想要让一个物体降温,并不是什么难事,我们可以直接将其放进冰箱,或者干脆打开空调。

不过这些降温方法都是要付出代价的,这个代价就是能量。冰箱要耗能,空调也要耗能,那么有没有什么办法既能够帮助物体降温,又不需要消耗能量呢?也许你会说扇扇子,这个答案可并不正确。扇扇子不需要消耗能量吗?当然需要,其所消耗的能量来源于我们的身体,而这些流失的能量最终都要通过吃饭补回来。现在你还觉得既不消耗能量,又能够降低温度是一件容易的事情吗?

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这件事虽说不容易,但却并非做不到,想要既不消耗能量,又将温度降下来,必须先要知道热量传递的方式。

任何物体的温度都不会凭空降低,一个物体的温度降低,必然导致另一个物体的温度升高,热量是不会凭空消失的。而热量的传递主要有三种方式,第一种称为热传导,也是最为常见的一种。热传导是通过两个物体相互接触而实现热量传递的,当两个温度不同的物体相互接触时,热量就会从高温物体向低温物体转移,于是高温物体的温度会降低,而低温物体的温度会升高,最终两个物体的温度会趋于一致。

显然,通过热传导的方式来使一个物体降温必然是要耗能的,因为温度的本质就是运动。

高温物体分子的运动速度快,低温物体分子的运动速度慢,当二者相接触时,高速分子撞击低速分子,会使自身减速,而使后者加速,这种运动速度的改变实际上就是一种能量的转移。第二种热量传递的方式称为对流,这种方式只适用于流体。比如我们在点燃炉灶之后,虽然炉灶并未与屋顶发生接触,但屋顶的温度依旧会缓慢升高,这就是对流导致的。

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当我们点燃炉灶后,炉灶周围空气的温度会升高,热空气密度低,所以会上升,而高处的冷空气密度高,所以会下沉,之后升到屋顶的热空气会将热量传递给屋顶,同时温度降低,再次下沉,循环往复,这就是对流。

对流是通过流体的运动实现的,其本质是一种间接的热传导作用,因此也是要耗能的。最后是第三种热量传递方式,称为辐射。所有的物体都会通过红外辐射的方式向外辐射热量,同时,所有的物体也都会吸收其他物体所辐射出来的热量,于是在同一温度环境下,所有物体的温度大概都是趋于一致的。

能否在不耗能的情况下,让某一物体的温度明显低于周围的环境温度?这是可以做到的。

所有的物体都有一个反射率和一个发射率,反射率就是指物体反射电磁波的能力,而发射率则是指物体向外辐射电磁波的能力,表面上看起来,物体的反射率与发射率是相反的,比如一个物体的反射率为90%,那么它的发射率就是10%。然而,物体的反射率和发射率并不是固定不变的,它会随着波长而发生变化。

比如有些物体在可见光波段的反射率很高,发射率很低,但到了红外波段,它的发射率就会升高,而我们就可以利用这样的材料实现不耗能降温。

因为这样的材料反射率很高,因此从外界吸收的热量很少,同时它在红外波段的发射率又比较高,所以会持续向外辐射热量,于是其自身的温度便会显著低于环境温度。这样的材料在现实中有很多,比如辐射冷却胶带、辐射冷却板等,利用的都是这种原理,如果我们在铝箔纸上贴附一层透明胶带,也能够达到类似的效果。