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爆炸性發現!第四種熱傳遞方式被找到了!

分類:工程百科 發布日期:2020-03-26 178 次瀏覽

  熱在真空環境下很難被傳遞,這是經典物理學中的一個基本概念,在中學物理課上,我們學習了熱量的3種傳遞方式:熱傳導、熱對流,以及熱輻射。其中,除了熱輻射,前兩種熱傳遞方式都無法在真空中進行。

  現在,第四種熱傳遞方式被發現了。在量子物理學家看來,真空并不是一片真正的“虛空”,而是充滿了量子漲落。

  香港大學校長張翔教授帶領的加州大學伯克利分??蒲袌F隊的最新研究顯示,完全真空隔開的兩個物體之間的量子波動可引起熱傳導,這是一種前所未有的熱傳遞方式。這一成果,是對經典物理學的顛覆,這項極具開創性的研究結果日前在《自然》雜志發表。

  論文鏈接:

  https://www.nature.com/articles/s41586-019-1800-4

  而目前我們常見的依然是熱量的三種傳遞方式:熱傳導、熱對流、熱輻射。

  一、熱傳導

  熱傳導又稱導熱,屬于接觸傳熱。由物體中分子、原子或它們的組成部分的相互碰撞、轉動、震動等熱運動使熱量從物體中溫度較高部位傳遞到溫度較低部位或傳遞到與之接觸的溫度較低的另一物體的過程。

  特點

  1.接觸傳熱。

  2.在流體中往往與對流傳熱同時進行。

  二、熱對流

  熱對流又稱對流,是指流體各部分之間發生相對位移,冷熱流體相互摻混引起熱量傳遞的方式。(通過流動介質熱微粒由空間的一處向另一處傳播熱能的現象。)

  特點

  1.接觸傳熱

  2.只能發生在流體(氣體和液體)之中,且必然同時伴有流體本身分子運動所產生的導熱作用。

  火場中通風孔洞面積愈大,熱對流的速度愈快;通風孔洞所處位置愈高,熱對流速度愈快。熱對流是熱傳播的重要方式,對初起火災的發展起著重要的作用。

  三、熱輻射

  熱輻射,輻射是物體通過電磁波來傳遞能量的方式。熱輻射是因熱的原因而發出輻射能的現象。與導熱和對流不同的是,熱輻射在傳遞能量時不需要互相接觸即可進行,所以它是一種非接觸傳遞能量的方式,即使空間是高度稀薄的太空,熱輻射也能照常進行。最典型的例子是太陽向地球表面傳遞熱量的過程?;饒錾系幕鹧?、煙霧都能輻射熱能,輻射熱能的強弱取決于燃燒物質的熱值和火焰溫度。物質熱值越大,火焰溫度越高,熱輻射也越強。輻射熱作用于附近的物體上,能否引起可燃物質著火,要看熱源的溫度、距離和角度。

  特點

  1.不需要互相接觸即可進行,是區別于其他兩種傳熱方式最明顯的特征。

  2.由于電磁波的傳播無需任何介質,所以熱輻射是在真空中的傳熱方式,熱輻射最為典型的例子即是太陽向地球表面傳遞熱量的過程。

  四、建筑火災的煙氣蔓延

  1. 煙氣擴散蔓延主要是水平流動和垂直流動。

  2. 建筑內部煙氣流動路線:

  條,也是最主要的一條是:

  著火房間——走廊——樓梯間——上部各樓層——室外;

  第二條是:著火房間——室外;

  第三條是:著火房間——相鄰上層房間——室外。

  3. 煙氣在走廊的流動呈層流流動狀態,煙氣在上層流動,空氣在下層流動,煙氣層的厚度在一定的流程內能維持不變。

  4. 煙氣流動的驅動力

  1)煙囪效應

  豎井是發生煙囪效應的主要場所,煙囪效應是造成煙氣豎向流動的主要因素。

  2)火風壓

  建筑物內發生火災時,在起火房間內由于溫度上升,氣體迅速膨脹,對樓板和四壁形成的壓力。

  火風壓的影響主要在起火房間內,如果火風壓大于進風口的壓力,煙火將由室外向上蔓延;若火風壓等于或小于進風口的壓力,則煙火便會全部從內部蔓延。

  5. 建筑火災發展過程大致可分為初期增長階段、充分發展階段和衰減階段。下圖為建筑室內火災溫度—時間曲線。通常,轟燃的發生標志著室內火災進入充分發展階段。


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