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下雪不冷化雪冷?

已有 7089 次阅读 2009-12-1 22:23 |个人分类:消防以外|系统分类:科普集锦|关键词:学者| 辐射换热, 相变换热, 冷暖感受

下雪不冷化雪冷?

 

吕老师慧眼识问题(http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=275090),从下雪的感受谈冷暖,确有科普的功效。只是第三条理由有待商榷,根据热力学,空气的饱和湿度是温度的函数,温度低则湿度小,所以化雪时湿度更大的说法未必成立(因为温度低啊)。另外,如果湿度大,那么散热慢,因为蒸发过程依赖浓度差,这是夏天气压高天气闷的主要原因,所以用湿度来解释冷暖有点牵强。

那么,为什么化雪时感到冷呢?感到冷是因为散热快,散热快是因为温度差(辐射换热)和浓度差(相变换热)的综合效果。下雪的时候,浓云密布,意味着气压高(经网友Mirror和吕老师指正,应该是气压低)。根据克劳修斯-克拉配隆定律,环境气压高(应为低),则蒸发率低,所以相变换热损失小。化雪时,万里无云,天空如洗,自然气压低(应为高),利于蒸发,这是所谓的“秋高气爽”的直接原因。

当化雪的时候,通常万里无云,意味着大地在向宇宙辐射,而宇宙的背景温度只有2.8K,所以无云时地球的热损失大,所以化雪时易结冰,这是热辐射损失的缘故。辐射换热系数是温度的三次方,所以一点点温差都会被放大了。既然环境的温度降低了,我们人类时时都在与环境交换热量,所以感到更冷了。

所谓冷暖都是相对而言。在人群中感到温暖,一般人的解释是,我得到了别人散发的热量。是这样吗?人的体温是差不多的,没有温度差,你得不到别人的热量。你感到温暖,那是因为你的散热减少的缘故,而别人的体温,就是你散热减少的理由了。雪中冷暖,道理与之类似。

有道是,银烛秋光冷画屏,分曹射覆蜡灯红,蜡烛放热虽相似,换热条件有不同。下雪不冷因气压,化雪天寒由辐射,人情冷暖看心境,身体感受靠换热。

 

 



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