10.3.2热量的传递方式
自然界中存在着多种热量传递方式,除了辐射、分子传导、液体热交换外,还有因水的相变而发生的一种潜在热量传递的方式。
(1)辐射
辐射是通过电磁波的方式传递能量的过程,它不需要物体之间的直接接触,也不需要任何中间介质。辐射是热量传递的基本方式之一。物体的温度只要高于绝对零度就会发射辐射使其内能减少,从而使其温度下降,而物体接受辐射后内能增加,温度升高。
自然界的物体都处于自身不断向外发射辐射和受到外界物体投射来的辐射包围之中。辐射无时不有,无处不在,是自然界中最普遍的一种能量交换方式。物体吸收辐射产生热效应,吸收的辐射能不同,所产生的温度也不同,净辐射量也就不同。例如,冬天晒太阳就是为得到更多的太阳辐射,而夏天打遮阳伞则是为了减少投射来的太阳辐射能量。
(2)分子传导
当物体内部存在温差时,在物体内部没有宏观位移的情况下,热量会从物体的高温部分传到低温部分。此外,不同温度的物体互相接触时,热量也会在相互之间没有物质转移的情况下,从高温物体传递到低温物体。这样一种热量传递的方式被称为传导。传导是通过分子的运动来传递热量的,又称为分子传导。分子不停地做着布朗运动,速度极快,分子不断运动时,通过分子间互相碰撞,进行着各种属性的交换,完成热量的输送和传导。
(3)流体热交换
流体可以通过发生相对位移而进行热交换,空气热交换一般分为对流、平流和湍流三种。流体中温度不同的各部分之间,由于发生相对运动而把热量由一处带到另一处的热现象称为对流。空气对流运动有自由对流和强迫对流两种方式。一般地,白天当太阳照射地面,下垫面受热升温,下层空气温度高于上层空气时发生自由对流。而在迎风坡上空气被迫抬升的现象则是强迫对流。
流体的不规则运动称为湍流,也叫乱流。空气乱流是在空气层相互之间发生摩擦或空气沿凸凹不平的下垫面运动时产生的。当有乱流时,相邻空气团之间发生混合,热量也就得到了交换。乱流是空气热量交换的重要方式。
流体的水平运动称为平流。空气经常大规模地在水平方向上流动着,当冷空气流经暖的区域时,可使当地温度下降。反之,当暖空气流经冷的区域时,可使该区域的温度升高。平流对缓和地区之间和纬度之间的温度差异有很大作用,是水平方向上传递热量的主要方式。
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