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关于水蒸汽凝结以辐射方式释放潜热之实验验证问题的思考

已有 7035 次阅读 2008-9-1 13:51 |个人分类:气候变化

关于水蒸汽凝结以辐射方式释放潜热之实验验证问题的思考

 

首先感谢大家对水蒸气凝结放热问题的关注!谢谢!

 

根据大气中水蒸气凝结过程的分析,水蒸气凝结只能以辐射方式释放潜热,否则必然违反热力学第二定律。

 

但是,对于水蒸汽凝结以辐射方式释放潜热的实验验证,我们首先想到的是用辐射仪直接检测,通过查阅资料,我们知道夏季大气中热辐射强度大大高于冬季,当然这里一方面是总体温度水平提高的缘故,但大气中水汽量远大于冬季也是一个重要原因.张老师用热像仪对开水壶出口水蒸气凝结的热辐射测量,是直接测量的一种方式,但由于这时的热辐射强度很小,我担心可能测不出来(支持李老师的观点)——由于水蒸气、水和冰都有红外辐射,水蒸汽凝结(凝华)的辐射强度是否能突显出来也难以确定,水蒸气凝结的辐射频段无法预知,再加上辐射强度可能很弱,能否被现有的仪器检测出来是一个问题.

 

关于水蒸气凝结的辐射波段,除了可能在红外热辐射段之外,还可能在微波段.不知大家注意没有,用微波炉加热馒头(最典型)时,水蒸气会从食物中离析出来,并在碗或盘子等容器壁上凝结,非常明显。我们知道,馒头中没有液态水分子存在,水分子元素在食物中以“络合物”状态存在,当水分子吸收微波之后,立即气化而从事物中离析出来。凝结是气化的逆过程,所以我怀疑水蒸汽凝结的辐射波段是否可能是微波。

 

我设想过几种测量方案,张老师所做的实验我也想到过,我这里提出另一个方案:控制容器压力维持恒定,比如1个大气压,将水加热达到饱和温度——100,维持一定的加热功率,会产生一定的饱和蒸汽流量。容器内放置一个开口的玻璃杯,里面盛一定的水,当整个容器达到热平衡时,玻璃杯中的水也达到100,但水中不会出现气泡(核态沸腾)。

如果我们在玻璃杯的上方放置有一定倾斜度金属盘管,内通一定温度的冷水,水蒸气必然在管壁上凝结,由于凝结以辐射方式释放潜热,而辐射方向必然具有一定的随机性,即潜热不会立即被管内冷却水带走。我们在管子上方设置指向玻璃杯的凹面镜,则向外发射的辐射波被导向玻璃杯的水。如果玻璃杯中的水中出现气泡,则证明水蒸气凝结以辐射方式释放潜热,这一方案的缺点是仍然无法知道辐射波长。

 

我还设想了别的方案,换个时间再给大家介绍。

 

 



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