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自然科学第一本书:热量转换与冷热变化

时间:2023-07-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:举例来说,就地理位置而言,柏林和伦敦纬度基本一致,都应该是夏天热,冬天冷。但是因为英格兰是一个海洋中的岛屿,被大量的水面包围,所以蒸发的现象在伦敦十分强烈,因此那里的夏天就比较凉爽。同样的原因,伦敦下雨也更加频繁,而在冬天也就不至于十分寒冷。

自然科学第一本书:热量转换与冷热变化

让我们回想一下,当水被加热转换成水蒸气,水蒸气中就吸收了这种转换所必需的热量,这一点是很容易理解的,因为蒸汽的形成会使温度降低。就像烤肉的时候,热量被烧烤的肉所吸收,炉温就不会继续升高的道理一样,当太阳把地球表面的水蒸发为气体的时候,这部分热量也就不会被地面和空气吸收,因而也不会使温度增加。正因如此,所以不管是在什么地方,只要水被蒸发,空气的温度就会下降,因为用来给空气增温的一部分热量被水蒸气吸收了;这些水蒸气中蕴涵了水汽转换所需的那部分热量,用科学术语来说,就是蒸发使热量转化成了潜热。

在炽热的夏天,当一场大雨来临时,常常会变得更加闷热难受;但是当大雨过后,我们会感觉天气变得凉爽了许多。

原因在哪里呢?雨后地面变得潮湿多水,水分开始大量蒸发,或者说落在地面的雨水又开始转变为蒸汽。这个过程需要吸收热量,于是空气中和地面的热量就被蒸汽带走,这样一来,空气和地面就会变凉。

炎热的夏天,在城市的街道上洒水,会使人感到凉爽舒适。这是因为洒水以后形成的水蒸气使一部分热量变成了潜热,从而使炽热的空气得到了冷却。

相反地,也许会有这样的情况发生。前面讲过,家庭主妇烧水时如果不小心把手指触到开水壶嘴,喷出来的蒸汽在把手指弄湿的同时,也会把皮肤烫伤,这是因为蒸汽在转化为液态水的同时,释放了大量的热量,这是大自然中一种常见的现象。当大气中的水蒸气转化为雨的时候,也会释放出一部分潜在的热量,正因为如此,在要下雨或下雪的时候,天气会变得热一些。

在寒冷的冬天,如果天气突然变得有点儿暖和,或者说,当寒冷的气温突然有点儿缓解的时候,我们都知道,这是要下雪了。寒冷天气突然转变的原因是,大气层中的水蒸气在转变成雪花的过程中,释放出了它所携带的热量,所以我们感觉到天气会变得暖和一些。同样的道理,在夏天,当天气变得最闷热的时候,人们会说:“太阳正在吸水呢,要下雨了。”实际上,这是空气中的水汽在转变为水滴的过程中,放出了它所携带的热量,所以人们这时会感到太阳变得更加炽热。(www.xing528.com)

这种现象有时也造成另外一种结果。在一些国家和地区,水比较多,夏天气温就比较凉爽。这是因为,大量的水分蒸发,使得热能被吸收,或者说变成了潜热。而在冬天,这些国家会比较温暖,这是因为那些地方雨雪比较多,空气中的水蒸气转化为水的过程中,释放出了大量的热量。

上面讲到的这些变化对天气的影响是很明显的,而产生这些影响的其中一些因素就可能用来对天气状况及其变化进行解释和预测。

举例来说,就地理位置而言,柏林和伦敦纬度基本一致,都应该是夏天热,冬天冷。但是因为英格兰是一个海洋中的岛屿,被大量的水面包围,所以蒸发的现象在伦敦十分强烈,因此那里的夏天就比较凉爽。同样的原因,伦敦下雨也更加频繁,而在冬天也就不至于十分寒冷。

同样的道理,类似的自然条件对许多海洋国家的气候产生了重要影响,使得这些国家的气候跟别的地方有所不同,夏天不会很热,冬天也不至于太冷。

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