物理教科书将被改写,科学家发现了一种前所未有的热传递方式
综述
物理学中有很多的定律和理论 , 因为在很长的时间里都没有发现能够挑战其权威性的反例 , 所以也就成为了人们眼中的铁律 , 就像太阳东升西落一样 , 是绝对不可能有错的 。
不过有些时候 , 技术的进步可以从一些新的角度对这些铁律形成挑战 , 比如我们接下来要讨论的这个的例子 , 科学家在真空当中发现了一种前所未有的热传递方式 , 可以让热量的传递不仅限于传统的几种途径 , 一些人也据此认为 , 物理教科书也应该被改写了 。
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热传递
说到热量的传递 , 我们大概都还记得这样一些关键词 , 温度差、从高到低和三种方式 , 虽然这些特别划定的名词看起来似乎让人觉得陌生 , 但实际上它们广泛地存在于我们的生活当中 , 温度差很好理解 , 就是温度值上存在高低之分的现象 。
就我们的日常生活来说 , 这个差距一般不会太大 , 但是我们却可以清晰地分辨出来 , 比如是热水还是冷水 , 是天冷还是天热 , 而当冷热两种感受同时存在于一个情境当中的时候 , 就很有可能会出现传递的现象 , 尤其是二者之间形成接触之后 。
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最简单的例子 , 冬天的时候一些人很容易出现手脚冰凉的情况 , 而另外一些人却能像火炉一样持续保温 , 这时候如果两只手靠在一起 , 就能让温度从热的一方传到冷的一方 , 这也就是从高到低的意思 , 意思是温度只能从高的一边去到低的一边 , 但是反过来却不能做到 , 这也是热传递的基本性质 。
热传递还存在于其它一些我们看不到的地方 , 比如大气、太空 , 而它们所采用的方式又是不一样的 。
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就目前的物理研究来说 , 热传递被认为包含三种最根本的方式 , 分别是传导、对流和辐射 。 首先是热传导 , 它本质上是通过粒子层面的接触和位移等实现的能量转移 , 大部分的固态物体都是通过这种方式来传递热量的 , 当然在气体和液体当中也会部分用到 。
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对于固体来说 , 它的导热能力好坏有很多影响因素 , 比如它本身的材质 , 所处环境的温度 , 当时的大气压强等等 。
比如从材料上来看 , 金属的导热能力就是固体当中最强的 。
热辐射跟传导不一样 , 它所依靠的不是分子 , 而是电磁波 , 这种辐射也不是某种物质特有的 , 只要是能被称得上是有温度的物体 , 都是存在热辐射的 , 而且这个温度值越高 , 辐射也就越强 。
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跟传导不一样的是 , 热辐射不需要传播介质 , 甚至可以在真空中完成整个传递的过程 , 我们所获的太阳光就是这样来到地表的 。
【物理教科书将被改写,科学家发现了一种前所未有的热传递方式】最后一种热对流 , 与其说它是传递 , 不如说它是位移 , 这种传递形式特别限于流体物质 , 由其中的质点来担任整个传递的使者 , 不过在实际的应用当中 , 对流通常会伴随着传导一起来完成 。
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真空声子传热
按照中学物理教材的说法 , 这三种方式就是热量传递的全部内容了 , 但是就在2019年 , 一项新的研究却打破了这一陈规 , 科学家找到了第四种热量传递的方式 。 这项研究来自美国加州大学的伯克利分校 , 主题是真空声子传热 。
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