比熱容課外拓展

一、溫室效應(yīng)大氣對(duì)地球的保暖作用。地球一方面受太陽輻射而吸收熱量，另一方面又按其自身的溫度發(fā)散熱量，這兩種熱量收支平衡過程的結(jié)果，就決定了目前地球表面的平均溫度一15°C。在密度較大的大氣下層，長(zhǎng)波太陽輻射被水蒸氣和二氧化碳吸收，到達(dá)地表的主要是短波太陽輻射。穿過大氣的太陽直接輻射和散射光，一部分被地表反射，一部分被地表吸收。地表因吸收短波輻射而被加熱提高溫度，再以長(zhǎng)波向外輻射。地表的長(zhǎng)波輻射大部分被大氣中的水蒸氣、二氧化碳、甲烷、臭氧等吸收。同樣，大氣吸收輻射能后被加熱，也以長(zhǎng)波向地表和天空輻射。于是，很大一部分輻射能又返回地表。大部分長(zhǎng)波輻射能被阻留在地表和大氣下層，從而使其溫度增高。這種現(xiàn)象同溫室中的相似，故稱為溫室效應(yīng)。大氣中能起溫室效應(yīng)的氣體稱為溫室氣體，其含量的多少會(huì)影響溫室效應(yīng)的強(qiáng)弱（即地球平均溫度增加的程度）。近百年來由于工業(yè)化的進(jìn)展和人類活動(dòng)的影響，致使大氣中一些溫室氣體（如二氧化碳、甲烷、氯氟烴、一氧化二氮等）的濃度持續(xù)增長(zhǎng)，這就增強(qiáng)了自然溫室效應(yīng)。其結(jié)果使全球氣候變暖，造成嚴(yán)重的環(huán)境問題，可能對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和人類產(chǎn)生不利影響，成為全世界關(guān)心的重大問題之一。二、熱島現(xiàn)象一個(gè)地區(qū)（主要指城市）由于人口稠密、工業(yè)集中造成溫度高于周圍地區(qū)的現(xiàn)象。城市溫度的分布一般是工商業(yè)和人口集中的市中心區(qū)溫度最高，隨著同市中心距離的增加，溫度逐漸下降，至城市郊區(qū)，溫度則同周圍農(nóng)村相近。熱島現(xiàn)象可以造成局部地區(qū)的氣象異常。最明顯的如城市大氣溫度較高，空氣上升，郊區(qū)農(nóng)村的冷空氣就流入城市。城鄉(xiāng)之間空氣的這種熱對(duì)流，在夜間尤為明顯，稱為城市風(fēng)。三、熱污染人類活動(dòng)影響和危害熱環(huán)境的現(xiàn)象。由于人類生活與生產(chǎn)活動(dòng)引起局部、區(qū)域或全球環(huán)境熱平衡的破壞，其影響若超過人類或生物的適應(yīng)能力，就會(huì)釀成直接或間接的危害。電站、特別是核電站向環(huán)境中排入大量廢熱，可使接納廢熱的水體產(chǎn)生不良的生態(tài)學(xué)影響，溫度的變化對(duì)于魚類的生長(zhǎng)和生理過程起著重要作用；一個(gè)地區(qū)如城市，由于大量廢熱排入大氣，致使城市氣溫高于周圍地區(qū)，形成所謂熱島現(xiàn)象，可造成局部地區(qū)的氣候異常；人類活動(dòng)影響和危害熱環(huán)境的現(xiàn)象，還由于全球燃燒大量礦物燃料，排入大氣的二氧化碳、氯、氮氧化物、氫氧基以及微粒，改變了太陽輻射和地球輻射的透過率，使地球表面平均溫度增加，即溫室效應(yīng)，破壞了環(huán)境的熱平衡，形成全球性的熱污染。環(huán)境熱污染對(duì)人類的危害大多是間接的。環(huán)境冷熱變化首先沖擊對(duì)溫度敏感的生物，破壞原有的生態(tài)平衡，然后以食物短缺，疫病流行等形式波及人類。人們對(duì)自然氣候還遠(yuǎn)未充分了解，控制與之有關(guān)的熱污染問題尚處于探索階段。四、熱量與生命你是否發(fā)現(xiàn)，即使我們喝下大量冰鎮(zhèn)飲料或在熱水浴池中泡上很長(zhǎng)時(shí)間，我們的體溫也不會(huì)有多大變化.身體放熱和吸熱時(shí)，體溫為什么不降低或升高呢？原來，在人和一些動(dòng)物的下丘腦中（位于大腦皮層下面），有一個(gè)負(fù)責(zé)保持體溫不變的“調(diào)節(jié)器”.當(dāng)喝下冰鎮(zhèn)飲料后，胃壁溫度降低，胃部神經(jīng)涼的感覺信號(hào)傳給了下丘腦，它立即指令加快血液循環(huán)，把大量熱量帶到胃壁，保持了胃的正常溫度.當(dāng)外界溫度降低時(shí)，下丘腦立即發(fā)出指令，加快新陳代謝多產(chǎn)生熱量，還指令毛孔收縮，減少散熱，以保持正常體溫.然而，下丘腦的調(diào)節(jié)功能是有限度的.若外界溫度過低，新陳代謝產(chǎn)生的熱量將補(bǔ)償不了由于身體表面蒸發(fā)、傳導(dǎo)和呼吸引起的熱量損失.于是體溫下降，嚴(yán)重時(shí)就造成死亡.因此，人在冬天要穿上棉衣御寒.生活在寒冷環(huán)境中的動(dòng)物都有厚厚的毛皮，一只北極熊，不必加快新陳代謝的速度，就能在-50°C的環(huán)境中舒舒服服地過日子.當(dāng)外界溫度較高時(shí)，人和動(dòng)物就要向外界加快散熱以保持體溫.例如人在熱水浴時(shí).下丘腦發(fā)出指令加快皮膚的血液循環(huán)，大量散熱出汗，同時(shí)加快呼吸，使熱量隨氣體和水分一同排出，從而有效地防止了人體溫度的上升.有的動(dòng)物沒有汗腺，向外散發(fā)熱量就有些困難了，狗就是這種動(dòng)物之一.夏天狗總是張著嘴、伸著舌頭，它就是靠伸長(zhǎng)的舌頭蒸發(fā)水分、散發(fā)熱量的.應(yīng)用物理學(xué)概念和規(guī)律來研究生命運(yùn)動(dòng)，已經(jīng)形成一門新的邊緣學(xué)科一一生物物理學(xué).五、風(fēng)的起源風(fēng)是最熟悉的自然現(xiàn)象。要了解風(fēng)的形成必須了解包圍著地球的大氣的運(yùn)動(dòng)。大氣的流動(dòng)也像水流一樣是從壓力高處往壓力低處流。太陽能正是形成大氣壓差的原因。由于地球自轉(zhuǎn)軸與圍繞太陽的公轉(zhuǎn)軸之間存在66.5°的夾角，因此對(duì)地球上不同地點(diǎn)，太陽照射角度是不同的，而且對(duì)同一地點(diǎn)一年365天中這個(gè)角度也是變化的。地球上某處所接受的太陽輻射能正是與該地點(diǎn)太陽照射角的正弦成正比。地球南北極接受太陽輻射能少，所以溫度低，氣壓高；而赤道接受熱量多，溫度高，氣壓低。另外地球又繞自轉(zhuǎn)軸每24h旋轉(zhuǎn)一周，溫度、氣壓晝夜變化。這樣由于地球表面各處的溫度、氣壓變化，氣流就會(huì)從壓力高處向壓力低處運(yùn)動(dòng)，以便把熱量從熱帶向兩極輸送，因此形成不同方向的風(fēng)，并伴隨不同的氣象變化。大洋中的海流也起著類似的作用。從全球尺度來看，大氣中的氣流是巨大的能量傳輸介質(zhì)，地球的自轉(zhuǎn)以進(jìn)一步促進(jìn)了大氣中半永久性的行星尺度環(huán)流的形成。下圖表示了地球上風(fēng)的運(yùn)動(dòng)方向。地球上各處的地形地貌也會(huì)影響風(fēng)的形成，如海邊，由于海水熱容量大，接受太陽輻射能后，表面升溫慢，陸地?zé)崛萘啃。郎乇容^快。于是在白天，由于陸地空氣溫度高，空氣上升而形成海面吹向陸地的海陸風(fēng)。反之在夜晚，海水降溫慢，海面空氣溫度高，空氣上升而形成由陸地吹向海面的陸海風(fēng)（見下圖）。

（a）白晝海陸風(fēng)；（b）夜間陸海風(fēng)在山區(qū)，白天太陽使山上空氣溫度升高，