人类世世代代生活在空气中，经历春夏秋冬的气温变迁，使用各种品牌的空调设备，改善各自的居住小环境。

基于能源消耗的各种空气加热器层出不穷。虽然效果确实管用，但其加热方法不见得是效率最高的。其实，真正使用效率最高的产品，至今尚未商品化。

干空气的主要成分是氮气（质量比占75.5%）和氧气（占23.1%），其次是氩1.3%。

真实的空气，或者称大气，永远含有水蒸气，且自然状态下处于准饱和状态。

标准状态下，1个大气压，室温25摄氏度，空气密度=1.184kg/m³。

考虑含水后的1立方米的湿空气，其中含水23克，含氮气876.8克，含氧气268.6克，氩气15克。修正后的质量百分比为：水2%，氮气74%，氧气22.7%，氩气1.3%。

考察气体的可加热性，要先从分析其吸收光谱特性入手。

空气中氮气、氧气、氩气在太阳光谱波段内，都是不吸收光子的，因而太阳光是根本无法加热干空气的。

从可见光、近红外延伸到远红外线，氮、氧、氩仍然对光子无动于衷，故常规的辐射加热方式，根本对空气中的主流成分无效。标准拉曼吸收光谱数据，可查有关手册，以应证对氮氧氩气的结论。

从近紫外到远紫外，氮气唯独对110nm光子情有独钟。可惜太阳光在波长110nm处的能量密度非常之低，且大部分在臭氧层被吸收。

即便紫外线加热可行，普通空气加热装置，也一定不会考虑用110nm远紫外线加热空气，因为人类皮肤被强紫外照射有致癌风险！

高空大气层并不因为离太阳近而比地表气温高。相反，海拔每增加1千米，气温递减6摄氏度。这一大气直接观测结果，进一步应证光辐射无法加热干空气。

造物主还真是关照人类，偏偏在地球大气中渗入对大部分光子能量都能吸收的水蒸气。

水蒸气除了大气窗口内的红外光子不怎么吸收外，其它的光谱能量照单全吸收，来者不拒。

空气中的水除了以水蒸气的形式存在外，还有一部分以非气态形式存在，例如水雾。而对非气态的水，就不存在大气窗口的感念，因为它对任何光子都是吸收的。

故而谈到大气中的水，通常用“水蒸汽”的概念取代“水蒸气”。

阳光普照大地的时候，空气中的水汽是唯一直接因光辐射而直接升温的物质。

这么说来空气就无法加热？日常生活经验显然不支持这种说法。

除了辐射加热外，还有一种常用的加热方式是对流加热。日常生活中的各种室内加热取暖装置，正是通过对流传热，使得空气被间接加热的。即取暖器先以辐射方式，加热空气中的水分、墙壁、地板、天花板、家具、人体等。之后，氮氧氩分子间接地被加热的水汽分子碰撞，以及被空间边界面碰撞，撞来撞去，氮氧氩气最后也慢慢升温了。

因而，室内空气太干燥的话，空气的加热效率是很低的，此时大部分能量，其实是用来加热墙体以及包围空间的建筑材料和其它物件。所以，冬天最好室内同时配超声波加湿器，不失为提高取暖效率的好措施。保持合适的湿度对健康也有好处。

冬季室外气温，即便在正午阳光充足时也很难迅速升高，这是因为大气的绝对含水量确实太低了：0℃时饱和湿空气含水量5g/m³，-20℃时饱和湿空气含水量1g/m³，当然冬季太阳照射角倾斜大也是一个因素。

最有效加热空气的办法之一，可以是用机械的方法揉捏折腾空气：吸满一缸空气；压缩快速升温；吐出来；再吸；如此吸-压-吐连续循环，即用最笨最直接的机械方法强迫空气主流分子做布朗热运动。

此法可抽象为“吸气-压缩-排气”的三冲程法。有点像经典的四冲程内燃机模型，但要扣去做功冲程。该法对干空气和湿空气都效果良好。

气缸压缩后再吐出来的时候温度肯定要降低，但因为气体没有对活塞做功，所以吐出温度高于吸入温度。

不用担心效率，机械能可以100%转换为热能，尽管反过来转换（热转功）做得好大约30%。气缸摩擦损耗生热看起来降低了功转热效率，但发热的缸体其实最终也用于空气加热。

机械加热器的显著特点：空气被快速优先加热，而墙体及室内所有物件可能仍然冰冷。较长时间后，才能空气与周围物质达到热平衡。

传统取暖器用于厚重墙体，其实效率也蛮高的，但用于薄墙体或透明墙体，那简直是糟蹋能源。而机械加热器的高效率与墙体基本无关，因为它始终直接加热空气。因而简易空间如帐篷、蒙古包等特别适合用机械加热法，哪怕设备成本贵点也划得来，因为建筑省下来的费用更加可观。

如果机械加热器盛行，则墙体不必做得那样厚重，代之以高保温R值的薄材，能间接达到环保节能且经济的效果。

可惜，这样的机械取暖器一定有不小的噪音，而且既笨重又成本高，这也正是其很难商品化的原因。噪音可以通过技术措施消音，最终成本才是市场接受度的决定性因素。

内燃机气缸在压缩冲程时，可以将冷空气瞬间毫秒级加热到400℃多度以上。不像汽油机要高压放电点火，柴油机恰是靠瞬时加温空气压燃的。

对比一下：你将10平方米的房间，用1000瓦的电炉从0度加热到20摄氏度，至少需要半小时吧？常规内燃机的排气量10升左右，家轿2升更显得有点小，假设专门做一个大排气量的机械加热器，一口吞掉整个卧室内的零度的冷空气，以10倍比压缩，此时缸内温度400度，再回吐出来，还剩下20摄氏度也行啊。岂不可实现“秒杀”急速升温？当然那么大的排气量只能是个童话，小玩意的装置无非要更加努力多吞吐N次，才能将空气折磨热。