剛?cè)攵菚?,網(wǎng)上流傳著一個段子:北方使用率最高的問候語,不是“吃了嗎”,而是“你家來暖氣了嗎”。暖氣一來,嚴(yán)冬就不叫事兒了。在享受溫暖的同時,不知道您有沒有注意那些熱乎乎的暖氣片,很多都是安裝在窗戶下面的。這是為什么呢? 暖氣能讓我們的家溫暖如春,與空氣熱對流的原理有關(guān)。在自然界中,如果溫度不均,熱量就會從較熱部分向較冷部分傳遞,使溫度趨向均勻,這主要可以通過熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射的方式實(shí)現(xiàn)。其中,熱對流是人們生活中液體或氣體進(jìn)行熱量傳遞的主要方式。熱量從溫度高的暖氣片向室內(nèi)空氣傳遞,室內(nèi)空氣被加熱后,人們就會覺得很暖和。在熱對流過程中,冷熱空氣溫差越大,對流速度越快,傳熱速率也就越快。窗戶處于室內(nèi)與室外“交界”,是家里隔熱保溫最薄弱的地方,同時,從窗戶縫隙也會滲入少量的冷風(fēng)。如果將暖氣片安在窗戶下方,暖氣邊上的熱空氣和窗戶邊上的冷空氣溫差大,密度差也大,因此冷空氣不斷下沉,熱空氣不斷上升,冷熱空氣熱對流速度加快,單位時間內(nèi)由暖氣片散發(fā)出的熱量也隨之增加。
熱對流的例子有很多,且再舉一例:去過海邊的人都曾感受過海風(fēng)的魅力,海風(fēng)是如何形成的呢?咱們先來說一個概念——比熱容,它是熱力學(xué)中常用的一個物理量,表示物體吸熱、散熱的能力。熱量=比熱容×物體質(zhì)量×溫度差。質(zhì)量相同的兩種物質(zhì),吸收相同的熱量時,比熱容小的物質(zhì)升溫快。在相同的光照強(qiáng)度下(熱量一定),由于地表的比熱容比海水要小很多,所以地表升溫比海洋快。陸地表層空氣和地表進(jìn)行對流換熱后,受熱膨脹變輕而上升,使低空氣壓降低,高空氣壓升高;而海洋則正好相反,下層空氣受冷收縮,密度變大,氣壓升高。在海陸交界區(qū)域,海面冷空氣隨即吹向陸地,形成了海風(fēng)。同時,陸地高層熱空氣吹向海洋,二者也在進(jìn)行著熱對流,使溫度趨于均衡,這也是為什么沿海城市普遍“冬暖夏涼”。
以上說的是熱對流的“好處”,最后再和大家分享一個抑制熱對流的例子:房屋窗子的玻璃如果是雙層的,冬天保溫效果要比單層玻璃的窗子好很多,這可不僅僅是因為多了一層玻璃。當(dāng)采用雙層玻璃時,室外的冷空氣只能和外層玻璃發(fā)生對流換熱,外層玻璃溫度下降很快,而玻璃夾層中的空氣由于無法流動,和內(nèi)外層玻璃都不會發(fā)生對流換熱。因此,僅依靠空氣較小的熱導(dǎo)率傳輸冷量,室內(nèi)溫度自然就不會下降得很快。
?。ū緳陂L期征集“日知錄”三字篆刻,投稿郵箱:rizhilu999@163.com)