品信科普知識---熱傳播

我們知道熱是從高溫的物體，轉(zhuǎn)移到低溫物體的能量，但是熱是如何傳播呢？從生活經(jīng)驗和自然現(xiàn)象的觀察中，我們可以歸納出熱有三種傳播方式：傳導、對流、輻射。

輻射

熱的傳導和對流作用，都必須靠物質(zhì)作為媒介，才能傳播熱能。另一種熱的傳播方式完全不需憑借介質(zhì)，而能直接傳播熱能，稱為熱輻射。

太陽所發(fā)出的熱，經(jīng)過太空傳遞到地球，就是熱輻射的明顯例子。其實熱輻射是電磁波的一種，當這些電磁波被物體吸收后，物體便因此獲得熱能。換句話說，熱的輻射是以電磁波的方式來傳播能量，因此不需依靠任何介質(zhì)。

任何物體的表面都會連續(xù)不斷地輻射出熱能，也同時吸收周遭環(huán)境中物體所傳來的熱輻射能量。如果物體表面輻射出的熱能較吸收的多，則物體的溫度降低；反之，則升高。

消防員穿著銀灰色的防火衣，可降低吸收來自火焰的熱輻射，免于被灼傷。

儲氣槽外表漆成銀白色，容易反射太陽光，減少吸收來自太陽的熱輻射能量，以免烈日曝曬時，溫度過高。

電冰箱黑色的散熱片，因較易輻射，因此可提高散熱的效果。

物體表面在每單位時間內(nèi)所輻射出的熱能，和其表面溫度及面積有關(guān)：溫度愈高，表面積愈大，則所輻射出的熱能也就愈大。人體也會輻射出熱能，利用紅外線照相機對人體拍照，可以獲得人體表面各個部位的溫度分布。

物體皆會吸收與放出輻射能。輻射能的范圍涵蓋紫外線、可見光及紅外線等不同波長之電磁波，而被物體吸收或放射的大量輻射能之波長與其溫度有關(guān)。

人體之皮膚溫度恰是紅外線之愛，所以與體溫相接近之熱體均會發(fā)射紅外線，夜視鏡便是根據(jù)此原理設計的產(chǎn)物。又如燃燒的木炭，在低溫時放射紅光及紅外線，為紅色；溫度漸升別放出波長較短的光，故其顏色逐漸轉(zhuǎn)為黃色，最后呈白色之高溫狀態(tài)。

物體表面的熱輻射強度，除了與溫度有關(guān)之外，也和其表面的特性有關(guān)，例如黑色表面的物體容易吸收，也容易發(fā)出熱輻射；而白色表面的物體不容易吸收，也不容易發(fā)出熱輻射。

◎圖中的實驗顯示，本來內(nèi)部氣體壓力相同的兩個玻璃球泡，將其中之一的外表涂上黑色后，結(jié)果涂黑的球泡可吸收較多的熱輻射而使溫度升高，導致球泡內(nèi)的氣體壓力變大。

◎在陽光下，我們在夏天應穿淺色衣服比較涼快，冬天則應故穿深色以吸收較多熱能，達到保暖效果。

◎爐火上用來燒水的水壺或炒菜鍋，其底部皆粗糙且涂黑，以利吸熱，內(nèi)面則皆磨光，使內(nèi)部的熱反射回來，不致散失。

請問：

1.黑色杯子與白色杯子裝同溫、等量熱水，哪一杯降溫較快？

若是裝冰塊，哪一杯熔得快？

2.冬天內(nèi)衣應穿何種顏色較保暖？

想想看

1.家用窗型冷氣機背面有許多皺褶金屬片，其作用為何？

ANS：皺褶金屬片有很大的表面積，表面積愈大其單位時間發(fā)出的輻射量愈大，可使從室內(nèi)移出的熱量更快散到室外去。

2.評價看看房子的外表涂成白色還是黑色比較好？

ANS：應涂成白色較好。在白天時，白色外表較不易吸收太陽輻射而太熱；夜晚時，環(huán)境溫度較低時，不易輻射太多熱量而過冷。在太陽曝曬下，白色表面不像黑色表面容易吸熱而溫度高，造成油漆與房子材質(zhì)的變質(zhì)。另外，兩棟房子靠的近，若房子表面涂白色，光線反射進入窗子的量會較多，采光更好。

3.在無月的夜晚，用兩個以相同鋁箔封口的咖啡杯，分別朝向天空與朝向地面，經(jīng)過一段時間，何者溫度會較高？為什么？

ANS：朝向地面的咖啡杯溫度會較高。因為入夜后，地面溫度高于太空，地面會將白天從太陽處所吸收的熱輻射到太空去。因此杯口朝向地面的咖啡杯其鋁箔會吸收到更多的熱，又由于杯口密封，杯內(nèi)熱量不會因?qū)α鞫⑹?，而使此杯溫度維持較高。