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神奇的飲水鳥
如圖所示是一種古老的中國玩具——飲水鳥,它的神奇之處在于:它看上去沒有任何外來的動力,卻能不停地點頭“喝”水,猶如一臺永動機。就連愛因斯坦看后都十分驚嘆飲水鳥的設(shè)計。
飲水鳥的結(jié)構(gòu)如圖甲所示,它是一個由“頭泡”和“尾泡” 構(gòu)成的密閉容器,容器內(nèi)裝有易揮發(fā)的乙醚液體,乙醚液體在溫度升高或液表氣壓減小時易汽化;汽室1和汽室2中充滿乙醚的飽和蒸氣,乙醚蒸汽在溫度降低時易液化。
平時,鳥身略向前傾。啟動時給吸濕層滴足夠的水,吸濕層中的水因蒸發(fā)而吸熱,使汽室2中的溫度降低,導(dǎo)致汽室2中的氣壓小于汽室1中的氣壓,尾泡中的乙醚液體在汽室1中氣壓的作用下沿玻璃管往上升,于是整個鳥的重心上移(如圖乙所示),鳥身逐漸前傾,直至鳥嘴接觸水面“喝”水,此時頭泡和尾泡剛好通過玻璃管連通(如圖丙所示),兩汽室中的乙醚蒸汽混合,液態(tài)乙醚在自身重力的作用下流回尾泡,飲水鳥的重心下移,于是漸漸直立起來,在支架上來回擺動。由于“喝”水時,鳥嘴接觸水面,沾濕了吸濕層,于是它又開始循環(huán)工作。
(1)因吸濕層上的水會蒸發(fā)使汽室2中乙醚飽和氣的溫度降低時,部分飽和氣會發(fā)生_______現(xiàn)象;在乙醚液體沿玻璃管往上升時,汽室1中氣壓會減小,此時尾泡中的乙醚液體會吸收外界空氣的熱量發(fā)生______現(xiàn)象,以保持汽室1中乙醚蒸汽的飽和狀態(tài)(兩空均填物態(tài)變化名稱);
(2)飲水鳥“喝”完水后會在支架上來回擺動,擺動時,以頭泡為參照物,空氣是_______(選填“運動”或“靜止”),這樣能加快吸濕層中水分的蒸發(fā);若冬天氣溫太低,吸濕層上的水蒸發(fā)過慢,飲水鳥會漸漸停止擺動,這是因為_____________;
(3)飲水鳥“喝”水的頻率受吸濕層上水的蒸發(fā)速度影響,水的蒸發(fā)越快飲水鳥工作越勤快,要想使飲水鳥工作更勤快,你的做法是_______________________________________;
(4)從能量轉(zhuǎn)化的角度來看,飲水鳥工作時可以把空氣的_____能轉(zhuǎn)化機械能,但在實際生活中并沒有利用飲水鳥的原理來制造發(fā)動機,你認為可能的原因是:________________。