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太空中没有气体,太阳的热量是如何传到地球的?

热量的传递一共有三种方式,热对流、热传导和热辐射,在真空中,热量只能以热辐射的方式进行传递,太阳也是这样把热能传递到地球的。

在中学我们知道,温度的本质是微观粒子的无规则运动,物质由大量原子构成,原子无规则运动的动能和势能之和就是热能;热力学告诉我们,两个存在温差的物体,在无外界做功的情况下,会自发地进行热量的传递,最终使得两个物体的温度趋向于相等,而热量的传递有三种方式。

热传导

两个相互接触的物体,热量会自发地从高温物体传递到低温物体,比如我们冬天在室外手握一根钢管会觉得冷,这是因为钢管的温度低,手的温度高,于是手上的热量向钢管流失。


热对流

热对流是针对流动性物质的传热方式,常见的是气体和液体,指流体中的质点发生相对位移,从而引起的热量传递过程;比如我们打开冰箱门,冰箱内的低温气体,就会和外界的气体发生热量交换,这就是一种热对流的传递方式。


热辐射

热传导和热对流都需要有传热介质,但是宇宙空间中基本没有气体,太阳一样可以把热量传递到地球,这是用了热辐射的传导方式。

热力学指出,任何高于绝对零度的物体都会向外辐射电磁波,电磁波就会带走物体的热量,温度越高,物体辐射出去的能量也越多。

太阳表面温度高达5800K,根据普朗克黑体辐射定律,太阳光中能量辐射密度最大的波长λ=500nm,正好落在可见光之内:

热辐射的特点就是无需介质,由于绝对零度不可达到,所以理论上任何物体都会向外辐射热量,如果两个物体的温度相同,那么相互之间的热辐射就达到了平衡。


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