烈日照耀下,反光強烈的金屬反而比水泥更燙,這是為什麼?

2020-06-26   科技數碼睿泙

原標題:烈日照耀下,反光強烈的金屬反而比水泥更燙,這是為什麼?

大地表面幾乎所有的熱量都來自於一個光源,這個光源就是太陽。陽光照射到地面上的功率和照射角度以及大氣的透明狀況相關,一般的情況下,夏天陽光直射地面的輻射功率可以達到每平方米1.35千瓦。

大家都有在烈日下觸摸各種物體的經驗。在公共場所,那些閃閃發亮的不鏽鋼欄杆摸起來往往會特別的燙手。不鏽鋼欄杆不會主動發熱,它所有的熱量都來自於太陽,反射了那麼多陽光的不鏽鋼欄杆,為什麼反而會那麼燙?這好像有點違反我們的直覺。

》物體升溫的過程是一個吸收熱量的過程,而與此同時,又會發射出熱量。熱量傳遞的方式有三種,輻射、對流和傳導。

只要溫度高於絕對零度的物體都會輻射電磁波。不同溫度的物體發射的電磁波在各個頻段是不同的,它具有一定的分布特性。描述這個輻射的公式是普朗克黑體輻射公式。

陽光直射下裸露在空氣中的物體,吸收輻射和向外輻射熱量,是引起物體溫度變化的主要方式。最後物體的綜合溫度是由吸收熱量和發射熱量的平衡決定的。

國外的一家建築設計研究所,為了弄清楚各種材料,在夏天陽光直射下的溫度專門做了測試。

測試是在40度的氣溫下,無風,陽光直射的條件下完成的。

》以下是不同材料在陽光直射下的溫度。

噴水池的表層水溫,40℃。

綠茵場上的青草地,45.7℃;同一塊土地上的乾草地,51.5℃。

陽光直射下的沙粒石,77.8℃。

網球場上的深色混凝土,78.3℃,淺色混凝土70.1℃。

不鏽鋼金屬板,67.5℃。

根據以上數據,我們可以發現,在陽光的直射下,深顏色的物體吸收熱量要多,但是同時深顏色的物體發射熱量也會多,最後的結果是深顏色的物體會比淺顏色的物體溫度高一些,但不構成本質的差別。

構成溫度本質差別的是由於物體水分蒸發等因素。

》在陽光的直射下,不鏽鋼雖然比水泥塊溫度要低,但金屬的導熱速度比較快,讓我們的體感有了錯覺!

這其實和一個不鏽鋼的勺子在開水裡煮過以後,摸起來比一根筷子煮過以後會更燙的原因是一樣的,因為金屬的導熱速度比較快,傳遞到我們手上的熱量會更多,導致了局部皮膚的快速升溫。

熱傳導的過程一方面和材質有關,一方面和溫度的梯度勢有關。

根據簡化的導熱公式,熱量傳遞和材料的導熱係數成正比,也和溫度差成正比。混凝土的導熱係數是1.28,304不鏽鋼的導熱係數是16。假定人的手的溫度是36度,如果混凝土的溫度是70度,不鏽鋼的溫度只要達到40度,手觸摸的感覺就會相同。

所以,在陽光的直射下,混凝土的溫度不會比反光的不鏽鋼要低,但是摸上去的手感確實不鏽鋼要燙得多。