夏天穿衣有讲究——吸热、散热和颜色

文摘   科学   2024-07-12 12:26   四川  

直接上硬核干货!

这篇文章会让你明白:

夏天穿什么颜色会比较凉快;

很多卫星为啥要用金色材料包起来;

冰箱散热器为啥是黑色的;

这些问题背后的科学是什么;

夏天穿什么衣服凉快?大家都知道黑色比较吸热,所以当然是白色、浅色的衣服凉快喽?要是这么简单我们硬核玩具也就不会写这篇文章了。事实上这取决于你是否经常被阳光照射,如果你是户外工作者,那么穿浅色的没错。因为黑色衣服更吸热,但如果你不会被阳光照射,那么就穿黑色、深色的衣服。


科学原理是:黑色利于辐射吸热,也利于辐射散热。尤其是人体温度通常都比环境高,黑色散热还是很明显的。但在太阳照射下黑色吸热更多。


黑色也利于辐射散热,所以一般散热器都会优先做成黑色的,比如冰箱。

那么思考一下为什么电脑的散热器几乎是没有黑色的?

答案:因为电脑的散热器一般都是靠风扇吹走热量,这属于热对流和热传导。我们上面说的是热辐射。



卫星为啥是金色的?

太空没有空气,热量只能通过热辐射传递。包裹卫星的不是纸也不是金箔,而是MLI(Multi Layer Insulation)多层隔热。看起来金灿灿的是铝离子附着在黄色树脂上的效果。

卫星为了良好工作,既要反光又要散热,所以这些多层隔热材料都是很多面层叠并且层之间颜色也不同,根据卫星的工作条件精心调配出来的组合。


看到这里大概是一般科普的水准,但我们是【硬核玩具】,为啥黑色就利于散热呢?黑色吸收各种波长的光,利于吸热辐射这个好理解,散热原理是啥?

这其实是一个叫Stefan-Boltzmann law,斯特藩-玻尔兹曼的定律。简单说就是:一个黑体表面单位面积辐射出的总功率(称为物体的辐射度或能量通量密度)j* 与黑体本身的热力学温度T (又称绝对温度)的四次方成正比。


斯特潘是通过做实验,根据经验总结出来的。而玻尔兹曼是用思想试验+数学推导出来的。看到这里你大概对夏天穿啥衣服比较凉快有了答案。不过这里再提醒一下,夏天还是尽量别穿纯棉衣服,现实中铺天盖地的广告和老一辈根深蒂固的观念都认为纯棉就是好,还吸汗。其实大力宣传纯棉制品还有一种提倡艰苦朴素的政治正确在里面,因为棉纺织品是相对最便宜的材料。而真丝,麻都比棉要贵。但我们必须实事求是的说,棉织品夏天穿着不易透气,棉织品表面有很多小绒毛,它们容易相互勾结形成空气层,并且棉织品虽然吸汗,但很难排汗。越出汗就越湿,越湿就越出汗,互相促进形成正反馈。夏天最适合穿真丝衣服,虽然吸汗比不上棉织品,但透气又透汗,汗水很快就散出去。穿棉背心夏天干点活,背都是湿的,但穿真丝就不会。


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