正確答案:
你親自煮過元宵和水餃嗎?有經驗的人都曉得,元宵、餃子下水煮的時候,開始是沉在鍋底的,等到浮上水面,就意味著快要煮熟啦!可是,你能說出這一現象中所包含的物理知識嗎?
經驗告訴我們,把一件東西放在水裡提拉的時候,覺得它比在水外邊要輕些。這說明把一個物體放在液體內,液體就要給物體一個向上的托力,這種托力叫做浮力。
一個物體在液體中所受的浮力究竟有多大呢?阿基米德定律作了回答:浸在液體裡面的物體,都會受到一個浮力,它的大小等於物體所排開的液體的重量。明白了這個定律,就不難解釋元宵、餃子沉浮的道理了。
拿元宵來說,剛下鍋的時候,是個實心疙瘩,這時它的密度(單位體積的質量)比水大(水的密度是1克/厘米3)。雖然它排開水的體積和自身的體積相等,但元宵的重量卻比所排開水的重量大,也就是說,元宵所受的浮力(向上)小於它的重量(向下),所以生元宵向下沉。
經過加熱,元宵裡所含的水分開始氣化,由於元宵皮比較緊密,外面又有水包圍著,水汽不能順利地跑出來,就在裡面亂拱,結果就把元宵脹得鼓鼓的。元宵的體積增大了,裡面又包含著水蒸氣,於是,密度就減得比水小了,這時的元宵就能受到大於它本身重量的浮力,開始上浮,並且有一部分露出水面。因此,我們說浮起的元宵快要熟了。但這是指水沸騰時說的,如果元宵熟了不撈出來,等水溫下降以後,它又會沉下去。因為在冷卻的過程中,原來包含在元宵裡的水蒸氣,大部分又凝結成水,元宵的體積也跟著縮小,所受浮力減小,所以又沉了下去。
鋼鐵在人們的印象中是「沉重」的(鋼的密度是7.8克/厘米3)。鋼球放進水裡是要沉到水底的,但是用鋼材製造的船卻能浮在水面上。這跟煮元宵是一個道理。因為把鋼材製成船,是讓它的外觀體積盡量增大,以便排開更多的水,受到更大的浮力,所以船上乘坐旅客,裝載貨物,也不會沉沒。