实验证明对流的发生

徐双华

对流原理告诉我们：热空气往上运动，冷空气往下运动。这个原理可以通过实验来验证。

实验一：水的对流

取一只洁净的800毫升的玻璃烧杯，在其底部中心放上1颗稍大的紫红色高锰酸钾晶体颗粒；然后小心翼翼地往杯内注水，尽可能不扰动高锰酸钾颗粒。再将烧杯置于三脚铁支架上(注意请别垫石棉网)，用酒精灯火焰对准烧杯底部中心加热，如下图所示。随着烧杯底部中心处水温升高，粉红色的水流向上部升腾，并向四周展成扇状，又沿四壁下降，形成环流。

原理：热水密度变小上升，冷水又流过来填充，这就是对流的直观图景。通过不断对流，导致红色水渐渐扩散个烧杯，表明杯内水通过对流已被加热。这种现象就是茶壶中的水煮沸的表现。

实验二：冰与沸水共存

取一支试管，在底部置入一小块冰，上面压上一段外径稍大于试管内径的弹簧，以免冰块在水中上浮。然后在试管中灌满冷水。用木夹子夹住试管，并将试管顶部置于酒精灯上加热，见下图。不一会儿，试管顶部的水开始沸腾了，但试管底部的冰块却依然未化，产生了奇妙的冰与沸水共存的现象。

原理：水是热的不良导体，水中热量传递主要是对流。在实验中，温度高的水密度小而向上流动，尽管上部沸腾，但热量很难传导到底部，这就使冰块在水中不会融化。

实验三：瓶底里还能燃烧的短蜡烛

一般情况下，放在较深的瓶底里的短蜡烛燃烧一会儿后会自行熄灭，主要原因是蜡烛燃烧生成的气体难以让新的氧气进入瓶里，蜡烛因缺氧而灭。现在，我们只要把一块薄铁片剪成“T”形，插入瓶口就能保证蜡烛继续燃烧。

原理：深瓶中燃烧的蜡烛不久就会熄灭，那是因为瓶较深、瓶口相对太小，蜡烛燃烧时产生的较热的废气往上走，全都通过瓶口排出，瓶外的氧气就无法进入瓶内。当瓶中的氧气耗尽时，蜡烛就灭了。

但是，如果用“T”形薄铁片将瓶口一分为二，就使得废气的出口与新鲜氧气的入口分开。废气出得去，新鲜氧气进得来，也就是做通了对流的渠道，瓶里的蜡烛就不容易灭了。