燒水是個大問題

李文卓　邵明輝

空間站中的飲用水需要經過特定的熱風加熱裝置來加熱，但這個裝置并不能將水燒開。在空間站中讓水溫升高運用的是熱傳導的原理。我們先來做一個小實驗，理解一下什么是熱傳導吧。

實驗材料

1個易拉罐、3根牙簽、1根木棒、1根蠟燭、1支記號筆、1副防護手套

操作步驟

1佩戴好防護手套。點燃蠟燭，將3根牙簽的一端涂上熱蠟。

2用記號筆在易拉罐兩端標注A與B。將涂好熱蠟的牙簽按圖示位置分別粘到易拉罐上，等其冷卻、凝固。

3用木棒挑起易拉罐，點燃蠟燭并將其放在易拉罐A端的下面。

4你會發現牙簽從左到右依次掉落。

知其然，必知其所以然

想要揭秘在空間站中給水升溫的原理，我們需要先來了解以下幾個概念。

概念一點通

熱傳導

熱傳導是介質內無宏觀運動時的傳熱現象，其在固體、液體和氣體中均可發生，是熱量從物體溫度較高的部分沿著物體傳到溫度較低的部分的傳遞方式。在本實驗中，蠟燭的火焰將熱量傳遞給易拉罐的A端，A端的熱量慢慢地向B端傳遞，粘在易拉罐上的蠟塊吸收熱量后熔化，此過程就是一個通過固體進行熱傳導的過程。

分子的熱運動

組成物質的分子都在永不停息地做無規則運動，這種無規則運動就是分子的熱運動。分子的熱運動跟物體的溫度有關，物體的溫度越高，其分子運動得越快。

沸騰

沸騰是一定溫度下在液體內部和表面同時發生的劇烈的汽化現象。液體沸騰時的溫度叫作沸點。

原理揭秘

回顧上面的實驗，牙簽從易拉罐上掉落的原因是蠟燭的火焰將熱量傳遞給易拉罐A端，A端的熱量通過熱傳導傳遞到B端，易拉罐上的蠟塊獲得熱量而融化，牙簽脫落。

在地球上燒水是將火的熱量傳遞給器皿再傳遞給水，然后分子運動隨溫度的升高變得越來越劇烈，分子的平均動能變大，分子間的距離增大，水由液態汽化為氣態，變成水蒸氣。由于在器皿底部的水蒸氣的密度比水小，水蒸氣在浮力的作用下會變成氣泡釋放出來，這就是我們看到的沸騰現象。

但在太空失重條件下，沒有重力的作用，浮力也無法產生，給水加熱時產生的氣泡不能上浮被釋放出來，這樣就無法形成對流，遠離加熱面的水溫上升得很慢，因此空間站中使用了熱風加熱裝置，依靠氣體的熱傳導來將水加熱。此裝置的3600循環加熱技術完美解決了傳統固體熱傳導方式加熱過慢、物體受熱不均的問題。

輕松答題

閱讀完以上內容，請判斷下列哪些說法是正確的？（ ）

A.在太空站中給水加熱主要依靠熱傳導。

B.熱傳導的實質是熱量從物體溫度較高的部分傳到物體溫度較低的部分。

C.太空中水的內部不存在分子熱運動。

D.物體溫度越高，它的分子運動越快。