我们的1654_分卷阅读_727(2 / 4)

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  2.传导,发生相互接触的对象之间,同时不满足对流条件。固体之间、固体和流体之间都以传导的方式进行热量传递。热水澡可以让一个冻萎靡的人恢复活力。因纽特人也是这种散热方式。不同物体热传导的性能不同,金属一般都比较好。陶瓷、皮革相对差。热传导性能最好的是银,是铁的9倍。铝也不错,是铁的4.4倍。银做炊具,价格有些高昂,普通人用不起。不过用银作碗、盘子有个好处,可以杀死部分菌。铁,虽然传导性能不是最好,但胜在价格便宜量又足,所以我们做饭的锅多数都采用铁。铝轻又传热快,为什么不采用铝呢?铝表面有一层氧化膜,可以防止铝进一步氧化,阻止人体摄入铝。但刷锅的时候用铁刷子刮擦,烹饪时一些酸性物质都很容易破坏膜。所以炒菜锅基本用铁锅。高压锅一般炖烧煮,用铝制造重量轻,便于使用,同时不易破坏表面的氧化膜。人体需要很多金属,但铝不在其中,所以尽量少摄入铝。
  3.辐射,发生在不接触的对象之间。比如太阳通过辐射,给地球带来大量热。空气对流时,热空气进入高空,通过辐射的方式把热量散发到太空。并且所有物体,只要温度不是-273.15c,就向外辐射,区别只是辐射量的大小。辐射和对流是宇宙中最可行的热方式,比如太阳表面和内部采用对流方式,对外采用辐射方式。传导很少,因为宇宙中绝大多数可察觉物质都是流体形式存在。
  通常情况下,热传递都是多种形式共同作用。烧开水,热源和壶之间是传导和辐射,壶和水之间是传导,水之间是对流。冬天烤火,是辐射和对流。烧烤,是辐射和传导。
  热量产生有多种方式:燃烧、核反应、压缩、摩擦。通常我们做饭,使用天然气、液化气、煤炭、木柴、秸秆等等,燃烧产生大量热来进行。燃烧有温和的方式和猛烈的方式。像汽车发动机(烧油)、蒸汽机(烧煤炭)、做饭等类型的燃烧,是猛烈方式,燃料(被燃烧的材料)燃烧速度快,伴随着光、声等效果,产生出大量热。温和的方式就比如我们的身体。我们每天摄入一定量的食物,这些食物经过消化后变成身体组织可以处理的物质,在体会燃烧。产生的能量一部分用来维持我们的体温,保障我们的行动能力,另外一部分储存在细胞内。若这些物质消耗不完,多余的就以脂肪的形式存储下来,身体就慢慢发胖。所有动植物内部都是温和燃烧方式。现在航天飞机内部用的电池,很多都是燃料电池,通过燃烧氢气来产生电流,这种燃烧也是温和方式。太阳及其他恒星,都是通过核反应产生热,这是宇宙的普遍现象,燃烧是罕见现象。而在地球上,燃烧随时都在进行,而核反应发生在核电站、核试验、核攻击、核动力罕见等场所。和宇宙普遍情况截然相反,如同目前所知生命仅在地球上出现一样!一般情况下,固体和液体很难压缩,气体很容易压缩。自行车打气筒、握力橡胶圈,在多次使用后,都能感受到压缩产生的热。装甲车的实心轮胎,行驶时各部分都被循环压缩,长时间行驶后变得滚烫。摩擦产生热,是生活中普遍现象。最早的应用就是钻木取火,这种史前生火方式现在看起来虽然不便,却是人类从被动引火到主动生火的一个转变(因纽特人的传统生火方法就是钻木取火)。多数情况下,摩擦产生的热量虽然不多,但是带来很多麻烦。从工业革命开始,润滑油的广泛需求就是为了减小摩擦。
  思考:
  1.自然中的空气和水的对流广泛存在,户内主要是强制对流。厨房的抽油烟机、大厅的排风扇、楼房的中央空调,这些强制对流都要消耗电力。但自然对流可以用来发电,了解目前新能源状况,列举有哪些自然对流发电方式?
  2.去参加宴席,通常凉盘和热菜都有。观察碗、盘子,多数都用陶瓷材料。更早时期,木制餐具也曾广泛使用,为什么?另外古罗马时期,铅制餐具广泛使用,造成铅中毒情况很普遍。
  3.夜视仪(红外线成像仪),在晚上无可见光线时,可以观察周围环境情况,为什么可以呢?
  4.保温瓶保温,密闭性隔绝了热对流可能,软木塞和玻璃瓶胆内的近似真空降低了热传导,瓶胆内膜镀银(镁),阻隔了热辐射。在保温瓶里面灌半瓶沸水,如果立即塞上软木塞,很快软木塞会飞出来。如果等一会再塞上。时间长了,软木塞不容易取出。为什么?
  5.城市里面有大量热产生。工厂的烟筒、汽车的尾气、空调的排气口、厨房的灶台、我们的呼气,都贡献着热。城市内植被少,水泥建筑多,空气中废物多,太阳辐射更容易蓄积。最终造成整个城市空气平均温度比郊区高。这个称之为热岛。乡村里面也有类似效果,不过热岛小很多。什么情况下热岛效应更大?什么情况下热岛效应变小呢?
  6.有煤有丰富水资源的地方,经常有火电厂。其标志性建筑是冷却塔,侧面呈弧形,顶上是热气腾腾的模样。直接让这些热水冷却,浪费很大。在北方,冬天可以使用这些热水供暖。另外,热水可以用来增温,养殖热带鱼类,比如罗非鱼。这是一种性价比非常高的鱼类。
  7.不同的食物燃烧的热量差别很大,把固定重量的某物质燃烧产生的热量称为热值。通常食物中热值最大的是奶油,和无烟煤的热值差不多。花生的热值也很高,虽然比不上酒精,比松木高。白糖也不错,比松木稍差。令人意外的是瘦肉的热值很低,和大米饭差不多,大约是松木的四分之一。炒鸡蛋比煮鸡蛋热值高30%。可发现油脂含量高或油炸的食物,热值高。食物的热值高不等于营养高。并且食物热量太高,超出人体需求太多,身体就发胖。虽然人体维持体温和活动都需要热量,而人体本身的运转却需要其他类型的物质。营养丰富是指产生热量的物质、代谢必须的物质、保持防护能力的物质都有的食物,通常某一类食物营养不全,偏爱某种食物的话对身体可能不利,所以要搭配吃。粗加工的米面(热量、维生素)、蔬菜(纤维素、维生素)、肉类(动物蛋白)、水果(维生素、微量元素)、豆类(植物蛋白、耐久性淀粉)混合,并且肥瘦肉都吃。当食物类型单一时,会形成特定的饮食习惯。因纽特人很难获取植物型食物(蔬菜),无法以这种方式补充维生素。但他们吃的肉食热加工程度很低,内部的维生素并没有破坏,所以安然无恙。西方人吃的牛排经常是5分熟,或3分熟,带着血丝吃,可能也有这方面的习惯因素。
  8.冬天双手冰凉,用力互相搓,一会手热起来。是摩擦生热的结果吗?
  9.长途客车,尤其是在山路上运营的,在车里一般有个大水桶,持续向刹车片滴灌。为什么要这样做?
  10.在户外探险时,携带一张金属膜热量反射布是很有必要的。当衣服湿透失去保暖效果,需保温时,这张轻便的热量反射衣可以有效防止体温快速下降。
  梅乐芝经理的科普文章(六)
  第6节力与惯性
  前面几节,介绍了不同的力。力总是作用在某物体上,为了衡量力对物体的作用关系,需要对力的大小进行度量。而进行度量,则需要制定标准。前面我们给出了长度,温度的标准。现在要给出力的标准,但力是依附并作用在物体上,所以先要制定物体的标准,即物体如何体现自身存在的标准。
  对象在外因作用下,发生某些状态变化。对象体现自身存在的标准,就要体现抵抗外因的能力。那么定义对象的标准,就必须能衡量在外因作用下,对象保持原状态的能力大小。换而言之,与原状态相似程度大小。总之是衡量对象维持原状态的能力。现在我们把这个标准,称为惯性。
  我们看到,惯性定义是泛定义,并没有具体到某个特定对象。而惯性是和外因一同出现的,不存在没有外因对应的惯性。这样就建立外因与惯性的固定结合,这种结合可以称为模式。只要在使用前作出说明,你也可以命名结合为任意想到的名字。实际中,我们总是直接定义好惯性,其中蕴含着对应的外因。
  对象是某物体,外因是力,此时惯性是反映对力的抵抗能力,这就是通常狭义的惯性定义。对象是物体的温度,外因是热量,惯性就是反映温度对热量抵抗能力,命名为热惯性。对象是人的思维,外因是其他人的不同看法或思维方式,惯性就是人对不同看法的不接受程度,命名为固执。外因是不熟悉的情况,惯性是依然按照熟悉情况对待,命名为创造力缺乏。对象是人身体的健康,外因是疾病或不良状态,惯性就是身体对疾病的抵抗能力,命名为抵抗力。
  对于力为外因对应的惯性,使用质量衡量其大小,用英文字母m表示,单位是千克(公斤),用英文kg表示。现在我们谈论某物体的惯性,就可以用此物体的质量是多少来表述。这里是首次使用质量,前面对物体的描述中,使用重量描述!重量是地球对物体的引力大小,不是惯性的大小。当物体离地球很远时,引力就很小了。但是惯性不变!质量是物体内在属性,重量是物体在地球特定环境下受的力。在我们日常生活环境中,重量和质量在数值上有固定关系,以至于经常使用质量的单位来描述重量。比如买了2公斤(4斤)苹果,或者使用重量来代替质量。在前面我们引入密度时,使用的就是重量来代替质量。密度是一定体积内的质量,而不是重量。事实上我们在描述大小时,所有的重量都采用质量单位来描述。我们重新描述密度:
  密度(希腊字母p,发音)=质量(m)/体积(v)
  所有物质中密度最大的是金属锇(带臭味的金属),22.4克/立方厘米
  当物体的惯性概念引入后,所有涉及物体的概念就可以描述完备了。前面提出热量的单位:卡,1卡是1克水升高1摄氏度所需的热量。与密度概念类似,可引入热密度概念,称为比热。热量与质量及温度都相关,描述如下:
  比热(c)=热量(j)/[质量(m)温度(c)]
  水的比热就是1卡/(克c),是所有物质中最大的。
  在涉及人的思维世界时,就很难用这样精确的数值来描述。我们无法用什么公式或数值精确描述固执、创造力、抵抗力。当然可以给出一些评估数值,但这些与物理世界无关。
  力的基本单位是牛顿(n),以英国人牛顿的名字命名,因为他最早精确描述了力及其规律。使用熟悉的重量和质量对应来描述力的大小更易直观感知。在地球表面,1kg的物体重量是9.8n。粗略计算时,可当10n来对待。在讨论杠杆原理时,曾给出了1000斤力气这样描述。这对应的就是500kg,或5000n。
  牛顿最著名的推理就是万有引力定理。宇宙万物相互之间都有引力,仅仅是大小和方向不同。在地球这个局部环境下,就是重力。 ↑返回顶部↑

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