衣服和絕熱


當物體和外界的溫度不相一致時,就會有熱的轉換發生。

這種熱能的轉換試圖讓物體與外界達成熱平衡,也就是一致的溫度。

當你坐在火推旁時,火堆的熱能會逐漸傳遞到你身上 ;

當你站在寒冷的高山上時,你身上的熱能也會逐漸散失於四周的環境中。


想一想:

動動手 , 做做看:


體溫的重要性:

良好的隔熱能夠維持屋內一定的暖活,冰箱內一定的冰凍程度,

脯乳類動物和鳥類等溫血動物獨特之處便是生存時能維持一定的體溫。

冷血動物(例如魚類)則能容易的和四周的環境交流熱量,

通常化學反應的速率與溫度有著極密切的關係。

當四周環境溫度便低時,冷血動物的體溫跟著降低,體內的新陳代謝反應也跟著變慢。

溫血動物則有一套恆溫系統,以維持一定適當的體溫,在不同溫度環境之下,

但是身為溫血動物也要付出一些代價以維持一定的體溫。

而我們(溫血動物)很多不自覺的行為也都是為了要維持一定體溫的需求。

我們的身體很謹慎的控制所產生的熱能並且我們也努力控制與外界交換能量的速率。

平常一個休息中的人約每小時產生 80 千卡的熱量。

即使是在休息時,我們的身體也一直不斷的在產生熱能,

所以在人多的室內,每一個人相當於 一個 100 W(瓦) 燈泡的熱源。

想想看 :

由於不斷的在產生熱量,我們也必須移走這些熱量才能維持一定的溫度。

由於我們的體溫(約37℃)通常都高於四周的環境,

我們的身體需要以產生熱量相同的速率(約100W)來散失熱能,才能維持一定的體溫。

這樣的熱量散失速率通常是很輕易達成的,除非在很熱的天氣裡或做劇烈運動時,

以下我們分別由熱量傳播的三種主要方式分別討論:傳導,對流與輻射。

這些機致都會導致熱量的流失,因此我們必須同時注意這三種功能的調節。

熱傳導:Conduction



對流:Convection



熱輻射:Radiation



若是四周的環境比起體溫溫度還高時,怎麼辦呢?



房屋與其他的絕熱方式


房屋希望能達到冬暖夏涼的目標,簡單的說就是維持恆溫,

由於房屋通常不會移動,因此可以用較重的材料做熱絕緣。採用的原理和人們保溫的方法類似。

雖然很多固體都是不良熱傳導體,但是最好用的還是空氣,但是並需要防止它對流。

因此現代房屋採用 玻璃纖維纏繞 阻絕空氣的流通,塞於四周牆壁內,會是好的隔熱材料。

而且它又不怕火。是良好的選擇。

屋內由於熱空氣上昇,冷空氣下降。頂層天花板與屋頂間的隔熱需要多加以考量。

窗戶由於必須透光中間不好塞東西。而玻璃導熱性還不錯。

因此好的作法是作成數層薄間距的玻璃層,但是窗戶都還是較牆壁容易 散失/跑進 熱量。

裝百葉窗讓陽光射入,但擋住部份輻射的射出,也是不錯的點子。


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作者:國立台灣師範大學 物理系 黃福坤

最後修訂時間

since 2011/06/20