【题】你们是否知道“冷墙定律”指的是什么呢?
【解】现在几乎已经没有人知道冷墙定律了,这是一种非常古老的说法。
如图所示,假设我们有两个容器:将100℃的水注入烧瓶A内,将0℃的水注入烧瓶B内,暂时不将它们连在一起,内部的气压是不一样的:烧瓶A内是760毫米汞柱,烧瓶B内是4.6毫米汞柱。当我们打开开关C时,烧瓶A内的蒸汽就会进入烧瓶B内,并且会立刻变为水;所以与烧瓶B内的气压相比,烧瓶A内的气压不会比它更大。在蒸汽由烧瓶A到烧瓶B的过程中,不会伴随着烧瓶B里的气体压力的增大。
“两个盛有不同温度液体的容器彼此连接起来,其内部气压将会趋向相同,并等于温度更低的气体的最大压力。”——这句话就是对这个现象的最好表述。
在读者中,这条物理规则很快地流传开来,并被命名为“冷墙定律”或是“冷墙规则”。这种仪器也成为冷凝器的雏形。如图所示,冷凝器两个空心的玻璃球管将下面的仪器连接了起来,冷却下方容器时,上方玻璃球中的水蒸气也会冷却变成水。仪器的内部的空气已经被抽净,现在充满水与水蒸气的混合物。水从水汽混合物中溢出来后进入上方的球形管,下方的球形管浸入了充满冷凝物的烧杯中。根据“冷墙定律”,上方球形管里会对下方球形管形成压力。上方球形管里的水会随着压力的减少而沸腾起来,但是沸腾形成的蒸汽会很快进入下方球形管;尽管上方球形管里的水并没有接触到下方的冰。但是由于沸腾的能量很大,所以由于上方球形管里的水的汽化而迅速产生的热消耗又会使沸腾冷却下来。