為什麼吹氣是冷的，哈氣是熱的？| 趣問萬物

2023-04-01 15:38:57 2

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源|「一切」等等

編輯|鏡像

為什麼吹冷又吹熱？

同樣的空氣從嘴裡出來，撅著嘴吹出來是冷的，可以涼熱飲；張開嘴很暖和。冬天你可以暖手。作為溫血動物，我們不是溫度的改變者。呼吸道中氣體的溫度幾乎與體溫相同。當我們改變嘴的形狀時，為什麼氣體的溫度會改變？根據一位物理學教授的解釋，呼吸時從我們口中出來的是一團熱流，流速緩慢，橫截面積很大。這種狀態類似於有序的層流，不會夾帶太多的周圍氣體。氣團和外界之間的熱傳導很慢，所以當它到達相距超過10釐米的手時，仍然是熱的。當我們撅著嘴吹氣時，氣體速度很快，橫截面很小，這相當於湍流，將「吸引」周圍空的氣體流入，導致氣流的整體溫度迅速下降，氣流吹得越遠，損失的熱量就越多。如果你靠近嘴唇吹氣，一開始會很熱。

曝氣示意圖(左)和吹氣示意圖(右)|來源:美國科學家

但是即使暖空氣流降低到室溫，也不足以產生涼爽。我們吹空氣時感到涼爽，不是因為氣流的溫度低，而是因為流動的氣流可以驅動周圍空的空氣流動，促進身體表面汗水的蒸發，帶走皮膚的熱量。氣體運行得越快，它能驅動的空氣體就越多，散熱效果就越好。另一種解釋是，當吹氣時，嘴的開口很小，氣體被壓縮，當它出去時，氣體膨脹，壓力降低，溫度降低。

為什麼白色衣服變溼變透明，而彩色衣服變溼變暗？

來源:pixabay

洗衣服時，你會發現白襯衫的浸溼部分會變得透明，而其他顏色的溼衣服會變得更暗。水本身是無色透明的，它如何改變衣服的顏色？如果你放大白色襯衫，你會發現一種纖維不是白色的，但基本上是透明的。這些透明纖維交織在一起，形成一個粗糙的表面，由許多不同方向的界面組成。當光線照射到白布上時，會被多個界面連續反射或散射，難以通過，最終進入我們的眼睛，呈現白色。同樣的原理也適用於光滑透明的冰塊，這些冰塊被磨成冰沙後會變白。當較薄的白布是溼的時，水佔據了纖維之間的空間隙，填滿了織物的粗糙結構，減少了反射和散射，並且光可以更平滑地穿過它，因此看起來更透明。

織物潤溼對前(左)後(右)光線的影響

對於與染料結合的有色織物，水也可以阻擋光線從織物表面的直接反射。溼布表面覆蓋著一層薄薄的水膜。光被折射到水層後，會在水層和纖維層之間的界面被多次反射。每次它被反射到有色纖維層上時，其中的一部分會被吸收，最終從纖維表面到達我們眼睛的光會減少，所以顏色會變得更深更暗。不僅布，而且多孔材料表面如沙子和水泥地面也會有這種現象。

火焰的狀態如何？

來源:pixabay

我們總是習慣於把世界上的一切都分成固態、液態和氣態，但是這個世界上總有一些東西人們無法觸摸清楚，比如火焰。火焰是在氧化劑(通常是氧氣空氣體)和可燃物(可以是固體、液體或氣體)之間的劇烈反應中產生的。普通燃料完全燃燒的產物主要是二氧化碳和水蒸氣等氣體，它們同時釋放光和熱。如果燃燒不完全，它還會產生一氧化碳和其他氣體以及小的固體煤煙顆粒。普通火焰的溫度只有幾百攝氏度，所以燃燒時物質的狀態不會超過固體、液體和氣體的範圍。然而，當火焰的溫度達到數千攝氏度時，參與燃燒反應的分子將經歷電離，形成由電子和離子組成的等離子體。這種狀態不屬於固體、液體和氣體中的任何一種，而是屬於第四種狀態——等離子體狀態。例如，工業上使用的等離子炬使用電弧電離氣體，火焰溫度可達5500℃。

等離子炬切割金屬

然而，火焰不是嚴格意義上的物質，它不能簡單地定義為氣態或等離子態。更準確地說，我們看到的火焰是我們對燃燒劇烈反應的綜合感官體驗，不僅包括燃燒的反應物和產物，還包括反應過程中釋放的光和熱現象(見本文末尾的擴展視頻)。

地球上最安靜的地方在哪裡？

生活在一個嘈雜的城市裡，我總是想偶爾找個地方乾淨一下，但是即使沒有荒野，仍然會有動物活動和稀疏的植被被風吹動的聲音。

是的，我們的目標是找到一個非常安靜的地方。我們一定要走到泰空的中間嗎？沒必要，地球上有這樣一個地方，但不像你想的那樣，它離荒蕪的荒野不遠，但在熙熙攘攘的城市裡相當安靜。位於華盛頓州雷德蒙的微軟總部87號的消音室被認為是地球上最安靜的地方，打破了明尼蘇達州菲爾德實驗室在2015年創下的金氏世界紀錄。

最安靜的消音室結構

我們知道聲音是由振動產生的。在室溫空時，氣體分子自由碰撞(布朗運動)發出的聲音約為-24分貝。微軟消音室的背景聲音非常接近布朗運動的聲音，只有-20.6分貝，遠低於人類耳朵能聽到的最弱的聲音(0分貝)。立方體消聲室由6面30釐米厚的混凝土牆圍繞，下部阻尼彈簧框架空，可隔離外部聲音。房間內壁覆蓋有1.2米長的吸音海綿，上面有多層凸起結構，可以吸收99.999%的回聲。即使消音室隔壁有高科技搖滾樂隊音樂會，也不會打擾你。這種安靜的環境使研究人員能夠捕捉到設備發出的最微弱的聲音，從而開發和測試高精度的音頻設備。

如果你獨自一人站在那裡，你可能會認為自己一開始就是聾子。習慣之後，你會聽到你的呼吸、心跳和關節運動……最好回到嘈雜的交通世界。