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2014年4月中学物理· 物理与生活·蒸包子时真的是上层先熟吗?
蒋长龙( 马鞍山市当涂县马桥中学安徽马鞍山243173)“
蒸包子时，往往有好几层叠在一起，但几层包子不是同时被蒸熟的，而是层先被蒸熟” 这是一道在八年级物理教学中常遇到的经典物理题，这道题也曾经在江苏省第十四届应用物理知识竞赛中出现过．参考答案都是上层先熟，理由是温度高的蒸汽密度小，热蒸汽上升所以集中在蒸笼最上层，所以上层包子先熟．事实真的如此么?笔者对于这个问题询问了周边的十几位物理教师却发现老师们的答案惊人的相似，也都说是上面先熟．笔者也上网进行了仔细的查询．虽然存在争论但绝大部分人答案相同，认为是上面先熟．但理由却各不相同，归纳起来有以下几种解释．第一种解释认为蒸包子时大量的热的水蒸气上升到蒸笼最上层时遇冷液化放出大量的热量，所以上层包子吸收的热量大于底层包子直接从热源吸收的热量，所以上层包子先熟．第二种解释认为蒸包子时蒸笼内形成了一个热循环，根据热对流的特点，温度高的蒸汽集中在蒸笼的最上层即上层温度高于下层，所以上层包子先熟．第三种解释认为高温水蒸气上升到顶端，在上升过程中受温度较低的空气及后来低温水蒸气的影响其温度在上升过程中不断下降．开始时下层包子的温度上升较快，在高温的作用下蛋自质迅速凝固，阻碍了热量向包子内部传递致使下层包子内部温度上升变得缓慢起来．而上层的包子由于周围水蒸气温度相对较低蛋白质凝固相对缓慢，有利于向包子内部传热，与下层包子相比反而熟的快．对于这三种说法我们先从理论上进行探讨，首先食物变熟的过程其实就是食物的蛋白质分子结构发生变化的过程，其过程的快慢与温度直接相关．温度越高，蛋白质分子固化越快即食物变熟越快．这就是为什么生活中油煎的锅贴饺子比水煮饺子来得快、高压锅煮饭熟的快的原因．
第一种解释认为水蒸气在蒸笼上层发生液化恰好说明了蒸笼上层的温度低于下层，自然上层的包子就不可能比下层包子熟得快了．所以第一种解释不攻自破．对于第二种和第三种说法看起来似乎都有一定的道理．但是一个认为蒸笼上层温度高，一个认为蒸笼下层温度高，互相矛盾．究竟哪一种说法更科学更符合生活中的实际情况呢?因为这道题目来源于生活，为了弄清这个问题，笔者与我校的费本训老师一道来到了一家包子店参与了蒸制包子的整个过程．我们蒸包子时是八个笼屉叠放在一起然后放在高温蒸汽上，我们在最上层和最下层分别放置了一只温度计，每隔一分钟记录一次温度．一分钟后两个笼屉内的温差已经达到了55℃，两分钟后下层笼屉内的温度已经达到了99℃而上层笼屉才上升了2℃．之后第六分钟顶层和下层笼屉内的温度都达到了99．5℃，此后温度不再升高．因此就不存在高温蒸汽集中在顶层低温蒸汽在底层的说法，所以第二种解释不妥．蒸制12分钟后大师傅告诉我们底层包子已经熟了，要进行“ 倒笼” 也就是把底层已经蒸熟的包子放到上层，而将上层没熟的包子置于底层．这样既可以让未熟的包子尽快地熟起来，也可以防止下层包子蒸制“ 过老” ．对于第三种解释，笔者是这样认为的，虽然· 88·万方数据下层包子外层遇热凝结会阻碍热量向内部传递，但对于包子的整个受热变熟的过程来说只是个次要因素，生活中几笼屉包子同时蒸时，底层包子吸收热量更多，温度上升更快，更易变熟所以第三种解释也不妥．至此，蒸包子究竟是上层先熟还是下层先熟?答案已经水落石出，是下层先熟!那么究竟是什么原因导致蒸包子时底层包子先熟呢?因为在实际生活中蒸包子时为了使包子不粘在笼屉上，在蒸制时都会在笼屉底部垫上一层纱布然后将包子放置在沾湿的纱布上，正是这层纱布使得每个笼屉都形成了一个近似封闭的独立气室．蒸制包子时，高温水蒸气首先在底层遇冷发生液化同时放出大量的热量，使得底层温度升高．而只有底层笼屉内的温度达到一定的值后笼屉内的气压高于上层气压时蒸汽才会上升至上一层．
如果生活中大家留心的话，在包子的蒸制过程中你会注意到这样一个现象蒸笼外的高温水蒸气液化而形成的“ 白汽” 是自下而上一层一层出现的，你也可以用手感受一下，笼屉外沿的温度也是一层一层自下而上逐渐升温的．所以在蒸制包子时其升温过程近似于逐层加热的．所以自然是下层包子先熟虽然对于这道题目答案我们已经明确，可是为什么这样的一道源于生活中的题目只要走进生活问一问包子店师傅就能解决的问题，会困扰我们这么多年，甚至有的老师将这道题的错误答案一年又一年的传授下去，甚至传授了20多年! 这才是值得我们深思的! 笔者认为原因可能有以下几点．首先，生活中似是而非的假象蒙住了大家的眼睛! 大家在买包子时师傅总是从上层拿给我们，而当我们问下层包子是否熟了的时候往往得到的答案是否定的．因为大部分人可能都不知道“ 倒笼” ，这一专业术语，从而“ 想当然” 地认为是上层的包子先熟! 其次，生活中的类似经验误导了大家! 在生活中，我们常用蒸笼热菜，会发现总是上层笼屉中的菜先热，而下层笼屉的菜后热! 所以大家都“ 想当然” 地认为蒸包子也是如此! 其实蒸包子和用蒸笼热菜的传热方式并不相同，在用蒸笼热菜时由于每层笼屉的底部没有放置纱布，所以笼屉间空隙较大，在加热时蒸汽可以快速通过，形成热对流，使得温度高的蒸汽集中在蒸笼上层，使得上层笼屉中的菜先热．最后，权威资料上的参考答案阻碍了大家理性的思考!至此，关于这道堪称“ 经典” 物理题的辨析已全部结束，可通过这道问题折射出来的问题却值得我们每一位老师深思，过多的“ 纸上物理，纯粹物理” 会使我们的物理教学越来越脱离实际失去原本该有的活力，物理来源于生活，更应该真实地反映生活中的实际情况．
<物理课程标准>指出：现代科学不仅仅是一种知识体系，还包括科学精神、科学思维和科学方法．物理教学不应该只教给学生物理知识，更应该担负起知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等多方面的教育任务．时代要求我们要培养敢于突破，敢于创新的新型人才，那就更要求我们物理老师不要迷信权威，不要再一味地纸上谈兵，千篇一律地传授知识，要敢于质疑，敢于探索，要努力成为一名符合时代要求的新型物理老师．
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