還在吹空調(diào)?進來學(xué)物理人的消暑方法!
大概就像每一屆學(xué)生都被老師說過是最差的一屆,
每一年的夏天都有那么幾天,
讓人相信這是最熱的一個夏天。
以前每天期待的是放學(xué),
現(xiàn)在每天期待的是降溫。
今天就是立秋,
溫度計上的數(shù)字像是在說,
放學(xué)之后還要留下來補課,
進了秋天也別想告別炎熱。
吹空調(diào)消暑雖然效果好,
但是太過平常,
沒啥技術(shù)含量,
不能體現(xiàn)出我們廣博的物理知識。
在這里,
小編有三式屬于物理人的
夏日獨家?guī)洠▂ou)氣(bing)消暑方法,
保證你成為街上最靚的那個仔。
事先聲明,
文中方法純屬腦洞,
請勿輕易模仿。
消暑第一式——天人兩隔
消暑第一式之天人兩隔,將人與這大熱天隔開,免去酷暑煩惱。
熱的傳遞方式有三種:熱傳導(dǎo)、熱對流以及熱輻射。
熱傳導(dǎo) | 來源:嗶哩嗶哩
熱量是如何傳遞至人身體的呢?
以剛從空調(diào)房中出來的小編為例,小編身體的溫度相對于空氣是比較低的,貼近小編身體的炎熱空氣與冰涼的人體首先發(fā)生熱傳導(dǎo),溫度降低,與遠處的炎熱的空氣形成熱對流,使遠處熱空氣來到貼近人體的位置,繼續(xù)與人體發(fā)生熱傳導(dǎo)。如此循環(huán),熱量傳遞至人體,人體便會感受到炎熱。
這招“天人兩隔”,便是用絕熱材料隔絕這一熱傳遞的過程,使外界的熱量不能傳遞給人體。
小編推薦的絕熱材料是北方家家戶戶幾乎都有的保溫神器——棉衣。
冬天穿身上保暖,夏天蓋冰柜賣冰棍兒,棉衣雖然看起來并不是多么高大上,卻深受人民群眾喜愛,廣泛應(yīng)用于各種需要絕熱的場合。
棉衣的保溫功能,不止是可以保暖,還可以?!袄洹?。棉衣中的棉花撐起了多孔的結(jié)構(gòu),多孔結(jié)構(gòu)可以固定一部分空氣,阻斷這部分空氣與遠處空氣的熱對流;而空氣本身的導(dǎo)熱性能很差,會阻止人體與外界環(huán)境之間的熱傳遞。
有過大夏天穿棉衣的經(jīng)驗的小伙伴可能要質(zhì)疑了:小編小編,我夏天穿棉衣,明明是更熱了呀?
那是肯定的,雖然外面的熱量進不來,但人自己產(chǎn)生的熱量也出不去。
所以,我們還需要在棉衣內(nèi),塞上冰塊,用冰吸收掉人體散發(fā)的熱量,保持涼快。
冰塊雖然涼快,但有一點不好的就是容易化,化了之后會打濕衣服。
有一種更好的替代:雪糕,制冷效果不差,自帶包裝不會漏出弄臟衣服,塞進棉衣降溫真的是干凈又衛(wèi)生。
消暑第二式——天人合一
何謂“天人合一“?
“天人合一”指的是要勇敢去面對挑戰(zhàn),直面酷暑,在太陽底下接受曝曬,將自己化作這炎炎的夏日的一部分,實現(xiàn)靈與肉與體溫的全面升華。正所謂只要我是最熱的,那么一切環(huán)境都能讓我感到?jīng)隹臁?/p>
可能你會有疑問,但是不要急,聽小編給你細(xì)細(xì)分析。
一方面,冷熱是一種主觀的、相對的概念。小編空調(diào)要開25℃的,小編媽媽卻連28℃都覺得冷;因紐特人的冰屋溫度雖然只有0℃,但在日常零下40℃的環(huán)境中是很溫暖的。當(dāng)在太陽底下曬得很熱,回到家里或者陰涼地的時候,雖然溫度依然很高,但仍會感覺很涼快。這是非常自然的,絕不是什么曬傻了。
另一方面,我們從散熱來分析。
人體的散熱方式大致可以分為三種:輻射散熱、傳導(dǎo)和對流散熱以及蒸發(fā)散熱。上面的第一式”天人兩隔“是從傳導(dǎo)和對流的角度去解決夏日感到炎熱的問題,這一式“天人合一”便是利用了輻射散熱。
任何溫度高于絕對零度的物品都會產(chǎn)生熱輻射,以電磁波的形式輻射能量。熱輻射一般與物體自身的性質(zhì)有關(guān);理想情況下存在一種特殊的物體,能將外來輻射完全吸收而不進行反射,稱為黑體,黑體輻射僅與黑體的溫度有關(guān),與自身的其他性質(zhì)無關(guān),常用于熱輻射研究。
人體進行輻射散熱時,輻射散熱量同皮膚與環(huán)境的溫度差以及機體有效輻射面積有關(guān)。體表皮膚與周圍環(huán)境溫差越大,輻射散熱量越多;機體有效輻射面積越大,輻射散熱量越多。
在經(jīng)過太陽曝曬之后,人體的溫度升高,輻射散熱增強,增加了散熱量,便可以感覺到?jīng)隹?。這便是“天人合一”背后的原理。
當(dāng)然,這種方法只建議中午試,因為早晚會出事。
非常地好用。
消暑第三式——大激光術(shù)
什么?上面兩式都拿不下你?
那就只能祭出小編壓箱底的絕招了——大激光術(shù)!
上面兩式是對熱傳遞方式的應(yīng)用,而這一招則直指大道本源,直接從“熱”的本質(zhì)去解決問題。
高中物理課上講過,熱的本質(zhì)是構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子運動,微觀粒子的運動越劇烈,溫度越高,物體越熱。
因此我們只要反其道而行之,想辦法減弱微觀粒子的運動,便可以實現(xiàn)溫度的降低。而使微觀粒子運動減弱的方法也早已經(jīng)有人提出,那就是激光制冷。
激光制冷的原理主要有兩種,多普勒效應(yīng)和反斯托克斯熒光效應(yīng)。兩者的表現(xiàn)類似,都是通過散射過程使物質(zhì)原子能量降低,降低物質(zhì)原子運動的激烈程度。
稀薄的原子氣體一般采用多普勒激光制冷技術(shù),用一束頻率稍低于原子吸收頻率的激光照射原子氣體,其中會有與激光方向相向運動的原子,由于多普勒效應(yīng),光子的頻率升高,恰好可以被原子吸收;光子和原子的動量方向相反,因此吸收光子后原子的速度會減小。向原子照射不同方向的激光,便可以實現(xiàn)對原子的不停減速。
多普勒激光制冷。1 原子靜止不動,激光頻率稍低于吸收頻率,無影響;2 原子與激光同向運動,在原子看來,激光頻率減小,發(fā)生紅移;3.1-3.3 原子與激光相向運動,在原子看來激光頻率增大,發(fā)生藍移,并且在特定情況下可以吸收光子,再向任意方向放出光子,并減速。| 圖片來源:知乎@進擊的鋼彈
通過多普勒制冷技術(shù),可以將原子冷卻至絕對零度上百萬分之一開爾文的溫度,這也是目前人類接近絕對零度的唯一方法。
反斯托克熒光制冷方法是一種新興的激光制冷技術(shù),簡單來說就是利用激光誘導(dǎo)物質(zhì)放出熒光,使構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子降到更低的能級上。
物質(zhì)原子處于一個個分立的能級上,當(dāng)用特定波長的激光去照射物質(zhì)時,原子會吸收光子,從初始態(tài)(非基態(tài))躍遷至高能激發(fā)態(tài),再躍遷至基態(tài)并放出光子。放出光子的能量大于吸收光子的能量,因此經(jīng)過反斯托克斯熒光過程后,原子能量降低,運動減弱,物質(zhì)的溫度下降。
斯托克斯熒光(左)和反斯托克斯熒光過程(右)的能級示意圖 | 來源:http://www.v-instru.com/information/266.html
回到消暑,“大激光術(shù)”便是利用激光照射人體,直接從原子層級對人體進行降溫,相比于其他流于表面的降溫方法,“大激光術(shù)”可謂是降維打擊,能真正讓人體驗到“透心涼”的感覺。
激光制冷技術(shù)無振動、無噪聲、無電磁輻射、體積小、器材重量輕、可靠性高、壽命長,制冷區(qū)間是所有制冷方法中最廣的(可以接近絕對零度),除了不能用于人體降溫以外,簡直是夏日消暑制冷的完美方法。
正所謂:“消自己的暑,讓別人說去吧!”
面對炎熱,
溫度要冰,姿勢要帥,
不要被世俗的目光限制了自己的創(chuàng)造力,
勇于放飛自我,
你也可以像小編一樣帥氣地度過這個夏日。
小伙伴們還有什么獨家消暑方法?
歡迎在留言區(qū)分享~
參考資料
[1]羅明智. 室內(nèi)空氣流速對人體生理指標(biāo)及熱舒適性影響的研究[D].重慶大學(xué),2005.
[2]李文菁. 不同熱環(huán)境下的人體熱感覺[D].湖南大學(xué),2006.
[3]馮國會,梁若冰,寧經(jīng)洧,高妍,郭振紅.太陽輻射對人體熱舒適性的影響分析[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2007(05):790-793.
[4]陳軍,田芳,蒙德慈,賈旭,高昂,王明,李娜,李莉莎,倪士峰.新型制冷技術(shù)研究進展[J].寧夏農(nóng)林科技,2011,52(06):67-70.
[5]秦偉平.反斯托克斯熒光制冷的研究進展與綜述[J].物理學(xué)進展,2000(02):93-167.
[6]申超,張俊.激光制冷固體材料的研究現(xiàn)狀與未來[J].新材料產(chǎn)業(yè),2016(01):57-60.
編輯:樂子超人