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        油瓶子里的學(xué)問

        2010-12-31 00:00:00武際可
        百科知識 2010年13期

        油是居家生活必不可少的物件。不過油瓶子也給家庭主婦們帶來不少麻煩——容易弄得到處是油污,油瓶外面、油瓶底下以及放過油瓶的地方,都需要沒完沒了地擦抹。要不然,油污上面再落滿灰塵,油的粘性又大,時間久了油還會氧化,變稠變硬,就更難擦拭干凈了。仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn):無論往鍋里還是往什么別的容器里倒油的時候,油并不是從瓶口直接流向鍋里或別的容器,而是要貼著油瓶口的外側(cè)走一小段。這一小段哪怕只有一毫米,也會有油浸潤到油瓶的外壁。

        這種現(xiàn)象幾乎讓每一位家庭主婦頭疼,雖然從瓶子往外倒飲料、酒等液體時,也會發(fā)生這種現(xiàn)象,但是這些液體與油不同,它們過一會就蒸發(fā)了。油卻不同,當(dāng)油瓶直立的時候,油瓶外壁上附著的這一點油就沿著油瓶外壁流向油瓶的底部,再加上油對固體表面的濡濕能力很強,所以就使油污擴(kuò)散得到處都是?,F(xiàn)在我們來仔細(xì)討論,為什么“油要貼著瓶口的外側(cè)走一段”。一般粘性不太大的流體;當(dāng)所受的外力場是無旋的(也稱為有勢力場)或者是流動的速度不太大時,都可以近似看作是無旋流動。從瓶子里往外倒液體時,液體僅受重力作用,而重力顯然是無旋的,而且從瓶子往外倒油,速度也不可能太大。所以這時候油的運動可以近似地看作是無旋流動。什么是無旋流動呢,簡單地說,歙是流體流動時,每一個微團(tuán)只做平動而不旋轉(zhuǎn)。對于均勻的平行流動,無旋很好理解。對于速度不均勻,而且流體微團(tuán)不是直線運動的流動,要實現(xiàn)無旋,就需要多說幾句。

        要想在流動過程中無旋,也就是每一個微團(tuán)的方向不變,必須使靠近中心的流體微團(tuán)速度要快。研究表明,只有流體微團(tuán)的速度和它到圓心的距離成反比時,才能保證流動是無旋的。倒油時,油到了瓶口在重力作用下拐了彎。由伯努利定律可知道,流體的內(nèi)層速度大,壓強小:而外層速度小而壓強大。于是從瓶子中流出的油因為這個壓力差,自然而然地流向壓強小的一面。這就是從瓶子倒出的油為什么要貼著油瓶口的外側(cè)走一小段的原因。有人解釋這個現(xiàn)象的原因是由于表面張力的作用,其實表面張力并不是主要原因。

        歐陽修有一篇《賣油翁》的短文,原文是:陳康肅公堯咨善射,當(dāng)世無雙,公亦以此自矜。嘗射于家圃,有賣油翁釋擔(dān)而立,睨之,久而不去。見其發(fā)矢十中八九,但微頷之。

        康肅問曰:“汝亦知射乎?吾射不亦精乎?”翁曰:“無他,但手熟爾。”康肅忿然曰:“爾安敢輕吾射!”翁曰:“以我酌油知之。”乃取一葫蘆置于地,以錢覆其口,徐以杓酌油瀝之,自錢孔入,而錢不濕。因曰:“我亦無他,惟手熟爾。”康肅笑而遣之。文章說這位賣油翁倒油時“取一葫蘆置于地,以錢覆其口,徐以杓酌油瀝之,自錢孔入,而錢不濕”,這里油不是從瓶子里往外倒,而是用杓,要油不外流就更難,不經(jīng)過特別訓(xùn)練一般是做不到的。像賣油翁那樣能準(zhǔn)確掌握油柱的準(zhǔn)頭雖然難做到,但希望油瓶外貼邊流的油盡量減少,卻是能夠想辦法做到的。從流體力學(xué)的知識來分析,既然無旋的渦旋流動的速度與到圓心的距離成反比,則從油瓶出來的油,在離開瓶嘴時,曲率愈小,即流線在出口處愈接近直線而彎曲很小,這時流體柱兩側(cè)的壓差愈小,也即貼油瓶外壁的流動愈不容易。因而在倒油時,讓油出口時有一個較大的初速度,則出口的油拐彎幅度就會小,也就不容易貼著瓶子外壁流。反之,如果油在瓶口的出口速度小,壓差也就大,油就愈是容易貼著瓶子外壁流。這就是人們說的,在倒油時,愈是猶猶豫豫、慢慢騰騰,就愈容易倒在外邊。賣油翁倒油,除了準(zhǔn)頭外,最重要的就是練習(xí)掌握倒油的速度,要拿捏得恰到好處。

        又比如說,人們在日常生活中倒茶的時候,把茶壺做一個壺嘴,使茶在達(dá)到壺嘴前,先有一段加速,而且茶壺口的截面積又相對收縮,這樣壺嘴出口處茶的流速就會相當(dāng)高,使水柱形成一道彎曲很小的曲線,根據(jù)我們前面的分析,茶就不容易貼著壺嘴“滴答”到杯子外邊了。實際上,有許多家庭,在廚房里已經(jīng)仿照茶壺的辦法,改用油壺而不用油瓶了。

        從以上的討論可見,生活中其實處處都是科學(xué),如果你能懂一點點流體力學(xué)方面的知識,即便是倒油這樣的小事情,也會做得比別人漂亮。

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