寒冷的冬天,很多人都會抱著熱水袋取暖,被太陽曬過的被子熱乎的,這些生活中隨處可見的取暖方式也蘊含著一定的科學原理。今天,我們就來揭秘“炙手可熱”效應。
“炙手可熱”,單純從字面意思來理解就表示手一靠近就感覺到熱得燙人。試想,手一靠近某種物體就會感覺到熱,那麼這種被靠近的物體本身就有熱度,在此基礎上發生了內能或熱量的轉移,在物理學上這種現象就被稱作“熱傳遞”。
熱傳遞(或稱傳熱)是物理學上的一個物理現象,是指由於溫度差引起的熱能傳遞現象。熱傳遞中用熱量量度物體內能的改變。發生熱傳遞時,高溫物體的內能會逐漸減少,低溫物體的內能則會增加。熱傳遞可以改變物體的內能。
比如,我們冬天用熱水袋取暖,人體逐漸感覺變熱,熱水袋反而慢慢涼下來;還有發燒時用冷毛巾給頭部降溫,這些都是利用了熱傳遞的原理。
事實上,熱傳遞包括熱傳導、熱輻射和熱對流三種方式。只要在物體內部或物體間有溫度差存在,熱能就必然會以以上三種方式中的一種或多種從高溫到低溫處傳遞。
那這三種方式有什麼區別呢?
第一,熱傳導。把金屬勺放入熱水中,過一段時間後勺柄會變熱,從物體溫度高的地方傳到溫度低的地方,這種傳遞熱的方式叫做傳導。
第二,熱對流。用熱水壺燒水時,水溫逐漸上升,一段時間後水就會被燒開。加熱容器底部時,底部受熱的水會上升,周圍以及上方較冷的水會進行補充,然後被加熱上升……冷水和熱水相對流動,這樣水就逐漸變熱。這種傳遞熱的方式叫做對流。
而且空氣傳遞熱的主要方式就是對流。熱空氣比同體積的冷空氣輕會上升,周圍的冷空氣就會流動作補充,這樣就形成了熱空氣上升,冷空氣下降的流動現象。
第三,熱輻射。除了以上求說的幾種傳遞方式,還有一種不依靠任何物體而直接向四周發射熱的傳遞方式即輻射。就好比太陽,利用自身的熱度向四周發散傳播熱。
在寒冷的冬天,不論是取暖的家用電器還是一些取暖的小物件比如熱水袋,都是利用熱傳遞原理來實現溫度升高、防寒取暖的。
本文由山東省威海市鳳林學校二級教師劉歡進行科學性把關。
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