今天，佳鴻君為大家科普一下一些日常生活中的熱力學(xué)應(yīng)用，希望對大家有些幫助和啟發(fā)。
為什么被子經(jīng)過太陽照曬和拍打后，會變得更暖和？很多人都有這個習(xí)慣，被子在用一段時間之后會經(jīng)常曬曬和拍打幾下，其實用熱力學(xué)來解釋是因為經(jīng)過太陽照曬之后使被子中的含水率降低，熱力學(xué)中含水率高不利于保溫。為什么還要拍打被子呢，拍打被子會使大量的空氣進(jìn)入棉絮空間，而空氣的導(dǎo)熱系數(shù)要低于棉絮的導(dǎo)熱系數(shù)，再加上降低了被子中的含水率，這樣使得棉被整體的導(dǎo)熱系數(shù)和含水率比太陽照曬和拍打前降低很多，被子的整體保溫效果會得到增強(qiáng)?？赡苡行┡笥褧?，既然空氣的導(dǎo)熱系數(shù)小于被子，那還要被子干什么，熱力學(xué)中還有一個熱對流傳遞，需要用被子阻隔熱對流。我們?nèi)粘５拿抟?，羽絨服等保暖服飾都是這個原理，大家冬天的時候可以多嘗試。熱力學(xué)中導(dǎo)熱系數(shù)越低，含水率越低，保溫效果就越好。
配圖-高硅氧纖維保溫棉
不知道大家有沒有發(fā)現(xiàn)冰箱里結(jié)霜的時候，日常耗電量會比沒結(jié)霜的時候多？這個時候是因為“結(jié)霜前”與“結(jié)霜后”冰箱發(fā)生的變化。冰箱的制冷主要是通過液態(tài)的制冷劑流減壓后汽化吸熱，在蒸發(fā)器中通過蒸發(fā)器的管壁傳遞熱量制熱空氣，降低冷藏室或冷凍室的熱空氣溫度，這是一個蒸發(fā)器的管壁和熱空氣的換熱過程。如果冰箱冷藏室或冷凍室的壁面溫度比較低時，熱空氣會遇冷凝華，直接從氣態(tài)變成固態(tài)，即“結(jié)霜”，所產(chǎn)生的“霜”在蒸發(fā)器和熱空氣之間形成了一個熱阻隔，因此要使得冷藏室或冷凍室達(dá)到相同的溫度，空氣壓縮機(jī)必須提供功率工作，這樣才能獲得溫度更低的制冷液，以及制冷液的汽化吸熱量。所以當(dāng)冰箱結(jié)霜時，會比沒結(jié)霜的時候更耗電，所以當(dāng)冰箱結(jié)霜后，大家及時清理一下，節(jié)省能耗，低碳生活，為大家共同的生活環(huán)境又貢獻(xiàn)了一份力量。
為什么入住新修的房子后感覺冷冰冰的？佳鴻君再次為大家解惑，剛剛蓋好的新房，裝修入住時會感覺很冷，而住老房子反而會感覺暖和點？這是因為新房和舊房的差別主要體現(xiàn)在建筑材料的含水率上。由于新房剛剛建好，其混凝土，還有各種涂料及裝修材料中都含有較多的水分，這些水分填充在磚瓦的孔隙中，使得墻壁整體的含水量較高。而住的老舊的房子，這些水分都得到充分的揮發(fā)。由于水的導(dǎo)熱系數(shù)(0.6W/(m•K))遠(yuǎn)大于空氣(0.026W/(m•K))，所以使得含水墻壁的導(dǎo)熱系數(shù)(1.0W/(m•K))大于干燥墻壁的導(dǎo)熱系數(shù)(0.35W/(m•K))。這就是為什么住進(jìn)剛修的新房子會有種冷冰冰的感覺。
在寒冷的北方地區(qū)，建房磚采用實心磚還是空心磚好？這個問題的解釋與問題1類似，主要問題在于空心磚中含有大量的空氣，而空氣的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于磚本身的導(dǎo)熱系數(shù)，而導(dǎo)熱系數(shù)越小，墻體的保溫效果就越好。因此，采用空心磚更能起到保溫的作用。在建筑設(shè)計方面，建筑保溫是一項重要的考慮因素。除了磚以外，其它的例如地面保溫、室內(nèi)墻體保溫、屋頂、外墻保溫，應(yīng)用非常廣泛。地板下鋪的擠塑板，外墻中的巖棉，這些都是重要的建筑保溫材料，這些材料往往具有多孔結(jié)構(gòu)，有些材料的孔隙率甚至超過99%，其目的也是利用空氣的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于固體，達(dá)到保溫隔熱的效果。
我們?nèi)粘Ｖ杏龅降母鞣N保溫小問題，其實都可以用我們的熱力學(xué)知識進(jìn)行解釋，如果大家遇到熱保護(hù)難題，可以聯(lián)系我們。