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来自水杯的启示

已有 1322 次阅读 2021-6-21 09:49 |个人分类:论文交流|系统分类:论文交流

 将热水倒入一只普通的杯子会发现,热能会经水杯流入环境(此处忽略经空气传递的热能),我们将介导能量流动的物质称为能量传递介体,此处,水杯便是介导热能从热水流向环境的能量传递介体。现在,我们假设存在这样一个水杯,其一半材料是木质的,一半材料是铁质的,且铁的导热性要相对更好。当向这个水杯倒入热水时,不难发现:

    1)从铁质一侧流出的热能要比从木质一侧流出的更多;

    2)热能会同时从木质一侧和铁质一侧流向环境。

    那么,这两种现象说明了什么?

    第一种现象说明,当多种热能传递介体同时存在时,热能传递能力相对较强的介体介导传递的能量要多于热能传递能力相对较弱的介体。

    第二种现象说明,热水中的热能不但需要传递至环境中,还会以当前环境中最高效的能量传递方式释放其能量(因为能用的介体全用了)。

    我们将热能需要释放的物质,称为热能供体。透过第一点可以发现,热能供体对热能传递介体具有选择性。热能传递能力越强的介体,其介导传递的热能就越多,利用这些热能来提升自身热能传递能力的几率也就越高。透过第二点不难发现,热能供体不但有释放热能的需求,还需要尽快的实现其热能与周边环境的相对平衡。热能供体的上述两种属性驱动了热能传递能力相对更强的能量传递介体的出现。例如,在炼铁过程中,热能传递能力相对较弱的铁矿石转变了热能传递能力相对更强的金属铁。

    这个现象对生命的起源与进化具有什么样的启示呢?详情可见《隐藏的动力:生物在自然界中的价值》。本书虽已出版,但尚未发行,对本书感兴趣的朋友可加科学网好友或微信好友(我的微信号是18205952197,建议备注科学网),我将免费赠送书稿电子版。也可关注微信公众号“能流之上”,谢谢!




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