起来了，还是乒乓球内的空气鼓胀把球的外皮鼓了起来。 如果是破损、漏气并且瘪了的乒乓球， 球放入水中还会鼓起来吗？ 我们依然用一个实验来验证这个问题。 观看过程中，请仔细观察实验现象，说一说你看到的现象。破损并瘪了的乒乓球放入热水中，到底是 否会鼓起来呢？快来一起看看吧！这是一个破损的乒乓球， 我们将它放入热水中，注意不要被热水烫伤。我们尝试用镊子将乒乓球压入热水中，让乒乓球整体充分受热。 一段时间后取出乒乓球。我们观察乒乓球，乒乓球没有重新鼓了起来， 这又能说明什么呢？通过实验，我们观察到破损并且瘪了的乒乓球在热水中并没有鼓起来， 这又是为什么呢？ 这是否说明没破的乒乓球内的空气受热会膨胀，所以乒乓球会重新鼓起来。 破了的乒乓球内的空气受热会流出去，所以乒乓球没有鼓起来。 由此，我们可以得出结论并不是乒乓球外皮受热膨胀了，而是球内的气体受热膨胀，把乒乓球鼓了起来。 通过上面两个实验，我们认识到空气具有预热膨胀的性质。 那么气体遇冷会收缩吗？探究温度变化时，空气的体积怎样改变？首先，我们要解决以下几个问题 一、空气是流动的，用什么容器装空气呢？ 怎样密封容器？二、怎样使空气受热或受冷呢？三、空气是看不见的，怎样观察空气的体积变化呢？ 我们设计一个会变化的肥皂膜实验，就能解决这三个问题啦。实验步骤如下一、把肥皂液抹在烧瓶 口，形成肥皂膜，将空气密封在烧瓶内。二、将烧瓶分别放入冷水和热水中。 三、观察肥皂膜的变化我们一起来看看这个实验吧！ 会变化的肥皂膜实验实验器材烧瓶、烧杯、肥皂液。 我们在三个烧杯中分别装入热水、常温水和冷水。 把肥皂液抹在烧瓶口，形成肥皂膜。注意我们在抹肥皂液的时候不能用手 捂住烧瓶，避免瓶内的空气是已经被捂热了的。把烧瓶放入热水中，观察肥皂膜的变化。 将烧瓶放入常温水中，观察肥皂膜的变化。 将烧瓶放入冷水中，观察给酵母的变化。 你能描述你所观察到的实验现象吗？这些现象又能说明什么呢？ 我们观察到附有肥皂膜的烧瓶放进热水时，肥皂膜向外鼓胀了起来，空气的体积变大了。 将烧瓶放入常温水中，肥皂膜基本没有变化，空气的体积也没有变化。将烧瓶放进冷水中，肥皂膜 会凹陷下去，空气体积缩小了。其实，除了观察造膜的变化外，还有其他实验装置也可以达到实验的目的。 例如口套有气球的瓶子、带有胶筛的针筒等等。而且这些实验也可以在家里就完成哦。 网络上也有很多的科学达人做了有关实验。我们首先看一看瓶口套有气球的瓶子， 仔细观察实验现象。观看结束后，帮助达人填写实验报告。 你仔细观看了刚才的视频吗？以下的实验报告单你能填写吗？ 将套着气球的瓶子分别放进热水中，气球慢慢鼓了起来。放进冷水中，气球慢慢瘪了 回去。 接下来，请观看带有胶塞的针筒。实验结束后，也请填写实验报告哦。 我们先准备一杯热水和一杯冷水，然后用注射器吸入一些空气，堵上软塞。我们把注射器放入装热水的杯子里，观察一下注射器推杆的变化。 再把注射器放入装冷水的杯子里，观察一下注射器推杆的变化。通过观察空气预热膨胀，遇冷收缩， 将密封着有四毫升空气的针筒放入热水中， 注射器推杆上升到六毫升。同样，将密封着四毫升空气的针筒放入冷水中，注射器的推杆下降到三毫升。 我们发现针筒里的空气受热时体积增加，遇冷时体积减少。这一系列的实验现象说明了空气不仅会预热膨胀，还会遇冷收缩。 通过今天的学习，你知道了什么呢？说一说吧。 通过今天的学习，我们可以得出结论 气体和液体一样，具有热胀冷缩的性子。 气体的热胀冷缩性质在生活中有哪些应用呢？ 在夏季，人们给自行车充气势常常不会充的太足，这是什么原因呢？ 夏季气温太高，自行车胎气充得太足，气体受热膨胀，会发生爆胎的危险。 在冬季，篮球明明充足了气，到了第二天却变瘪了。你怎么解释这种现象呢？ 这是因为气体的热胀冷缩。在冬天，充足了气的篮球，到了夜晚时，球内的空气受冷体积减小， 所以第二天的时候，我们看到篮球又瘪了。通过今天这节课的学习，我们知道了气体具有热胀冷缩的性质。生活中有很多气体热胀冷缩的现象。 这节课结束之前，我想请同学们一起来看一个神奇的小魔术放松 放松。这个魔术的名字叫水往高处流， 这真是个神奇的魔术。你能通过魔术的准备过程来解密这个魔术吗？ 这个魔术是利用热水使瓶子内的空气受热膨胀。当瓶子倒扣在冷水中后， 瓶子内的空气逐渐降温，体积变小，外面的气压就将盘子里的水通过吸管压入瓶子中，产生了水往高处流的魔术效果。 气体的热胀冷缩还真是奇妙呀！好了，这节课我们就上到这里，再见！

为什么我们的水饺熟了会浮起来？我看了好多教科书啊，几乎都是 说是因为包饺子的时候吧，不当心把空气包进去了，而空气这样东西呢，他日膨胀特别厉害，就是他冷了，沉下去，一加热到一百度，他体积膨胀就浮起来了，是这么解释的， 那么我怎么来进行质疑呢？我是用了六个方法啊，大家看，因为现在有种说法， 你如果搞科学实验，能够一款扣一款，一款扣一款，最后把它把它界面，这个就是科学的一种方法。那么大家看看我是用怎么六个方法的啊？第一个，我怎么做呢？我首先我怀疑他说 水饺包上去有空气，那么我用个面团，那总归没有空气了吧？谁知道我面粉面团熟了以后他也会浮起来的，那么说明绝对不是包饺，是不当心混进去的空气。 第二个，我想研究他的成分，因为他的大家知道面粉里面的成分啊，有个什么，上海有几个叫淀粉肠，淀粉肠他什么专门是把面粉加了水搅拌了捞起来的，就是面筋啊，水面筋我们呃菜场有买的， 放油的，一键就是要油面筋，但是剩下来什么糊状的就是叫淀粉。那么怎么做呢？ 我是把这个淀粉加热以后，他也恢复起来，但是他的服务的程度不高，但是面 面筋经常浮的很高，很快，很容易浮，但是能说明问题吗？不能说明问题，我们的淀粉是实心的面，这个我们的面筋啊，竟然里面有好多气体， 所以呢，这个呢，不能说没问题。第三个，我想我们的平时啊，我们叫宁波汤的啊，宁波人吃的汤的，他是用陈米做的，没有面粉他也说了也会火起来， 那他是什么成分呢？对不对？那么说明也不一定是淀粉和这个面筋的事情， 他只要里面有淀粉的成分啊，他都会浮起来的。第四个我在做实验的时候无意之中发现发现了什么问题啊，不当心啊，把面粉啊 粉状的形状现在哗一下产生好多起泡。呃，这什么原因啊？哦，原来我去一查 面粉里面，我问了面粉茶，他说我们里面是加面粉添加剂的，这个叫增白剂，一放了以后面粉看上去特别白，这个里面是叫过氧化，什么什么，其实它里面放了水里面会产生氧气的，就是， 所以这个也是个面粉的东西容易封起来的原因。那怎么证明？我特地到上海的食品市场去买什么纯粹的面粉，什么就是买我们的麦片， 自己调成糊状，他说了进来也会浮起来的，但是糊的程度不是太不像我们的食品面粉厂做出的面粉，他浮力这么大 啊？这是第四个原因。第五个原因，我有一次做实验啊，把我们的面条啊或者我们的面团今天做实验说的情况很好，我不拿出来，我说偷了明天再做，既然明天啊说的情况就不好了， 这什么道理啊？原来我怎么我我怀疑这个面粉里面有气体，怎么证明啊？我有意思的把这个面粉啊， 就是做成糖以后，然后放在水里以后的整瓶啊，全部都是水，我上面有蜡蜂猪， 第二天去一看，竟然上面有少量的空气出来了，这个空气哪里来的？绝对不可能是外面的， 只有面团里面有可能气体出来。说明这么一个问题。还有 我用烧杯来做这个实验啊，竟然又发现现象了。发现了什么现象呢？大家知道水熟了会飞疼的啊啊，饺子水飞疼的时候会把它托起来的， 拖起来的话，鹅，你如果发现冷水啊，他到了一百度以下，水不沸腾了，马上又沉下去了， 等会沸腾了又吐起来了。哦，原来他这个东西完全有可能他的里边这个水小会什么，他的密度是明明是大雨，但是由于水的沸腾会把它吐起来的， 那么怎么办呢？怎么可以做这个实验？你用一种加热方法是周热是不是底， 但是而且慢慢加热的话，呃，他这个角质的浮起来的程度呢，就会小得多，而且有时候你这个锅子拿起来啊，不说，他还有一个娱乐还是在沸腾，火关掉了，他还会沸腾啊， 二十几秒，半半分钟。所以呢，说明沸腾也是一个作用啊，所以呢，这是个多因素的问题，但是最最根本的是一个什么问题，且听黄老师下回分解。

夏天来临之后，大家很可能会遇到这样的一种情况，前方路面积水，并且积水还清晰的反射出了远方的景象，但是走近的时候积水却消失了，这是怎么回事呢？ 这实际上是一种光的全反射现象，称之为路面热浪。具体原理是太阳光透过空气加热地面，地面通过热传导加热紧挨着地面的空气， 空气受热膨胀，体积增加，密度变小。密度变小之后，空气开始上浮，并与上方的冷空气不断碰撞，空中形成了许多不同密度空气的交界面，这些交界面随着冷热空气的碰撞不断改变，不同密度的空气有着不同的折射率，此时相较于温度低的空气 就成了光输戒指，也就意味着光线在通过时角度会增大，如果光线的入射角过大，光线 的角度扩大，就会超过水平线，这时折射就成了反射，我们就会感觉前方地面上有积水一样，但是由于不断靠近，光线的入射角度变化， 反射变成折射，这时积水就会消通。里燃烧的火炉旁，观察火炉上方的物体感到再闪动，也是热浪折射的原因。

觉得六课堂之初中化学化学变化和物理变化的本质， 物理变化和化学变化的本质，你真的理解吗？什么是物理变化？什么是化学变化？物理变化只变两个。两是哪两个呢？是分子之间的间隔和分子 运动速率。这个我们都知道，方子呢，都在不停的做无规则运动。那么物理变化只变化他们之间的间隔和速率。那么热胀冷缩这个同学们都熟悉，他的本质是什么呢？是物体受热之后体积膨胀， 在他膨胀是分子本身长大的吗？分子本身的体积是不会长大的，是他们的间隔变大了。那么 冷缩啊，冷缩是物质遇冷之后体积收缩，是分子体积减少吗？那也不是，是分子界的间隔间层啊。好。那么物理变化除了分子的间隔变化，还有一个就是 运动速率。你比如说水烧开之后，他温度变高了，实际上是分子的动能变大了啊，就是分子运动的分居裂了。那么化学变化的本质是什么呢？那么咱们的初中阶段认为化学变化的本质就是 构成物质的分子，在某些条件下，它分散成原子，然后原子重新组合或者新分子。我这里举个例子，是电节水的例子，这两个熊猫头呢，代表两个 水分子，大圈代表养原子，小圈代表新原子。两个水分子在充电的条件下 先分解开来，分成了两个养原子和四个清原子，然后重新组合，组合成了一个氧气分子和两个亲戚分子。好化学反应呢？他的本质是 改变了分子本身，使构成分子的原子分散下来，再重新组合，形成新分子。好，同学们理解了吗？

大家看热气球如何升空，开始喷火，喷火之后，里面的空气受热膨胀，受热膨胀之后，气急变大，密度变小， 最终导致气球和空气的总重力小于气球，受到空气的福利。当总重力小于空气的福利的时候，气球就上升了。

我们已经知道了，每种物质都有自己特定的密度，可是密度是不是一成不变的呢？有没有什么办法可以改变物体的密度呢？今天我们就来一探究竟。 大家都学习过温度计，他的底端有一个液泡，里边装了煤油，液泡上面连着一个液柱。现在我们把整个液泡进没到热水里，仔细看，液柱里面的煤油页面蹭蹭的往上涨， 等到页面稳定不再涨的时候，开始读数。当然，我们今天并不是讨论怎么使用温度计，而是要讨论煤油发生的变化。在煤油页面上涨的时候，煤油的哪些物理量发生了变化呢？ 我们先从最明显的、用肉眼就能看出来的物理量找起。叶面上升，说明煤油液柱变长了。当然，更重要的是，这意味着煤油的体积变大了。 嗯，大家是不是想到了热胀冷缩？没错，温度计里面的煤油在热水中受热膨胀， tjv 就变大了。那煤油的质量有没有变化呢？ 之前学过，判断质量是否变化，关键就看有没有物质离开或者进入温度计。 温度计本身是密封的，所以并没有煤油进入或者离开温度计。看来煤油的质量 m 是不变的。最后，根据密度公式， l 等于 mbv， m 不变，微增大。于是我们推之，煤油的密度柔减小了。看来物体的密度确实是可以发生变化的呀。其实，热胀冷缩的性质是绝大部分物质共有的， 因此几乎所有的物质都会像温度计中的煤油一样，在温度变化时，由于自身的热胀冷缩体积改变，但质量又不变，进而导致密度的变化。简单来说就是温度影响了密度。 按照这个思路，我们来做一个练习。吃饭时把汤勺放进热汤里面，此时汤勺的密度与没有放进热汤相比。答案是 b。 组成 汤勺的材料也会热胀冷缩，所以放进热汤后也要受热膨胀，而汤勺本身的质量不变。根据密度公式，粥等于 m、 b、 v、 m 不变，微增大密度，粥自然就减小了。 ok， 说完了厨房里面的勺子，我们再来看看户外。嗯，热气球是我们利用温度影响密度的又一个经典的例子。在热气球下面，燃气燃烧加热了周围的空气，这些空气受着膨胀，密度减小。 而密度小的空气又会有上浮。巨大的气球里面开始充斥着上浮的热空气。这时，热空气先是把热气球撑的鼓鼓的，之后便带着整个热气球一起浮到了空中。 看起来比坐飞机还要刺激啊。尽管温度可以影响密度，但是大部分情况下，他对液体和固体的密度影响很小，小到几乎可以忽略。 比如说水在四度的时候，密度为一乘以十的三次方千克每立方米，而加热到九十度的水，密度仅下降为零点九六五乘以十的三次方千克每立方米，下降了不到百分之四。 所以我们在平时还是可以放心大胆的说，揉水等于一乘以十的三次方千克每立方米。前面几个视频中提到的常见物体的密度，仍然可以放心大胆的使用。总之，密度并非一成不变，至少温度 就可以影响密度。这得益于物体热胀冷缩的性质。判断物体的密度是否变化不能靠死记结论，要根据具体现象分别判断质量 m 和体积菲的变化，再利用密度公式来判断。 用好这个方法，相信你就能对密度是否发生变化做出准确判断了。

同学们大家好！本期科学实验由小陈老师带领大家一起了解热胀冷缩。一、液体的热胀冷缩。 在生活中，大家有没有注意到这样一种现象，灌满一壶水给它加热，在水还没有烧开时，水就溢出来了。这是为什么呢？ 同学们可能会这样猜测给水加热后，水占的地方变大了。这样说也没错，更准确的表达就是给水加热后，水的体积变大了。 体积就是指物体所占空间的大小，就比如这杯水，它的体积就是指水占据这杯中的空间大小。通过烧热水现象，我们猜测水受热遇冷可能改 变水的体积大小。那如何来验证呢？同学们看今天的实验材料有胶塞、玻璃导管、瓶底烧瓶和常温水。 那为了方便同学们观察，我将常温水染成了红色下来呢？我们将常温水倒入到瓶底烧瓶中，给它灌满。然后呢，我们将胶塞给它盖上， 将胶塞往下按压。此时我们来记录水的初始位置。 现在同学们认真观察我将常温水放入到热水中有什么变化呢？很明显，我们可以看到 水位正在逐渐的上升，说明水的体积变大了。 那当他不再移动时，我们记录下水的位置，然后将它拿出放入冷水中。 很明显看到水位正在迅速的下降，说明水的体积变小了。 我们再来记录一下水的位置。通过实验我们发现，一般情况下，水受热时体积膨胀，遇冷时体积缩小，这种变化叫热胀冷缩。那同学们还有没有观察到其他现象呢？ 我们看放入冷水后的水位并没有降低至初始位置，这是为什么呢？是不是 冷水的温度不够低呢？如果此时我们放入冰块的话，让冷水的温度变得更低。我们再来看一下，水位会不会继续下降呢？ 没错，加入冰块后，水位又在下降了。所以说温度高，水位上升，温度低，水位下降。那同学们可以联想到生活中的什么仪器呢？ 对了，就是我们常用的温度计。那温度计中的业主也是水吗？当然不是了，有的是酒精，有的是水银。 所以我们是不是可以这样猜测，其他液体也具有热胀冷缩的性质呢？接下来就让我们来 验证一下吧。同学们看，我将三个玻璃导管中分别装入了常见的牛奶、醋和食用油。同样的，我们将他们先放入到热水中来观察， 可以看到液体都在上升，说明他们的体积变大了。放入冷水中后，液体的位置下降，说明体积缩小了。通过今天的实验，我们可以得出结论， 一般情况下，液体都具有热胀冷缩的性质。

热气球升空的秘密到底是什么呢？让我们去问问科学老师吧！ 老师您好，我们想了解一下热气球升空的原理，你能帮忙讲解一下吗？好吧，老师用头饰法分析热气球升空的原理。我们用小圆圈代表空气的微小颗粒，用三角形代表塑料袋。 请仔细观察这一带的冷空气里有几颗空气微颗粒，大家数一数。六颗对了六颗。当它受热膨胀，体积变大，变成几代热空气。 两袋对了两袋。热空气体积增大了多少？ 体积增大了一。 而每个塑料袋子里的空气微颗粒只剩几颗，只剩三颗，对了三颗。三颗跟六颗比，哪个轻哪个重？当然是三颗比较轻，而六颗比较重了。 空气受热后，体积变大，密度变小，热空气比同体积的冷空气轻，会上升。塑料带受空气浮力的作用，在热空气的带动下就怎么样了 啊，我明白了，塑料袋在热空气的带动下就飞上去了。欧耶！