登陆注册
47678200000020

第20章 不同颜色之中的热学

黑和白的热效应

两个完全相同的玻璃瓶,把其中的一个外面涂上黑色,另一个外面涂上白色。然后装进质量相同、温度相同的冷水,并各插入一支温度计,放在太阳下面晒。过一会儿即可发现,温度计的读数不再相同了,放在黑色玻璃瓶里的温度计指示的温度较高。这说明:黑色物体比白色物体吸收辐射热的本领强。

把这两个瓶里的水倒掉,重新换上质量相同、温度相同的热水,放到冷藏室里,过一会儿又可发现,两支温度计的读数又不相同了。这一次,放在黑色玻璃瓶里的温度计具有较低的读数。这说明:黑色物体比白色物体向外辐射热的本领强。

上面的两个实验告诉我们,热辐射与物体颜色的深浅有关。颜色越深的物体,吸收或者辐射热的本领越强;颜色越浅的物体,吸收或者辐射热的本领越弱。

炎热的夏天,人们喜欢穿白色或浅色的衣服,严寒的冬天,人们喜欢穿黑色或深色的衣服,就是为了适应不同的气候。

我国西北的高山上终年积有冰雪,山下却经常干旱。新中国成立后,政府便派飞机飞到雪山上空,撒下大量的碳屑,给白雪披上黑装,太阳一晒,冰雪就会融化,汇成水流,流下山来。

近年来,太阳能热水器得到了广泛的应用,它可以利用阳光为人们提供热水。这类装置虽然形式不同,但却有共同的特点:都有一个黑色的采热器。

冬天取暖的火炉涂成黑色,是为了增强火炉向周围辐射热的本领。为了降低幻灯机、变压器的温度,也常常把它们涂成黑色,以增强它们向外辐射热的本领。

宇宙空间没有大气,宇宙飞船只能靠辐射与外界交换热量,因此飞船“外衣”的颜色必须精心选择。一般飞船的外表面都涂成银白色或浅蓝色。当有阳光照射时,由于涂上这种颜色,可以防止飞船温度急剧升高;当没有阳光照射时,又可以起到减弱向外辐射热的作用。在飞船内表面,都涂上黑漆,由于黑色物体吸热和放热的本领都大,这样,卫星向阳面的内侧,因温度较高,容易放热;同时,卫星背阳面的内侧,因温度较低,容易吸热,整个舱内的温度就会比较均衡了。

夏天穿黑袍子的贝都因人

在炎热的夏天,应该穿白色的衣服还是应该穿黑色的衣服?似乎人人都知道当然应该穿白色的衣服。可是生活在沙漠中的贝都因人,却世世代代都穿黑色的袍子度过夏天。贝都因人这件反常的事情,引起了科学工作者的兴趣。他们在阳光下进行测试,黑色袍子表面温度(47℃)比白色袍子表面温度(41℃)要高,同时黑色的东西更容易吸收阳光的辐射。

他们又测了地面附近空气的温度,那里是38℃,这个温度比袍子里空气的温度要低一些。这就是说,无论是黑袍子还是白袍子,里面的空气温度比地面附近空气的温度都高。这样就会发生对流现象,袍子里的热空气上升,周围的空气来补充,袍子里面形成由下而上的气流。

贝都因人穿的袍子非常肥大,不会妨碍气流流动。由于黑袍子里的空气和地面空气的温度差比白袍子里的大,对流也比白袍子里强一些。对流产生的气流把衣服表面传来的热量带起,并加速了汗水的蒸发。所以穿黑袍子的人比穿白袍子的人觉得更舒服一些,贝都因人也许早就知道这个道理。对流可以算是最古老的知识,但是使人感到意外的是,至今还没有人详细而定量地列出对流计算方程。科学界虽然涌现过无数聪明才智的人,但是谁也没有最后解决这个问题。对流在许多领域里的应用,还等待人们去发现。在地壳内部,对流使海底产生一系列的裂变;岩浆的对流驱使着大陆慢慢飘动;在太阳上对流引起光球层激烈的运动;在盐湖里,特殊的对流过程,使人利用盐湖收集太阳光,提供大量电能……“双鹰2号”的白衣黑裙1978年8月间,三位美国飞行家乘坐一只名叫“双鹰2号”的大型充氦气球,飘行万里,首次成功地横渡了大西洋。“双鹰2号”的制作者们精心地设计了它的套袋。他们把球体的上半部分涂成银白色,下半部分涂成黑色,远远望去,就像穿上了白衣黑裙。白天烈日当空,气球吸热后体积变大,就会上升。银白色的上衣将太阳的大部分热反射出去,可以防止气球升得过高而发生危险。到夜晚,气温降低,气球收缩,又有可能急剧下降,落到海里。但是,夜晚海水的温度比气温要高,所以黑色的裙子能够尽量地吸收海面辐射的热量,避免气球的温度下降太多。这身不被人注意的白衣黑裙,对于保证气球的正常飞行,起了重要作用。飞到太空去的宇宙飞船,更要考虑在飞行的时候,向阳那面的温度会高到100多摄氏度,背阴那面的温度却要低到零下200多摄氏度,高低相差300多摄氏度。有什么办法来调节这悬殊的温差呢?你或者会说就像“双鹰2号”气球那样,把飞船向阳的那一面涂成白色,背阴的那一面涂成黑色,行不行呢?不行。因为飞船和气球不一样,它的向阳面和背阴面要时常变换。而且如果没有可吸的热,黑色将会起着很快向外散热的作用呢!

飞船飞行器

科学家们为飞船设计了合适的衣服:在飞船壳体外表面,整个都涂上一层蓝色或银白色的涂料。阳光在它上面的时候,可以防止温度剧烈升高;它背向太阳的时候,白色又可以起到减少向外散热的保护作用。在飞船壳体的内表面,都涂上了一层黑漆,就像一层黑色的衣服里子。由于它吸热和散热的本领都比较大,可以使壳体内部温度高的那一面的热量大量释放出来,同时使温度低的那一面大量把热吸收进去。这能使舱内的温度保持均衡。

黑色和白色,深色和浅色,不仅把我们的生活点缀得绚丽多彩,而且在很多地方默默地帮助我们工作。

黑色吸收热量多的奥秘

表面一黑一白,大小相同的两块金属都加热到500℃,哪个辐射的能量多?是黑色的。设想你有一个密封的盒子加热到500℃,盒内一半衬有表面是黑色的金属,一半衬有表面是白色的金属,两者不接触,它们只有通过辐射交换热量。一部分热量由黑金属块辐射到白金属块,一部分由后者辐射到前者。这两部分必定相等,否则散发热量多的一边将很快变得比另一边冷。能量自动地由低温处流向高温处是不可能的。表面是黑色的一侧,能把所有的辐射到它上面的热量都吸收,若物体温度保持恒定,它将辐射出同样多的热量——物体表面吸收的热量与其放出的相同。

我们知道一个好的吸收器必定是一个很好的辐射器,一个好的反射体却是一个很糟的辐射体。在白色表面上,对于辐射到其上的热量大部分将被反射,而只吸收一小部分。因此它辐射的热量也少。黑白表面之间的能量流是相等的,因为白色表面辐射较少是由它反射较多热量来补偿的。由此我们得出在500℃时,黑色金属比白色金属辐射的热量多。这便是为什么好的散热器表面总要涂成黑色的缘故。

散热器

另外,如果白色表面被破坏了,它的反射能力就会减弱。相应就会吸收更多的辐射。如果我们将白色表面破坏得使它的反射能力和黑色表面一样,这样它对热辐射的吸收应该同黑色表面一样。它就和黑色表面起一样的作用,这就意味着它应和黑色表面有一样辐射能量。我们是怎样改变白色表面的呢?我们在白色表面上刻下许多划痕,当划痕很深时,它们就像小空腔一样起到能隔住进入其中的辐射作用。大部分进入空腔的辐射是不能被反射出来的,它们最终被吸收了,空腔起了辐射陷阱的作用。事实上,无论空腔是由金、银、铜、铁,还是碳制成的,它们的效果都如同黑色的空腔。

同类推荐
  • 快乐心灵的哲理故事(青少年快乐阅读系列)

    快乐心灵的哲理故事(青少年快乐阅读系列)

    为了全面提高广大中小学生的知识基础,培养阅读的兴趣和爱好,这套课外读物主要包括有关成长、生命、神童、亲情、爱心、感恩、母爱、父爱、心态、美德、人格、幽默、思维、习惯、励志、真情、名人、英雄、语文、数学、名著、唐诗、地理、历史、美术、音乐、文学、电影、谜语、哲学、哲理、信仰、智慧、文明、发现、科幻、推理、侦探、战争、探险、惊险、财富、时尚、神话、民间、公主、医学、天文、寓言、建筑、名胜、海洋、奥秘、奇趣、植物、动物的故事,既有一般的故事,也有知识故事,这样,把阅读故事与掌握知识结合起来,就能扩大阅读的深度和范围,这正是设计本套新课标课外读物的最大特色。
  • 青少年应该知道的力

    青少年应该知道的力

    本书详细介绍了各种力的运动规律、几种比较常见的力、力学的扩展等方面的知识,让广大青少年朋友们更全面地了解力,为学好物理学奠定基础。
  • 奇妙小百科(插图拼音读物)古代的冰激凌

    奇妙小百科(插图拼音读物)古代的冰激凌

    “奇妙小百科”是一套结合了科普认知与小故事的加拼音图谱百科丛书。它特别为2-6岁细节敏感期孩子设计。丛书目前包括地球的肚脐眼、蝴蝶仙子与飞蛾、螺壳里的月亮、尖顶瓶与贝壳、天上星星哪里来、突破世界的尽头、消失的夏天、会冒烟的树、月亮上的外星人城堡、古代的冰激凌、古代的冰激凌、小脚丫游世界十二本书。
  • 影响孩子一生的44个英雄故事

    影响孩子一生的44个英雄故事

    《影响孩子一生的44个英雄故事》分为“中国神话中的英雄”、“中国民间传说中的英雄”、“希腊神话中的英雄”三部分,具体收录了《拉祜族英雄扎努扎别》、《希腊第一勇士阿基里斯》、《墨勒阿革洛斯的悲惨命运》等故事。
  • 600个脑筋急转弯

    600个脑筋急转弯

    本书根据儿童的理解能力和接受能力编写,内容分为认知思维、应变思维、想象思维、逻辑思维、发散思维、创新思维、幽默思维、趣味谜语等八章。
热门推荐
  • 素龙吼天

    素龙吼天

    一次全球性的灾难突然出现,从此人类的历史进程发生了翻天覆地的改变!故事的主人公名叫“石头”,他以一个化学类的屌丝身份竟然莫名其妙地卷入到了无穷无尽的纷争之中,为了保护家人、守护信念,前面即使是悬崖峭壁也勇往直前!各位看官且看热血的青春如何被点燃!!!
  • 十年情深终不负

    十年情深终不负

    “我喜欢你,陈嘉庆,你喜欢我吗,哎呀,我不管你喜不喜欢我,我喜欢你就行。”“嘉庆学长,黑凤梨,日常一告白,记住了,你被我锁定了哟。”“农夫山泉有点甜,不爱嘉庆有点悬。”“春风十里,爱你万里。”……日常一告白。赵嘉笙喜欢了陈嘉庆十年,追了十年,终于磨化了冰块,可她不知,陈嘉庆爱了她十年。待陈嘉庆功成名就之际,全网告白,狗粮喂饱了全网粉丝。【倒追】【陪伴是最长情的告白】
  • 影后不配谈恋爱

    影后不配谈恋爱

    苏黎蕴作为s国最年轻的影后,身材不差脸蛋完美,怎么就没有一个男朋友呢?这是粉丝们都想不通的问题。苏黎蕴也在节目里面谈个这个问题。主持人:黎蕴的择偶标准是什么呢?可以和我们说说嘛?苏黎蕴:高富帅,温柔,没绯闻。符合标准的人也不少,粉丝们找了这么多苏黎蕴也没回应。这位影后官宣后,粉丝们:?_?这也太有钱了吧?!而且还是姐弟恋?!黑粉们:她会被甩的,毕竟只看中了别人的钱。林祁渡:会一辈子的,无论如何。
  • 盛世凰天

    盛世凰天

    谁说女子不能做太子,她偏要做,而且还要做的风生水起;权贵门阀盘根错节,我就要打破这个局面;中原地分三国,大一统才是正解;这些都做完了,那她就可以好好做昏君了。
  • 潺凉

    潺凉

    穷极一生看人情冷暖,柳暗花明心却还在流浪
  • 我与我的狂歌行

    我与我的狂歌行

    有机会,无意间创造出了女性的自己。进入神秘世界,黑暗的人生中有了活下去的理由,是变成地狱的魔鬼,还是天堂的神明?女性的自己,到底是什么来头?对自己变态的执著?又是为了什么?这里是动漫的轮回;这里是地狱的开始;这里是变强的开端。世界一:约战(未完结)世界二:进击巨人(继续中)……
  • 邪王的懒妃

    邪王的懒妃

    懒人系列终回本:常言,偷得浮生半日懒。当不能偷得浮生又想懒时怎么办?当然是光明正大地懒啦!从小懒到大的庄书兰就是这样想的!当前世成为记忆时,庄书兰更是决定将这懒人做到底。管他冷嘲热讽也好,闲言碎语也罢,她庄书兰不会因此而改变!且看懒人如何笑傲官场沉浮,冷看朝野纷乱!————情景一:“美男,来,给本姑娘笑一个!”一手托起某男精致的下巴,拇指轻刮着脸颊,“啧啧,这肌肤,比姐姐我的还要好!哎!平日里用的是哪个牌子的保养品啊?”……某男呆状,第一次有种叫耻辱情绪袭上了心头——他居然被一个还未并笄的小女孩子给调戏了!情景二:“跟了本宫,他日你就是一国之母,光宗耀祖!”某男拦下某女,半带着威胁地喝着。“光宗耀祖这件事,不归臣管,你去找别人吧!”轻弹去不知何时落在肩膀上的树叶儿,微微一笑,“时辰不早了,臣得回府休息了!”情景三:“你想从这游戏中退出?”媚眼一抛,却让人不寒而颤。“我还有权力说不吗?”某女惨淡一笑,带着狡黠,“既然是你将我带入这游戏中,你怎么可以置身事外?所以,我们成亲吧!”情景四:“……新娘请下轿!”第一声,无人答应……“请新娘下轿!”第二声,还是无人答应……“请新娘子下轿!”直到第三声时,轿里忽地传来慵懒的声音,“呀!我怎么睡着了?四儿,现在什么时辰?为何迎亲的轿子还不来?”————〖精采多多,敬请期待。〗————懒人系列:总裁的懒妻帝君的懒后懒凰天下风流佳人系列:风流女画师新坑:轻松+现代+都市+网游+青梅+竹马=恋上恶男友情链接:逍遥王爷的穿越妃本色出演绝焰煞神
  • 向前进

    向前进

    这是一个关于理想、奋斗和成长的故事。“傻根”“阿炳”“许三多”,谁才是真正的王宝强?一个农村孩子八岁时的梦想,在十六年后变成了现实。这不是传奇,为了这个梦想,他在少林寺学艺六年。为了这个梦想,他在北影厂的门口蹲候三年,只为有一个说台词的角色。为了这个梦想,他在工地上搬砖、运沙,挥汗如雨。为了这个梦想,他和所有一样有梦想的年青人一样,离开家乡,走在奋斗、成长的路上。他用十六年,完成了这个青春时代的奋斗史。他用不抛充不放弃的精神制造了一个喧器时代的梦。每个梦想皆能成真。王宝强独家陈述关于命运,关于机缘,关于成长,关于情感,关于亲情的全方位思考。
  • 无敌科技

    无敌科技

    人类与外星文明的精彩碰撞,波澜壮阔的文明史诗。预言之中的天选之子,脚踏着遍地的荆棘走向属于王冠的荣耀。世界终结走向黑暗,他将高举王的旗帜,独自面对末日的审判。
  • 都市圣瞳

    都市圣瞳

    欢迎来到萧凡的世界!让我们一起去体验不一样的传奇人生。