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科普|“炙手可热”的原理——热传递

 zhb学习阅览室 2022-03-13

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为“热传递”。

热传递(或称传热)是物理学上的一个物理现象,是指由温度差引起的热能传递现象。热传递中用热量来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,逐渐感觉身体变热,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处到低温处传递。

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作传导。

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作对流。

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。除了以上所说的几种传递方式,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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