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爆炸性发现!第四种热传递方式被找到了!
来源:注册消防工程师 2020-02-10 10:18:22浏览量:122

热在真空环境下很难被传递,这是经典物理学中的一个基本概念,在中学物理课上,我们学习了热量的3种传递方式:热传导、热对流,以及热辐射。其中,除了热辐射,前两种热传递方式都无法在真空中进行。

现在,第四种热传递方式被发现了。在量子物理学家看来,真空并不是一片真正的“虚空”,而是充满了量子涨落。

香港大学校长张翔教授带领的加州大学伯克利分校科研团队的最新研究显示,完全真空隔开的两个物体之间的量子波动可引起热传导,这是一种前所未有的热传递方式。这一成果,是对经典物理学的颠覆,这项极具开创性的研究结果日前在《自然》杂志发表。

论文链接:

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

而目前我们常见的依然是热量的三种传递方式:热传导、热对流、热辐射。

热量的三种传递方式:热传导、热对流、热辐射

配图来源:网络

一、热传导

热传导又称导热,属于接触传热。由物体中分子、原子或它们的组成部分的相互碰撞、转动、震动等热运动使热量从物体中温度较高部位传递到温度较低部位或传递到与之接触的温度较低的另一物体的过程。

特点

1.接触传热。

2.在流体中往往与对流传热同时进行。

二、热对流

热对流又称对流,是指流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互掺混引起热量传递的方式。(通过流动介质热微粒由空间的一处向另一处传播热能的现象。)

特点

1.接触传热

2.只能发生在流体(气体和液体)之中,且必然同时伴有流体本身分子运动所产生的导热作用。

火场中通风孔洞面积愈大,热对流的速度愈快;通风孔洞所处位置愈高,热对流速度愈快。热对流是热传播的重要方式,对初起火灾的发展起着重要的作用。

三、热辐射

热辐射,辐射是物体通过电磁波来传递能量的方式。热辐射是因热的原因而发出辐射能的现象。与导热和对流不同的是,热辐射在传递能量时不需要互相接触即可进行,所以它是一种非接触传递能量的方式,即使空间是高度稀薄的太空,热辐射也能照常进行。最典型的例子是太阳向地球表面传递热量的过程。火场上的火焰、烟雾都能辐射热能,辐射热能的强弱取决于燃烧物质的热值和火焰温度。物质热值越大,火焰温度越高,热辐射也越强。辐射热作用于附近的物体上,能否引起可燃物质着火,要看热源的温度、距离和角度。

特点

1.不需要互相接触即可进行,是区别于其他两种传热方式最明显的特征。

2.由于电磁波的传播无需任何介质,所以热辐射是在真空中唯一的传热方式,热辐射最为典型的例子即是太阳向地球表面传递热量的过程。

四、建筑火灾的烟气蔓延

1. 烟气扩散蔓延主要是水平流动和垂直流动。

2. 建筑内部烟气流动路线:

第一条,也是最主要的一条是:

着火房间——走廊——楼梯间——上部各楼层——室外;

第二条是:着火房间——室外;

第三条是:着火房间——相邻上层房间——室外。

3. 烟气在走廊的流动呈层流流动状态,烟气在上层流动,空气在下层流动,烟气层的厚度在一定的流程内能维持不变。

4. 烟气流动的驱动力

1)烟囱效应

竖井是发生烟囱效应的主要场所,烟囱效应是造成烟气竖向流动的主要因素。

烟囱效应

配图来源:网络

2)火风压

建筑物内发生火灾时,在起火房间内由于温度上升,气体迅速膨胀,对楼板和四壁形成的压力。

火风压的影响主要在起火房间内,如果火风压大于进风口的压力,烟火将由室外向上蔓延;若火风压等于或小于进风口的压力,则烟火便会全部从内部蔓延。

5. 建筑火灾发展过程大致可分为初期增长阶段、充分发展阶段和衰减阶段。下图为建筑室内火灾温度—时间曲线。通常,轰燃的发生标志着室内火灾进入充分发展阶段。

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