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“炙手可热”的原理——热传递

科技工作者之家 2022-04-10 浏览165次
“炙手可热”的原理——热传递的头图

寒冷的冬天,很多人都会抱着热水袋取暖,被太阳晒过的被子热乎的,这些生活中随处可见的取暖方式也蕴含着一定的科学原理。今天,我们就来揭秘“炙手可热”效应。

“炙手可热”,单纯从字面意思来理解就表示手一靠近就感觉到热得烫人。试想,手一靠近某种物体就会感觉到热,那么这种被靠近的物体本身就有热度,在此基础上发生了内能或热量的转移,在物理学上这种现象就被称作“热传递”。

热传递(或称传热)是物理学上的一个物理现象,是指由于温度差引起的热能传递现象。热传递中用热量量度物体内能的改变。发生热传递时,高温物体的内能会逐渐减少,低温物体的内能则会增加。热传递可以改变物体的内能。

比如,我们冬天用热水袋取暖,人体逐渐感觉变热,热水袋反而慢慢凉下来;还有发烧时用冷毛巾给头部降温,这些都是利用了热传递的原理。

事实上,热传递包括热传导、热辐射和热对流三种方式。只要在物体内部或物体间有温度差存在,热能就必然会以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。

那这三种方式有什么区别呢?

第一,热传导。把金属勺放入热水中,过一段时间后勺柄会变热,从物体温度高的地方传到温度低的地方,这种传递热的方式叫做传导。

第二,热对流。用热水壶烧水时,水温逐渐上升,一段时间后水就会被烧开。加热容器底部时,底部受热的水会上升,周围以及上方较冷的水会进行补充,然后被加热上升……冷水和热水相对流动,这样水就逐渐变热。这种传递热的方式叫做对流。

而且空气传递热的主要方式就是对流。热空气比同体积的冷空气轻会上升,周围的冷空气就会流动作补充,这样就形成了热空气上升,冷空气下降的流动现象。

第三,热辐射。除了以上求说的几种传递方式,还有一种不依靠任何物体而直接向四周发射热的传递方式即辐射。就好比太阳,利用自身的热度向四周发散传播热。

在寒冷的冬天,不论是取暖的家用电器还是一些取暖的小物件比如热水袋,都是利用热传递原理来实现温度升高、防寒取暖的。

本文由山东省威海市凤林学校二级教师刘欢进行科学性把关。


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