生活小知識：熱能的轉化

　　熱學小知識：熱能的轉化

　　文章摘要：在多數(shù)發(fā)電廠附近，你會看到冷卻塔將熱水放入河、湖或流灣中。原因是熱能無法百分之百地轉化為電能，必定要浪費掉一部分熱能（在水電站這種浪費可以忽略），因為除了很小量的摩擦外可以認為落水的機械能可以全部轉換成電能。…

　　如果你用一定燃料（煤油、天然氣或煤）燒爐子而獲得的熱量是X；如果同樣多的燃料在發(fā)電廠燃燒，由此發(fā)的電全部通過電爐來加熱你的房間。

　　電爐此時：產(chǎn)生的熱量遠遠小于X，因為熱量不可能完全轉換成電能。

　　在多數(shù)發(fā)電廠附近，你會看到冷卻塔將熱水放入河、湖或流灣中。原因是熱能無法百分之百地轉化為電能，必定要浪費掉一部分熱能（在水電站這種浪費可以忽略），因為除了很小量的摩擦外可以認為落水的機械能可以全部轉換成電能。

　　為什么傳到冷卻塔、河中的熱量不能通過循環(huán)再回到動力廠的鍋爐里呢？因為熱量自己是無法由低溫物體轉移到高溫物體的，而鍋爐溫度總是遠遠高于廢熱的溫度。

　　為什么不用熱泵迫使廢熱進入鍋爐呢？因為熱泵工作要消耗能量。在消耗多少能量呢？至少與動力廠在產(chǎn)生這些廢熱所耗的電相等，于是也就沒有什么剩余的電力供輸出了。

　　蒸汽機

　　首先，為什么會有廢熱產(chǎn)生呢？因為在蒸汽機或汽輪機中，汽體必須膨脹以推動機械活塞或汽輪葉片。汽體膨脹時它的溫度降低，如果汽體能夠膨脹到使其溫度降為絕對零度，那么全部熱能就都用來作功了。但實際上，它并不能比外界溫度低（約為絕對溫度300度），因此，你無法利用全部的熱能。

　　下面這種方案如何？你可以使蒸汽膨脹后變成水，再將熱水放回鍋爐。這樣做還會有什么損失呢？你會認為沒有損耗了，因為似乎有了一個閉合的循環(huán)，但你錯了。首先，蒸汽膨脹作功推動活塞時要耗掉一部分能量，當然這正是你所需要的`，因此我們算它是能量損失。浪費在下面：蒸汽膨脹直到溫度降為100℃，這時機器內部壓強與外界大氣壓相同，它不能再膨脹了。

　　這時它還不是水，而是100℃的蒸汽冷凝成100℃的水必須排除冷凝時釋放的潛熱。100℃的蒸汽變成100℃水時，溫度不變，卻有很大一部分熱量放出，這一部分熱量不能回到鍋爐，因為它的溫度僅100℃，而鍋爐的溫度卻遠遠高于它。冷凝的潛熱成為廢熱，太糟糕了，為什么鍋爐的溫度一定要高于100℃呢？因為100℃蒸汽的壓強未超過大氣壓強。

　　當你為電熱器付錢時，你不僅要為加熱你的房間的熱量付錢，還要為加熱河流、大海和天空付錢。

　　熱學小知識：無需燃料的船

　　文章摘要：一艘船是否可以不需煤或石油，采用下面的方法加熱鍋爐并帶動自身前進。將溫暖的海水抽進來，從中吸取熱量并集中到鍋爐，然后將冷卻的海水排入大洋。如果從水中吸收的熱量足夠多，那末排出的'海水很可能結成了冰。這種無需燃料的船存在嗎？答案是否定的�！�

　　思考一下這個問題：一艘船是否可以不需煤或石油，采用下面的方法加熱鍋爐并帶動自身前進。將溫暖的海水抽進來，從中吸取熱量并集中到鍋爐，然后將冷卻的海水排入大洋。如果從水中吸收的熱量足夠多，那末排出的海水很可能結成了冰。

　　第一個問題是：這種設想違反能量守恒定律嗎？

　　答案是否。

　　上述設想并不違背能量守恒，因為鍋爐里的熱量是從設想的海水那兒得來的，我們并未創(chuàng)造能量，只是使能量由一個物體（水）轉移到另一物體（鍋爐）而已。

　　第二個問題：這種設想可行嗎？

　　答案仍是否。

　　如果它可行，我們早就這樣做了，但我們發(fā)現(xiàn)這種情況在我們的生活中是不可能發(fā)生的。物理定律是從人類的總體經(jīng)驗中總結出來的。這類過程不可能發(fā)生的結論來自熱力學第二定律。熱量總是由高溫處傳遞到低溫處，它自己無法從溫暖的海水里轉移到溫度高得多的鍋爐里，如同一個球不可能自己向上滾一樣。熱量可以在外力作用下由低溫處轉移到高溫處——冰箱便是如此。但迫使熱量由低溫處轉移到高溫處需要能量，且這個能量必定大于鍋爐獲得的能量。

　　船的世界就是海面。如果整個世界溫度相同、那么無論溫度多高，無論這個世界上的熱能有多少，都無法將其變?yōu)楣Α?/p>

　　熱學小知識：溫度有條“底線”

　　文章摘要：有了溫度計，人們可以更深入、更準確地研究熱。最初，科學家們認為熱是一種單獨存在的物質。這個理論被稱為“熱質說”。這種說法把傳熱過程看作是“熱質”的流動過程，并且產(chǎn)生了“熱質守恒定律”。這種學說沒法解釋摩擦生熱，所以一直受到挑戰(zhàn)�！�

　　“布莫讓星云”是宇宙中已知最冷的地方

　　有了溫度計，人們可以更深入、更準確地研究熱。最初，科學家們認為熱是一種單獨存在的物質。這個理論被稱為“熱質說”。這種說法把傳熱過程看作是“熱質”的流動過程，并且產(chǎn)生了“熱質守恒定律”。這種學說沒法解釋摩擦生熱，所以一直受到挑戰(zhàn)。

　　1798年，英國物理學家倫福德通過摩擦生熱的實驗提出熱是物質的一種運動形式。1799年，英國科學家戴維的冰摩擦生水的實驗更推翻了熱質說。

　　現(xiàn)在，科學家已經(jīng)確認熱不是一種單獨的物質，而是物質內粒子無規(guī)則運動造成的現(xiàn)象，而溫度正是度量這種無規(guī)則運動強度的方法。所以，我們可以這樣粗略地理解溫度：溫度高就說明物質內粒子無規(guī)則運動速度大，反之說明物質內無規(guī)則運動速度小。實際上，物質內粒子的運動速度并不相同，溫度是“粒子運動激烈程度（動能）平均值的一個指標”。它是一個相當不容易理解的概念。

　　根據(jù)溫度的定義，無論是攝氏溫度還是華氏溫度，它們的'“零度”都不是真正的“零度”。因為在此溫度下物體的粒子還在做著相當激烈的運動。那么，溫度有沒有最低值呢？科學家認為，這個最低溫度確實存在，被稱為“絕對零度”，它等于-273.15℃.過，宇宙中沒有什么地方是絕對零度，因為只要有物質，多少會受到周圍輻射等因素的作用而產(chǎn)生粒子的運動。宇宙中最冷的天體“布莫讓星云”（Boomerang Nebula）的溫度是-272℃.

　　同時，根據(jù)熱力學第三定律，熱量只能從溫度高的物體傳到溫度低的物體，要使物體降溫到絕對零度，只能用低于這個溫度的物體來吸取它的熱量，這肯定是不可能的，所以人工也沒法制造出絕對零度�，F(xiàn)在，科學家只能制造出比絕對零度高出10-10攝氏度的低溫。有“絕對零度”，就有“絕對溫度”。絕對溫度以絕對零度為零度，溫度間隔和攝氏度一樣，其單位是開爾文（K），絕對溫度等于攝氏溫度加273.15.

　　熱學小知識：熱帶氣候

　　文章摘要：太陽升起時，氣溫漸高，空氣就能容納更多的水汽，于是水就蒸發(fā)進入空氣中，此時，露水以及身上的汗水也就蒸發(fā)進入空氣中，這使你感到干燥而涼爽——但為時不長，天氣將又是高溫而悶熱了。這是為什么呢？…

　　新奧爾良及海灣地區(qū)的夏季氣候高溫而濕潤，在這種氣候里，一天中什么時間最舒服？答案是：太陽初升后氣溫略有上升時。

　　熱帶氣候不舒服的主要原因是潮濕。汗從你的皮膚上蒸發(fā)掉要帶走一些熱量，而使你降溫，而如果空氣非常潮濕，其中水汽已飽和，那么汗就要留在你的皮膚上。一立方米空氣所能含有的水的克數(shù)由氣溫決定，高氣溫時空氣能含的水分更多些。太陽落山后，氣溫逐漸降低，空氣所含水的能力減小，這種時候的空氣不利于你身上的.汗水的蒸發(fā)。當氣溫降得更低，空氣中的水汽便會冷凝出來，這就是夜晚的露水。

　　太陽升起時，氣溫漸高，空氣就能容納更多的水汽，于是水就蒸發(fā)進入空氣中，此時，露水以及身上的汗水也就蒸發(fā)進入空氣中，這使你感到干燥而涼爽——但為時不長，天氣將又是高溫而悶熱了。

　　為什么蒸發(fā)可以降溫？因為液體中分子運動速度不同。例如，在20℃水中，水分子并不都是20℃，有些是30℃，有些是20℃，也有些是10℃，平均溫度是20℃，哪種分子首先蒸發(fā)呢？運動速度快、或者說熱的分子，如30℃的，這樣就降低了平均溫度的等級。留下的是20℃或10℃的分子，平均溫度或許就降到15℃（這由液體中不同溫度的分子相對數(shù)量決定）。因此，當高速或高溫分子離開后，剩下的液體平均溫度就降低了。

　　熱學小知識：熱望遠鏡

　　文章摘要：將溫度計的水銀球插入襯有鋁箔的咖啡紙杯中，這就制成了一架熱望遠鏡。在一個涼爽干燥、晴朗的夜里，先將望遠鏡指向天空，讀出溫度，然后再將望遠鏡指向地面，也讀出溫度。你的結果表明：地面比天空熱。…

　　將溫度計的水銀球插入襯有鋁箔的咖啡紙杯中，這就制成了一架熱望遠鏡。在一個涼爽干燥、晴朗的夜里，先將望遠鏡指向天空，讀出溫度，然后再將望遠鏡指向地面，也讀出溫度。你的結果表明：

　　地面比天空熱；

　　夜晚，地面將白天獲得的`熱量輻射回到空間中去。（否則，地面將一天比一天熱）。當熱望遠鏡向下指時，一部分由地面回到天空中去的熱輻射（紅外線輻射）就進入其中，而當它指向天空時，是收集不到這種熱輻射的。

　　順便講一下，外層空間的溫度僅高于絕對零度4度，僅有溫度計和咖啡紙杯是無法測出這種低溫輻射的。首先測出此溫度的實驗工作者，由于他們的努力而獲得了諾貝爾獎。

　　熱學小知識：關上加熱器

　　文章摘要：冬季，如果你要離開家約一刻鐘去買東西，為了節(jié)約能源，你最好關閉加熱器。就像關掉龍頭后再次給有洞的水桶充水所需水量小于保持水面不變所需水量一樣，再次加熱已冷卻的房間所需熱量小于保持室內溫度高于室外溫度所需熱量。所以請隨手關燈，在你離開家時，別忘了關上加熱器�！�

　　冬季，如果你要離開家約一刻鐘去買東西，為了節(jié)約能源，你最好關閉加熱器。

　　當外界很冷時，你的房子總是在丟失熱量，如果它不損失熱量，你只需加熱一次房間就可以永遠保持溫暖，加熱器是用來補償損失的熱量，那么損失的熱量是多少呢？這由房子的保溫性能和外界的寒冷程度來決定。房子內外溫差越大，降溫速度便越快（這是牛頓的冷卻定律：降溫速度正比于溫差）。

　　你離開家以后，保持房內暖熱所失去的熱量多于房內溫度較低時失去的熱量。與外界相比，屋內溫度越高，它損失熱量的'速度越快。當然，沒有溫差就不需要供熱。

　　我們可以形象地將房子想象成有許多小洞的水桶，桶內水面高度代表室溫。桶內水面越高，水在洞口的壓力就越大。水流速度就越快。保持高水面每分鐘所需的水量大于保持低水面所需的水量。顯而易見，如果我們要節(jié)約水，只需將水面降低。如果將水龍頭關閉，哪怕是很短一段時間，不就能節(jié)約更多的水嗎？只要稍微想一下便會發(fā)現(xiàn)，將水龍頭完全關閉后，在需要時再次充滿它，所需水量比保持同一水平面和以相應速度漏出的水量要小得多。當桶內水量為零或接近于零時，水面升得很快，因為此時流入量大于漏出量，直到流入量和漏出量相等時，水面就保持不變了。

　　因此，就象關掉龍頭后再次給有洞的水桶充水所需水量小于保持水面不變所需水量一樣，再次加熱已冷卻的房間所需熱量小于保持室內溫度高于室外溫度所需熱量。

　　為了節(jié)約能源，要隨手關燈，在你離開家時，別忘了關上加熱器。

　　初中物理知識記憶口訣全攻略——電功率

　　電能的計量電能單位是焦耳（J），生活常用千瓦時（KWh）。

　　電能表測耗電能，用電等于計數(shù)差。1度=1KWh=3.6×106J600r/KWh表示每耗一度電。轉盤轉600圈。轉盤轉n圈，耗電n/600KWh.電功率消耗電能的快慢，電功率用P表示。1秒之內耗電能，叫這電器電功率。P等電能除時間P=u/t，電壓電流兩相乘P=UI.功率單位是瓦特，1（W）等1伏安，1W=1VA.已知p、t求耗能，W等于p乘t.電功率計算電燈電器有標志，額定電壓（U0）額功率（P0）。正常發(fā)光用電流，I等P0除U0，即I=P0/U0.電壓改變功率變，其中電阻是不變。遇見電器求電阻，R等U2除以P，R=U2/P.焦耳定律焦耳定律說熱量，三個因素有關聯(lián)。電流平方是關鍵，乘上電阻和時間。熱量單位是焦耳，損耗能量常用此。保險絲鉛銻合金保險絲，電阻較大熔點低。過粗燒線不保險，過細電路常斷電。選擇合適保險絲，千萬別用鐵銅絲。火線與零線火線L零線N，金屬外殼接地E.零線接地火有電，氖氣發(fā)光是火線，氖管電阻一百萬。手按筆卡尖接線，注意手指不碰尖。觸電事故先斷電，絕緣棒來挑起線。

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