生活小实验对“热力环流原理”的验证

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      大家可能会有这样的体验，炎炎夏日，在滨海地区，时不时会有从海洋上吹来的习习凉风，让人觉得倍感凉爽惬意；生活在内陆地区的人们则很难有此经历，但是如果你家附近有大点的池塘或水库，在夏天同样会有以上的感受。朋友们可能会疑惑，这到底是为什么呢？让我们来做个小实验，一起来找找原因，看看背后到底蕴藏了什么样的科学道理？
实验名称：热力环流小实验
实验准备：无盖的玻璃箱（长：大约50CM，宽：30CM，高约40CM）
          塑料盖子（长：大约55CM，宽：35CM，某一侧开一个小洞，直径大约5CM，也可用厚纸板代替）
          2个塑料盆
          若干冰块，提前备好热水，香，打火机
实验步骤：
1、将上述准备好的玻璃箱放置于平坦的桌面上
2、将塑料盆里分别盛满冰块和热水（水温在100摄氏度左右）
3、盖好盖子，确保盖子上的小洞正对下方的盛冰块的盆子
4、将提前准备好的香点燃，放置于洞口下方10CM处
5、仔细观察，过一会儿，记录下烟在玻璃箱内流动的情况（用简图示意）
            实验结果：香燃烧产生的烟雾在冰块上方的洞口处作下沉运动，到达冰盆附近时，然后从冰盆一侧向热水盆一侧运动，此后在热水盆处作上升运动，到达 盖子顶端后又流向冰盆的正上方，如此周而复始作循环运动，形成空气环流。作图表示如下：

            
                以上实验简便易操作，在家里、教室里皆可演示。朋友们可能忍不住会问：烟雾为何在冰盆处作下沉运动，在热水盆上方作上升运动？为何会在箱内形成空气环流，这该如何解释？其中又隐藏着什么样的科学道理呢？
               让我们一起来揭开这神秘面纱 。
               上面提到的空气环流，在地理上有个专业术语，叫热力环流。什么叫热力环流？同一水平面（近地面）因受热不均（受热差异）而形成的空气环流叫做热力环流(因是热力原因形成而得名)。可作图表示：
            
            
                近地面上有AB两地，A受热多，B受热少。因A受热多，A地近地面的空气在受热情况下作上升运动。B地近地面的空气则作下沉运动。因空气的上升或下沉运动 ，A地上空
A´ 处空气分子增多，密度增大，气压升高（比同一水平上其他地方），形成高压。B地近地面附近空气因作下沉运动，致使空气分子减少，密度减少，气压降低，形成低压。AB上空同一水平面上  A´, B´ 气压存在差异，有了气压梯度，就有了水平气压梯度力，在该力作用下，迫使气流从A´处流向B´处（低压），在近地面，A处因空气作上升运动，且上升到上空后向四周分流，使得A地气压降低，形成低压，B地形成高压，在近地面，气流从B流向A，这样就在近地面和高空形成空气环流，我们把这种因冷热差异而形成的空气环流，称为热力环流（实质是热力原因）。它是最简单的空气环流。
                据此我们来解释下实验现象：玻璃箱中冰盆温度较低，受其影响，冰盆上方的空气受冷后冷却收缩作下沉运动，热水盆温度较高，对其上方的空气起到加热作用，受热后空气膨胀上升，同一水平面形成气压差，冰盆上方形成低压，热水盆上方形成高压，空气由高压流向低压，在箱子下方，冰盆附近形成高压，热水盆附近形成低压，空气由冰盆附近流向热水盆，形成空气环流，带动香燃烧产生的烟作循环流动。通过观察烟的流动让我们观察到了热力环流现象。
                对热力环流现象，其实我们并不陌生，生活中例子很多，海陆风，山谷风，城郊之间的城市风，湖陆风等。历史上因此原理栽跟头的也大有人在，诸葛亮“火烧上方谷”，后来下起大雨救了司马懿一命，令诸葛孔明懊悔不已。若合理运用此原理，将给生活带来便捷，如用冰块保鲜荔枝，将冰块置于上方，效果十分明显。夏季驱蚊使用蚊香时置于地面上，香燃烧产生烟雾作上升运动，从而蚊虫赶走。
                生活处处皆学问，生活处处皆地理，在生活中用心观察，用心思考，用心体会，将有意想不到的收获。