第5節熱

夏天感到熱，冬天感到冷，通常我們以自己的冷熱感覺作爲對環境的判斷。[燃^文^書庫][]但這種判斷并不準确，甚至會出現判斷相反的情況。比如同樣的井水，夏天酷熱時節，這水真是沁人心脾啊，冬天一雙凍僵的手則覺得真是春天般的溫暖。所以精确衡量冷熱需引入溫度的概念。我們生活的環境最容易接觸的就是水，以水的結冰點定義爲0度，沸騰點爲100度（在海平面的高度）。這就是瑞典人攝耳修斯對溫度的劃分。荷蘭人華倫海特制定了另外一種劃分方法，把一定濃度的鹽水結冰溫度定爲0度，把純水結冰溫度定爲32度，水沸騰的溫度定爲212度。通常我們稱爲攝氏溫度或華氏溫度。我國采用攝氏溫度劃分，以下叙述中溫度全部采用攝氏溫度。

溫度定義好以後，對于宇宙任意物體的冷熱效果，都用其溫度來表達。原則上溫度沒有設上限，可以任意高(實際上，光速給出了對應溫度的上限)，但有下限，最低到零下273.15度，記爲-273.15c。這個令人意外。太陽内部溫度上百萬度，某些恒星表面1萬度以上，太陽表面溫度5500c。地球表面最熱的地方是火山口，可達1000c以上，在南極洲，最冷的地方可達-89c。大多數地球的生命可以存活的溫度範圍大緻從0c到50c。少數可以生活中極限環境中。凍原的細菌可以在-150c生存，海底熱泉附近的細菌可以在400c生存。多數哺乳動物的體溫和我們接近，維持在37c左右。我們的體溫基本恒定，如果體溫過高或過低，都會危及生命。

溫度高低不同我們感覺熱冷不同，但并不是溫度決定一切。在爐子上燒開水，燒開小鍋水和大鍋水的時間不同。身體暴露在0c的空中，人體還可以堅持很長時間，但人體泡在0c的水中，很快就要喪生。造成以上差異的就是熱量。

首先，熱量可以傳遞。燒開水時，無論是燃氣還是電爐絲，其溫度都在800c以上，開水溫度才100c，所以熱量是由燃氣通過鍋傳至水。氣溫0c，我們體溫37c，那麽熱量就由身體傳到空氣。熱量的變化帶來了溫度的變化。我們定義熱量，單位用卡。如同定義長度，單位用米一樣。1卡就是1克水升高1攝氏度所需的熱量。大鍋水比小鍋水量大，升高一度需要的熱量多，而爐子提供的熱量固定，所以燒得慢。溫度上升或下降是因爲熱量的進入或喪失。而熱量的進入或喪失是因爲熱量進出的兩方溫度有差異。

其次不同物質在溫度變化時熱量需求是不同的。在所有物質中，同重量物質等溫升高水需要的熱量最多。換而言之，在重量相同、降溫數量相同情況下，水降溫時釋放的熱量最多。加熱1克空氣使得溫度上升1度需要的熱量僅是水的六分之一，而且1克空氣的體積幾乎是1克水的1000倍！身體向空氣傳熱時，體表的空氣很快就被加熱，同時皮膚喪失熱量因而溫度下降。兩者溫度相同時不再進行熱量傳遞。而距離皮膚較遠的空氣溫度又低于皮膚表層空氣溫度，所以熱量又繼續向遠離皮膚的方向傳遞。導緻皮膚表層空氣溫度下降，而這又導緻皮膚繼續向空氣散熱。身體内部也類似。從肌肉到皮膚，溫度逐漸下降。這樣從肌肉到空氣，形成了溫度的連續下降的一個持續狀态。比如：肌肉37c，脂肪内層35c，外層30c，皮膚20c，皮膚表層空氣15c…遠處空氣0c。此時身體不斷向外散熱，維持着溫度分布的穩定。如果身體産生的熱量大于或等于保持上述溫度分布而需要的熱量，人體就能生存下去。在這種情況下，刮來一陣風，就破壞了體表空氣形成的溫度分布，直接讓0c空氣抵達體表，人體馬上散更多的熱出來。此時對身體的狀況就相當于不刮風空氣溫度爲-20c時的情況下，人體建立的溫度分布。冬天氣溫不變，刮風和不刮風的日子，身體感覺完全不同。動物的皮外毛發密集，固定住大量空氣不受風的影響，這樣建立起靜态的溫度分布，最大限度地降低了惡劣氣候的影響。人類使用動物毛皮做衣服，用羽絨填充衣服中間，也是同樣原理。當人在水中時，比如在北極的冰海中，海水溫度比0c還低一點。皮膚接觸同樣體積的水，重量幾乎是同體積空氣的1000倍，加熱升溫一度需要的熱量是4000倍。維持同樣的溫度分布，人體散發的熱量遠遠不夠。所以體溫會急劇下降。事實上全身卷縮起來，盡力保持腹部和腋窩的溫度，可以生存15分鍾。否則5分鍾就喪生。而同樣在北極附近，夏天後的第一場雪落在因紐特人裸露的皮膚上漸漸融化，他們迎來了新年，安然入睡。思考：

1.四萬年前，史前人類有了重大發明，雙卷邊縫紉技術，這樣毛皮制作的衣服不漏風，他們得以進入當時寒冷的歐洲，随後又征服西伯利亞。沙漠中夏天也需要穿類似的衣服，爲什麽？

2.大象身體沒有毛，而它的近親，猛犸象（最晚于4000年前滅絕），又稱長毛象，渾身長滿了毛。犀牛同樣沒有毛，但其近親長毛犀牛也是渾身長毛（最晚1萬年前滅絕）。估計這些滅絕的近親應該生活在什麽環境中？

3.有冬泳愛好者，大冬天鑿開冰面遊泳。估計能遊多久？爲什麽出水後渾身通紅？

4.初夏開始遊泳，水溫尚低。剛入水身體感覺很冷，一會就适應了。這說明什麽？最後可以測量一下體表溫度和水溫，讓沒遊的人用手指感覺一下即可。

5.人體的熱量來自體内儲能。在身體熱量供應不足時，會打冷顫，事實是肌肉在釋放熱量。很多時候喝高度酒來禦寒，其實是在飲鸩止渴。這時候吃點高熱量的東西是正經事。爲什麽？

6.俄羅斯大媽，基本是胖子的代名詞。南方人，比如嶺南地區人，都顯得幹瘦。爲什麽？北極熊、海豹、海象都安然在冰水中生活，它們身體和人體的差異在哪裏？

7.大型鲸魚經常在兩極活動，人類自19世紀開始大量捕鲸。那是工業革命的時代，在石油工業尚未開始時，鲸魚就是提供潤滑油、蠟燭的天然倉庫，爲什麽？

8.有喜好曬日光浴的，在冰天雪地中全身**曬太陽。可以肯定的是，當天天氣無風。如果刮大風，還能堅持幾分鍾？

9.肌肉溫度低于正常狀态，就喪失部分功能。如果溫度嚴重不足，就表現爲凍僵效果。人容易凍僵的部分有手腳耳朵鼻子。爲什麽？

10.人體吸入空氣，會對空氣進行加熱或散熱。扁平鼻子易于散熱。高窄鼻子加熱快。觀察鼻子就知道祖先在那裏長期生活。

11.生活在水邊的鳥類，腹部有厚厚的絨毛，中間固定着大量空氣。在水中時，這些空氣就是隔離層，防止水直接接觸到皮膚，起到良好的隔熱作用。我們使用羽絨衣，就是将這些絨毛填充在衣服内層，形成隔熱層。同樣，棉花也是類似作用。

早穿棉襖午穿紗，圍着火爐吃西瓜。這是說新疆一天内的情景呢。桑拿夏天，天還沒亮，就熱烘烘的，太陽露個頭，蒸籠開始上汽。好一個馬拉松式的減肥過程，但除了難受，還是那麽胖。持續到淩晨，終于困得合眼了。這是長江流域的情景。

新疆的情況，說明晝夜溫差很大。這也是新疆瓜果甜的原因。白天日光強，溫度高，植物光合作用，合成大量糖分。晚上氣溫低，植物消耗低。綜合結果糖分積累很高。爲什麽晝夜溫差大呢？太陽出來了，天空晴朗無雲，大量熱量傳到地面。而地面沙子比例很高，和水相比，同樣的熱量，沙子升高的溫度是水的四倍。少量的熱量就可以使沙子溫度上升很高。地面溫度上升了，空氣又被地面加熱，所以午穿紗。但在陰涼地方或室内，溫度并不高。另外一個重要因素，空氣中水蒸汽含量低，人出的汗很容易揮發，所以顯得幹爽。在高原昆明也有類似效果，隻是程度要低些。太陽落山了，失去了太陽的熱量補充。地面和空氣中的熱量依然向太空中以輻射的形式散發。雖然溫度很高，但實際儲存的熱量較少，不存在阻礙散熱因素，很快就散發完了，溫度降低到輻射散熱收支平衡的程度。所以晚上冷飕飕的。

長江流域的情況，說明晝夜溫差小。桑拿的起因是空氣中水蒸汽含量快達到極限了。這樣人體排出汗很難揮發，都附着身體表面。感覺粘乎乎的，很不舒服。夏天時，副熱帶高氣壓籠罩着長江流域（參見16頁圖），氣溫高，空氣對流弱，風少而小。尤其城市中缺乏植被進行輔助降溫，導緻整天悶熱。氣溫雖然不如新疆高，但人體自身降溫措施失效，躲在哪裏都沒用。空調可以使某密閉空間溫度适宜，後果是惡化整個外部環境，并且惡化效果大于密閉空間的适宜效果。至于大多少，要看空調的效率高低了。所以桑拿天氣還有一部分的人爲貢獻。地表泥土爲主，含水量大，儲存的熱量大，散熱時空氣中的水蒸汽、雲都是妨礙散熱因素。所以晚上散熱效果不佳。在地球同緯度的其他地區，大量都是沙漠。都是副熱帶高氣壓和人共同惹的禍，撒哈拉沙漠史前還是草原呢。當然氣候是主要因素，環境太脆弱，人隻不過小小地推了一把，就讓環境萬劫不複。同樣的情況也出現在新疆東部和甘肅、内蒙西部。

在熱帶，氣溫一直很高，不存在四季情況，隻存在雨季和旱季。而雨季和旱季交替依賴季風的風向。而暖濕氣流隻能來自海洋。西雙版納，旱季是11月到來年4月，雨季是4月到11月。那麽對應的季風情況，就是11月到4月，刮東北風，所以旱季。4月到11月，刮西南風，風來自印度洋，所以雨季。而太平洋的氣流最遠可以抵達青海西甯，大西洋的氣流最遠抵達新疆伊犁河谷。青海和新疆大部分地區，甘肅中西部，内蒙中西部，沒有海洋氣流抵達。如果沒有喜馬拉雅山脈及青藏高原，印度洋的氣流估計可以抵達。經常光顧這裏的氣流主要是西伯利亞寒流，因此降雨量很小。地貌以草原、沙漠爲主，水主要來自冰川融化。在内陸河流經的地方形成綠洲和貿易中轉站，間或可以進行農業種植。近幾十年全球氣候快速變暖，導緻冰川積累不足，逐年退後，依賴冰川融水的地區水供應日漸窘迫。

（本章未完，請翻頁）思考：

1.中國耕地面積，目前集中在華南、長江流域、華北和東北。耕地對水供給的要求較高。而草原要求很低。在曆史上，長城是防禦草原遊牧部落進攻的主要屏障。農業耕作，對降雨量達要求是400毫米，中國的400毫米降水線和長城的路線比較吻合，這個是巧合嗎？

2.晝夜溫差小的區域應該有什麽要求呢？那些是主要因素？

3.空氣中水蒸汽含量使用濕度來描述，濕度達到100%就說明目前空氣中的水蒸氣達到最大量了，無法再增加了。濕度和溫度密切相關，溫度越高，空氣中允許存在的水蒸氣越多。通常的濕度都是指當前溫度下，空氣中水蒸氣的數量和最大可存在值的比例關系，稱爲相對濕度（絕對濕度是指水蒸氣和空氣數量的比例關系）。桑拿天氣，濕度接近100%，在自來水管道上，可以看到凝結大量水滴，爲什麽？另外地球上最幹燥的地方在南極，爲什麽？阿塔卡馬沙漠爲什麽比不過？

4.早期文明，周圍都有大河。埃及有尼羅和，蘇美爾有幼發拉底河和底格裏斯河，印度有恒河，中國有黃河。爲什麽？希臘沒有大河，但其文明卻擴散到地中海和黑海區域。而那些有大河的文明，卻沒有擴散開？

5.水稻種植，中國長江流域被認爲是世界最早的。後發現中南半島同時期也有種植。無論那裏起源，從這種作物的名稱就知道，缺乏大規模推廣的可能性。五谷（或）中，共有的四谷對水的需求較小。但很多幹旱區域都産水稻，比如新疆阿克蘇、甘肅張掖、山西太原，找尋原因并判斷，那裏可以移植？

6.中國曆史上，有好幾次氣候大規模變冷、變旱，導緻物種生存範圍巨變。8000年前，青藏高原變冷，在長江黃河上遊的農業部落搬家。5000年前，大象從甘肅分布到北京，随後南遷。春秋中期，黃河流域變冷變旱，原本還有犀牛在此遊蕩。北宋末年，河南的竹子全部凍死，後來北方很難再有竹子存在。明末，整個北方都寒冷幹旱，農業歉收或絕收。其他時期間或有中小規模氣候變動。遊牧部落大規模入侵，背後的氣候因素也是一大推手。從黑海到鄂霍次克海（唐：少海）的遊牧部落，在定居文明的曆史記載出現時，可體會氣候的冷暖變遷。能找到氣候變暖、變濕的時期嗎？

7.金星大氣稠密，主要是二氧化碳，這種氣體有利于熱量積聚，不利于散發，所以表面溫度可達400c。地球氣候變暖，空氣中二氧化碳含量增加。二氧化碳含量增加也導緻氣候變暖。那麽究竟哪個是因？那個是果？或許這種簡單判斷并不合适。

8.航天飛機，在太空中，太陽曬着地方溫度超過100c，陰影的地方溫度爲-100c。新疆的晝夜溫差雖大，但遠遠不能和這個比。地球大氣雖然不夠稠密，現在感覺到它的可貴了吧。如果稠密到金星的程度，晝夜溫差就基本消失了，就沒辦法吃水果和糧食了。總之，地球最好。

水到了100c就沸騰，稱之爲沸點，在0c就凝結，稱之爲冰點，這是通常情況。在一些情況下，沸點溫度和冰點溫度發生變化。在高山上燒水，水很快就燒開了，卻不怎麽燙。如果用溫度計測量，就發現溫度低于100c。水在開始加熱後，微量水就可能進入氣态形成微氣泡，在氣泡内，水蒸氣變成水和水變成水蒸氣同時在發生。當溫度上升，氣泡内的壓力上升，到一定程度時，水蒸氣和水相互轉化達到平衡（此時平衡壓稱之爲此溫度下的蒸氣壓）。溫度越高，對應的平衡壓越大。當氣泡平衡壓等于外面的大氣壓時，氣泡就可以上升到水面，水就進入沸騰狀态。此時對應的溫度就是沸點。如果外面大氣壓降低時，沸點對應的氣泡平衡壓自然降低，平衡壓降低意味着對應的溫度降低。即沸點溫度下降。所以，氣壓大小決定了沸點的高低。水的沸點變化：0.2個大氣壓，60c，0.5個大氣壓，80c，1個大氣壓，100c，2個大氣壓，120c。在深海海底，熱泉冒出的水溫是400c。

燒開水的目的是殺死水中的細菌、寄生蟲卵等。而高山上的沸水溫度低，無法有效殺死細菌，就失去了燒開水的效果。同樣做飯也不容易熟。高壓鍋就是鍋密閉起來，裏面氣壓超過海平面氣壓，水要超過100c才能沸騰，這樣做飯燒菜熟的快，燒得爛。高壓鍋都有放氣閥門，當壓力超過限定值時，就開始放蒸氣，保證壓力鍋不會爆炸。

水中0c結冰，體積膨脹。這個是與多數物質不同的地方。如果限制水的體積膨脹，水就無法結冰。在電視會看到花樣滑冰，這些冰上舞者的鞋子下部是冰刀。冰刀的刃很窄，加上人的重量，就直接壓人冰中，而被壓的細條冰體積減小，恢複成爲水，這樣有水起潤滑作用，滑冰就很輕松。當冰刀離開剛剛形成的水槽後，這些水很快又結成冰。

空氣被加熱時，體積會膨脹，而重量不變，那麽密度就減小。周圍空氣密度不變時，這些熱空氣就因爲浮力升上去了。同理，當空氣變冷後，體積減小，密度增加，就下沉了。所以家裏生火做飯，鍋是放在火上面，這樣可以最大幅度地利用熱。北方有暖氣供應的地方，暖氣片都放在窗戶下面，這樣窗外的冷空氣進來，就直接下沉到暖氣片上，很快就被加熱了。

水比較特别。在4c時，加熱體積增加。降溫體積也增加！也就是說水的密度最大不是0c（大多數液體都是在凝固點密度最大），而是4c。河水結冰，冰本身浮在水面上，而冰下的水裏面，從上到下，溫度是0c到4c，生活中水中的魚類，就可以待在最高溫處，4c的河底。倘若冰密度比水大，那麽整個河、湖，甚至海在冬天都變成冰的世界，水中的多數複雜生命不能呼吸而無法存活。不過水結冰後體積變大，帶來一些問題，生命的基本構成是細胞，内部充滿了水。當這些水結冰時，細胞膜就撐破了，生命無法存活。（某些兩栖動物，細胞内有防凍液，在全身都凍在冰中時，細胞保持液态）

水的這些特性：存熱性最好、固态體積大于液體、4c密度最大。使得生命成爲可能，所有的生命，組成身體的物質中大部分都是水。比如人體大約70%是水，人體密度和水差不多。所以人學遊泳是比較容易的，尤其是剛出生的嬰兒，已經在水裏面生活了九個月。

地球上生命非常頑強，從深海海底到高山之巅，從萬年的冰中，到鹹澀的鹽池，生命無所不在。但是地球有一個廣闊的地方，居然沒有任何生命，這裏比手術室的滅菌條件還要嚴酷。在智利北部的阿塔卡馬沙漠，多年不曾降雨，地面沒有一點水分。看起來算不上最嚴酷的地區，卻因爲沒有一點水，成爲生命的禁區。

夏天冰淇淋、冰棍（現在還有嗎？）很受歡迎。在吃到嘴裏瞬間，舌頭感到冰冷，表明熱量正離開舌頭進入冰淇淋。慢慢地冰淇淋化爲甜香的液體，此時溫度并沒有提高。在這個過程中冰吸收的熱，稱爲熔化潛熱。等冰吸飽了潛熱，就全部化爲水，再吸熱，水才升溫。燒開水也有同樣情況，水到了100c，再吸熱，成爲100c的水蒸氣。溫度保持不變。如果沒有熱量補充，就變不了水蒸氣。這部分熱量成爲氣化潛熱。80卡熱量可以讓1克水從0c升高到80c，但隻能讓1克冰化爲1可水。而1克100c的水變爲100c的水蒸氣要540卡！

前面我們提到飓風，也稱爲台風，就是水蒸氣釋放出的潛熱造成的。在熱帶海面上，海水溫度足夠高（大于27c），且熱海水足夠深（大于50米），這個就是飓風的能量來源。在此海面上，一個巨大的熱氣包離開海面，形成局部真空，此處氣壓降低，形成飓風中心。周圍的空氣湧來補充。而湧來的氣流由科裏奧利力偏轉，形成逆時針（北半球）或順時針（南半球）的大旋渦。大量攜帶水蒸氣的上升氣流包，在空中溫度迅速下降，部分水蒸氣凝爲水，釋放出大量汽化潛熱。這些潛熱以風的形式出現，高風速導緻低氣壓（伯努利原理），低氣壓導緻令蒸發增加，繼而使更多的水汽冷凝。大部分釋放出的熱量驅動上升氣流，使風暴雲層的高度上升，進一步加快冷凝。這是一個自我驅動的過程，使得飓風越來越強，範圍可達幾百公裏，相當于一個強力吸熱器。如果海面水不夠熱，熱水量不夠多，就無法維持下去。飓風移動過程中，由于不停從海水吸熱，所經過的海面溫度普遍下降。當飓風進入陸地，沒有供熱源了，飓風就慢慢消散。當然消散前，前面積攢的能量就以破壞的形式出現。

陸地上類似的形式是龍卷風，當然規模不能和飓風相提并論。也是由大尺度（比海中小的多，不到百米）的上升氣流引發，多數旋轉方向和飓風相同。由于尺度相對科裏奧利力有效作用的範圍小，因此有可能出現反方向旋轉的情況。另外缺乏熱補充，持續時間短，移動距離幾公裏到幾十公裏之間。

思考：

1.我們做飯時，蒸煮常用溫度就是100c。炒菜溫度超過250c，燒烤溫度超過500c。那麽低溫能不能做熟飯呢？比如60c炒菜，50c煮飯。

2.潛水艇發射導彈時，一直加熱導彈井底部的水，待其全部變成水蒸氣後，繼續加熱，壓力越來越大。最後導彈被彈出發射井，沖出水面，再進行點火。類似情況，魚、雷發射，航空母艦上的艦載飛機彈射，都用水蒸氣進行。那麽航天飛機發射時，發射口下面也有大量水，發射時也是滾滾水蒸氣大量湧出，這個是起什麽作用呢？*

3.使用熱水時，不小心會将少量熱水倒在皮膚上，很快皮膚會變紅。但是如果不小心讓蒸汽噴在皮膚上，很容易起大水泡。

4.冬天找一大塊冰，找一截細鐵絲，把鐵絲挂在冰上，兩端拴一個重物，比如啞鈴，觀察鐵絲情況。鐵絲能一直挂在冰塊上嗎？

5.永久凍土，是溫度常年低于0c，土内部的水分完全以冰的形式存在，分布在高寒地帶。在中國，一般凍土上方覆蓋着數米到數十米厚不等的正常土壤。凍土可以保持水分，上方土壤的水受凍土阻隔無法滲透流走，

（本章未完，請翻頁）地下水位較高，容易形成濕地和草甸。氣候變暖，凍土消失，地下水位下降，上層土壤無法保持水分，濕地草甸逐漸荒漠化。在青藏高原、大興安嶺，易見這樣場景。若大範圍凍土消失，表面地形會有什麽變化？

6.家用空調，都安裝在房間接近頂部的位置。暖氣片，都安裝在窗戶下方。爲什麽？

7.夏日午後，經常可以觀察到小旋風。在地面的某個區域，突然出現一股旋風，刮起少量塵土。塵土在風中的移動顯示出旋風的旋轉和路徑。那麽此刻旋風的旋轉方向是由什麽決定的？仔細觀察起旋風的初始區域，和其他區域有什麽區别？

8.滑翔機，沒有動力，在空中滑翔。按道理應該是高度越來越低。但實際上一個經驗豐富的飛行員，可以維持高度不降，甚至越來越高，他是怎麽做到的？*

9.有時候，龍卷風經過河面或湖面，會吸走大量水，甚至攜帶一些魚類和兩栖動物。導緻另外一個區域下起了動物雨。那麽會不會把動物帶到一個生活環境截然不同的地區？

10.在正常情況下，0c水開始結冰。若水非常純淨，沒有任何雜質，則到-70c，水也不會結冰，稱爲過冷水，如右圖。水管噴出過冷水，在接觸雜質後，瞬間結冰。夏天有時候會有冰雹。這是在高空中存在強烈的對流氣流，小水滴在氣流作用無法降落，融合成爲大水滴才降落下來。當氣溫低于0c，凝爲冰粒，下落過程中受氣流影響，可能再次上升，多次聚集水滴，逐漸增大。當個頭增加到氣流無法維持時，降落下來，成爲冰雹。冰雹形成中，影響體積大小的因素是什麽？

11.在海戰中，當某艘船即将沉沒，周圍的船員都趕緊離開船附近水域，爲什麽？

12.在影視節目中，子彈射入水中，我們看到一條條氣泡形成的軌迹，這個軌迹就是子彈經過的路徑。但氣泡卻又慢慢消失了，并沒有上升到水面上。結合前面第四節最後部分的内容，解釋氣泡形成的原因。*

13.海水的熱量來自太陽，在不同緯度，太陽提供的能量不同，平均意義上赤道區域是最強的。由于洋流在赤道附近是自東往西流，那麽這些洋流就持續被太陽加熱，溫度緩慢增加，大約每移動經度一度，增加0.1c，在洋流向兩極方向移動時，向周圍環境散熱，每移動緯度一度，大約降低0.3c.當洋流進入高緯度區域自西往東流時，由于周圍環境溫度低，此時洋流依然保持降溫，幅度也是每經度0.1c。同理洋流自極地向赤道移動時，洋流從周圍環境吸熱，溫度保持每緯度0.3c的增幅。由此可以斷定，飓風易形成于大洋的西部區域。

在溫度不同的2個物體之間，就産生熱量傳遞。熱量傳遞有3種形式。

1.對流，發生在相同類型的流體内部。比如空氣對流，水對流。熱流上升，寒流下降，互通有無，最後溫度一緻，結束熱量傳遞。大氣有對流層，海洋有洋流、環流，專門進行熱量重新分配，造成了地球多樣的氣候環境。熱量分配同時帶來了水的分配，把海洋中的水運輸到陸地上，完成了生命進駐陸地的先決條件。

2.傳導，發生相互接觸的對象之間，同時不滿足對流條件。固體之間、固體和流體之間都以傳導的方式進行熱量傳遞。熱水澡可以讓一個凍萎靡的人恢複活力。因紐特人也是這種散熱方式。不同物體熱傳導的性能不同，金屬一般都比較好。陶瓷、皮革相對差。熱傳導性能最好的是銀，是鐵的9倍。鋁也不錯，是鐵的4.4倍。銀做炊具，價格有些高昂，普通人用不起。不過用銀作碗、盤子有個好處，可以殺死部分菌。鐵，雖然傳導性能不是最好，但勝在價格便宜量又足，所以我們做飯的鍋多數都采用鐵。鋁輕又傳熱快，爲什麽不采用鋁呢？鋁表面有一層氧化膜，可以防止鋁進一步氧化，阻止人體攝入鋁。但刷鍋的時候用鐵刷子刮擦，烹饪時一些酸性物質都很容易破壞膜。所以炒菜鍋基本用鐵鍋。高壓鍋一般炖燒煮，用鋁制造重量輕，便于使用，同時不易破壞表面的氧化膜。人體需要很多金屬，但鋁不在其中，所以盡量少攝入鋁。

3.輻射，發生在不接觸的對象之間。比如太陽通過輻射，給地球帶來大量熱。空氣對流時，熱空氣進入高空，通過輻射的方式把熱量散發到太空。并且所有物體，隻要溫度不是-273.15c，就向外輻射，區别隻是輻射量的大小。輻射和對流是宇宙中最可行的熱方式，比如太陽表面和内部采用對流方式，對外采用輻射方式。傳導很少，因爲宇宙中絕大多數可察覺物質都是流體形式存在。

通常情況下，熱傳遞都是多種形式共同作用。燒開水，熱源和壺之間是傳導和輻射，壺和水之間是傳導，水之間是對流。冬天烤火，是輻射和對流。燒烤，是輻射和傳導。

熱量産生有多種方式：燃燒、核反應、壓縮、摩擦。通常我們做飯，使用天然氣、液化氣、煤炭、木柴、稭稈等等，燃燒産生大量熱來進行。燃燒有溫和的方式和猛烈的方式。像汽車發動機（燒油）、蒸汽機（燒煤炭）、做飯等類型的燃燒，是猛烈方式，燃料（被燃燒的材料）燃燒速度快，伴随着光、聲等效果，産生出大量熱。溫和的方式就比如我們的身體。我們每天攝入一定量的食物，這些食物經過消化後變成身體組織可以處理的物質，在體會燃燒。産生的能量一部分用來維持我們的體溫，保障我們的行動能力，另外一部分儲存在細胞内。若這些物質消耗不完，多餘的就以脂肪的形式存儲下來，身體就慢慢發胖。所有動植物内部都是溫和燃燒方式。現在航天飛機内部用的電池，很多都是燃料電池，通過燃燒氫氣來産生電流，這種燃燒也是溫和方式。太陽及其他恒星，都是通過核反應産生熱，這是宇宙的普遍現象，燃燒是罕見現象。而在地球上，燃燒随時都在進行，而核反應發生在核電站、核試驗、核攻擊、核動力罕見等場所。和宇宙普遍情況截然相反，如同目前所知生命僅在地球上出現一樣！一般情況下，固體和液體很難壓縮，氣體很容易壓縮。自行車打氣筒、握力橡膠圈，在多次使用後，都能感受到壓縮産生的熱。裝甲車的實心輪胎，行駛時各部分都被循環壓縮，長時間行駛後變得滾燙。摩擦産生熱，是生活中普遍現象。最早的應用就是鑽木取火，這種史前生火方式現在看起來雖然不便，卻是人類從被動引火到主動生火的一個轉變（因紐特人的傳統生火方法就是鑽木取火）。多數情況下，摩擦産生的熱量雖然不多，但是帶來很多麻煩。從工業革命開始，潤滑油的廣泛需求就是爲了減小摩擦。

思考：

1.自然中的空氣和水的對流廣泛存在，戶内主要是強制對流。廚房的抽油煙機、大廳的排風扇、樓房的中央空調，這些強制對流都要消耗電力。但自然對流可以用來發電，了解目前新能源狀況，列舉有哪些自然對流發電方式？

2.去參加宴席，通常涼盤和熱菜都有。觀察碗、盤子，多數都用陶瓷材料。更早時期，木制餐具也曾廣泛使用，爲什麽？另外古羅馬時期，鉛制餐具廣泛使用，造成鉛中毒情況很普遍。

3.夜視儀（紅外線成像儀），在晚上無可見光線時，可以觀察周圍環境情況，爲什麽可以呢？

4.保溫瓶保溫，密閉性隔絕了熱對流可能，軟木塞和玻璃瓶膽内的近似真空降低了熱傳導，瓶膽内膜鍍銀（鎂），阻隔了熱輻射。在保溫瓶裏面灌半瓶沸水，如果立即塞上軟木塞，很快軟木塞會飛出來。如果等一會再塞上。時間長了，軟木塞不容易取出。爲什麽？

5.城市裏面有大量熱産生。工廠的煙筒、汽車的尾氣、空調的排氣口、廚房的竈台、我們的呼氣，都貢獻着熱。城市内植被少，水泥建築多，空氣中廢物多，太陽輻射更容易蓄積。最終造成整個城市空氣平均溫度比郊區高。這個稱之爲熱島。鄉村裏面也有類似效果，不過熱島小很多。什麽情況下熱島效應更大？什麽情況下熱島效應變小呢？

6.有煤有豐富水資源的地方，經常有火電廠。其标志性建築是冷卻塔，側面呈弧形，頂上是熱氣騰騰的模樣。直接讓這些熱水冷卻，浪費很大。在北方，冬天可以使用這些熱水供暖。另外，熱水可以用來增溫，養殖熱帶魚類，比如羅非魚。這是一種性價比非常高的魚類。

7.不同的食物燃燒的熱量差别很大，把固定重量的某物質燃燒産生的熱量稱爲熱值。通常食物中熱值最大的是奶油，和無煙煤的熱值差不多。花生的熱值也很高，雖然比不上酒精，比松木高。白糖也不錯，比松木稍差。令人意外的是瘦肉的熱值很低，和大米飯差不多，大約是松木的四分之一。炒雞蛋比煮雞蛋熱值高30%。可發現油脂含量高或油炸的食物，熱值高。食物的熱值高不等于營養高。并且食物熱量太高，超出人體需求太多，身體就發胖。雖然人體維持體溫和活動都需要熱量，而人體本身的運轉卻需要其他類型的物質。營養豐富是指産生熱量的物質、代謝必須的物質、保持防護能力的物質都有的食物，通常某一類食物營養不全，偏愛某種食物的話對身體可能不利，所以要搭配吃。粗加工的米面（熱量、維生素）、蔬菜（纖維素、維生素）、肉類（動物蛋白）、水果（維生素、微量元素）、豆類（植物蛋白、耐久性澱粉）混合，并且肥瘦肉都吃。當食物類型單一時，會形成特定的飲食習慣。因紐特人很難獲取植物型食物（蔬菜），無法以這種方式補充維生素。但他們吃的肉食熱加工程度很低，内部的維生素并沒有破壞，所以安然無恙。西方人吃的牛排經常是5分熟，或3分熟，帶着血絲吃，可能也有這方面的習慣因素。

8.冬天雙手冰涼，用力互相搓，一會手熱起來。是摩擦生熱的結果嗎？

9.長途客車，尤其是在山路上運營的，在車裏一般有個大水桶，持續向刹車片滴灌。爲什麽要這樣做？

10.在戶外探險時，攜帶一張金屬膜熱量反射布是很有必要的。當衣服濕透失去保暖效果，需保溫時，這張輕便的熱量反射衣可以有效防止體溫快速下降。

（本章完）

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