太白金星
第1楼2008/08/10
压强的升高
在海平面处大气压强下，水在100℃沸腾，0℃结冰，若压强升高，水的沸点升高，冰的熔点降低。
到海拔高的地方，水将在较低的温度下沸腾，如在10000英尺处水的沸点是90℃。即不到100℃时，水就全部蒸发掉了。那就是为什么在山上鸡蛋煮不熟——水温不够高。只要压强足够低，水在室温便可沸腾。这一点很容易证明：将一盘水注入真空容器中，然后抽走该容器中的空气，水便沸腾了。另一方面如果压强很高，水即使过热了，也不会沸腾。高压锅里的水，热水喷泉底部的水温都超过100℃，而它们都不沸腾。
当给冰块加压时，即使温度在0℃以下，它也会融化。在冰块上放一重物，如石块，便可证明这一点。
为什么高压使冰易于融化而低压使水易蒸发呢？一种简单的解释方法是：冰融化时体积缩小，高压可以帮助体积收缩；水蒸发成为水汽时，体积增大，而高压阻碍这种膨胀。
流星的轨迹
流星划过天空产生的明亮的轨迹，有时可以保留几秒钟，而闪电在空中形成的闪光在几分之一秒内即消失。产生这种现象的原因是：
流星是在空气稀薄的高空飞过，而闪电发生在气压很高的低空。
流星通常是宇宙空间闯入地球大气层的宇宙砂粒，它在空气中运动很快而且能够打掉空气原子中的电子，从而形成一个等离子区。丢失电子的空气或气体原子构成了等离子区，它是由裸露的原子和自由电子共同组成的。等离子区过去也称作电离气。在大约一秒钟量级的时间之内，自由电子再次与原子结合并释放能量，这能量正是迫使它离开初始位置时所需的能量。在结合过程中的能量是流星尾巴发光的能量来源。
闪电也同样形成一个等离子区，它是由形成闪电电流的电子将原子中的电子打掉而形成的。
流星在大气层的高处（也许二十里），那里气压很低，即空气中原子相隔很远，因此自由电子找到原子并与它结合而释放能量需要一秒钟左右，而闪电发生在低空，或许只有一、两英里高，近地面处气压很高，意味着空气原子相距很近，因此自由电子只需几分之一秒内就恢复为常规气体。空气变成等离子气要从闪电中吸收能量。当等离子气又恢复成空气时将释放出能量，如光、热、声。
多数情况下，闪电中能量大于流星的能量，而且闪电释放能量的速度更快些，因此闪电放出的功率将比流星大。再者，闪电呈现蓝色，而流星呈黄色——这说明闪电的等离子区温度更高。闪电的等子气是由电能形成的，流星尾部的等离子气是由流星体的动能形成的。但不管等离子气是如何形成的，由它恢复成正常空气所需时间是由自由电子找到它所要结合的原子所需的时间决定的。
零度的两倍
一块金属的温度为零度，与它大小相同的另一块金属的温度是它的2倍，则此金属温度应为：273℃。
温度是它两倍的那块金属具有两倍的热能，因此它有零度金属两倍的绝对温度。零度金属块的热能是多少？一块一点能量也没有的金属，其温度将是绝对零度，或负的273℃。另一块金属比零度热两倍，那么它的温度应是+273℃。
黑白金属
表面一黑一白，大小相同的两块金属都加热到500℃，哪个辐射的能量多？是黑色。
设想你有一个密封的盒子加热到500℃，盒内一半衬有表面是黑色的金属，一半衬有表面白色的金属，两者不接触，所以它们只有通过辐射交换热量。一部分热量由黑金属块辐射到金属块，一部分由后者辐射到前者。这两部分必定相等，否则散发热量多的一边将很快变得比另一边冷。净能量自动地由低温处流向高温处是不可能的。表面是黑色的一侧，能把所有的辐射到它上面的热量都吸收，若物体温度保持恒定，它将辐射出同样多的热量——物体表面吸收的热量与其放出的相同。我们知道一个好的吸收器必是一个很好的辐射器。在白色表面上，对于辐射到其上的热量大部分将被反射，而只吸收一小部分。因此它辐射的热量也少。一个好的反射体却是一个很糟的辐射体。黑白表面之间的能量流是相等的，因为白色表面辐射较少是由它反射较多热量来补偿的。
由此我们得出在500℃时，黑色金属比白色金属辐射的热量多。这便是为什么好的散热器表面总要涂成黑色。
另外，如果白色表面被破坏了，它的反射能力就会减弱。相应就会吸收更多的辐射。如果我们将白色表面破坏得使它的反射能力和黑色表面一样，这样它对热辐射的吸收应该同黑色表面一样。它就和黑色表面起一样的作用，这就意味着它应和黑色表面一样辐射能量。我们是怎样改变白色表面的呢？我们在白色表面上刻下许多划痕，当划痕很深时，它们就象小空腔一样起到能隔住进入其中的辐射作用。大部分进入空腔的辐射是不能被反射出来的，它们最终被吸收了，空腔起了辐射陷阱的作用。事实上，无论空腔是由金、银、铜、铁，还是碳制成的，它们的效果都如同黑色的空腔。设想在一个阳光灿烂的日子里，有一幢敞开窗户的房子。敞开的窗子便是一个空腔，无论房间里的墙壁涂成什么颜色（银白、金黄等等），从外面看去，房间里是黑色的。
太白金星
第2楼2008/08/10
无需燃料的船
思考一下这个问题：一艘船是否可以不需煤或石油，采用下面的方法加热锅炉并带动自身前进。将温暖的海水抽进来，从中吸取热量并集中到锅炉，然后将冷却的海水排入大洋。如果从水中吸收的热量足够多，那末排出的海水很可能结成了冰。第一个问题是：这种设想违反能量守恒定律吗？答案是否。
上述设想并不违背能量守恒，因为锅炉里的热量是从设想的海水那儿得来的，我们并未创造能量，只是使能量由一个物体（水）转移到另一物体（锅炉）而已。
第二个问题：这种设想可行吗？
答案仍是否。
如果它可行，我们早就这样做了，但我们发现这种情况在我们的生活中是不可能发生的。物理定律是从人类的总体经验中总结出来的。这类过程不可能发生的结论来自热力学第二定律。热量总是由高温处传递到低温处，它自己无法从温暖的海水里转移到温度高得多的锅炉里，如同一个球不可能自己向上滚一样。热量可以在外力作用下由低温处转移到高温处——冰箱便是如此。但迫使热量由低温处转移到高温处需要能量，且这个能量必定大于锅炉获得的能量。
船的世界就是海面。如果整个世界温度相同、那么无论温度多高，无论这个世界上的热能有多少，都无法将其变为功。
热能的转化
如果你用一定燃料（煤油、天然气或煤）烧炉子而获得的热量是X；如果同样多的燃料在发电厂燃烧，由此发的电全部通过电炉来加热你的房间。电炉此时：
产生的热量远远小于X，因为热量不可能完全转换成电能。
在多数发电厂附近，你会看到冷却塔将热水放入河、湖或流湾中。原因是热能无法百分之百地转化为电能，必定要浪费掉一部分热能（在水电站这种浪费可以忽略），因为除了很小量的摩擦外可以认为落水的机械能可以全部转换成电能。为什么传到冷却塔、河中的热量不能通过循环再回到动力厂的锅炉里呢？因为热量自己是无法由低温物体转移到高温物体的，而锅炉温度总是远远高于废热的温度。为什么不用热泵迫使废热进入锅炉呢？因为热泵工作要消耗能量。在消耗多少能量呢？至少与动力厂在产生这些废热所耗的电相等，于是也就没有什么剩余的电力供输出了。
首先，为什么会有废热产生呢？因为在蒸汽机或汽轮机中，汽体必须膨胀以推动机械活塞或汽轮叶片。汽体膨胀时它的温度降低，如果汽体能够膨胀到使其温度降为绝对零度，那么全部热能就都用来作功了。但实际上，它并不能比外界温度低（约为绝对温度300度），因此，你无法利用全部的热能。
下面这种方案如何？你可以使蒸汽膨胀后变成水，再将热水放回锅炉。这样做还会有什么损失呢？你会认为没有损耗了，因为似乎有了一个闭合的循环，但你错了。首先，蒸汽膨胀作功推动活塞时要耗掉一部分能量，当然这正是你所需要的，因此我们算它是能量损失。浪费在下面：蒸汽膨胀直到温度降为100℃，这时机器内部压强与外界大气压相同，它不能再膨胀了。这时它还不是水，而是100℃的蒸汽冷凝成100℃的水必须排除冷凝时释放的潜热。100℃的蒸汽变成100℃水时，温度不变，却有很大一部分热量放出，这一部分热量不能回到锅炉，因为它的温度仅100℃，而锅炉的温度却远远高于它。冷凝的潜热成为废热，大糟糕了，为什么锅炉的温度一定要高于100℃呢？因为100℃蒸汽的压强未超过大气压强。
当你为电热器付钱时，你不仅要为加热你的房间的热量付钱，还要为加热河流、大海和天空付钱。
太白金星
第3楼2008/08/10
超值热能
若你给电热器输入10焦耳的电能，你将得到10焦耳的热能。在实际中，有没有可能给某一设备输入10焦耳电能而得到的热能大于10焦耳呢？
可以，只要你非常非常聪明，你便可以从10焦耳的电能中获得超过10焦耳的热能。
想一下窗户上的空调机，夏天室外热，室内凉，电能输入空调可后，它就从室内吸收热量并排放到室外。排放到室外的热量有多少呢？如果空调机吸入9焦耳的电能（一个非常差的空调机），那么它一定向外放出19焦耳的热能。冬天的时候，外界很冷，你想升高室内温度，就将空调机颠倒一个方向，原本在室外的部分朝向室内。开动机器，输入10焦耳的电能，同时从外界吸收9焦耳热量，这时它必然放出19焦耳的热能。这样倒装的空调机称作热泵。
那么热泵真的能以无换有吗？是，也不是。你可以看到热量可以产生，例如烤炉就能产生热量；热量还可以转移，如在空调机里，热泵就能转移热量。热量本身总是由高温处转移到低温处的，但有了热泵（它的运转需要能量），就可以从低温处将热能移到高温处。
吸收体是黑色
眼睛的虹膜有不同颜色，而瞳孔却只有一种颜色——黑色，这是因为：
好的吸收体总是黑色的：
可以问一下你的老师，为什么黑色物体是很好的吸收体，即黑色物体吸收的能量多于白色物体，它的机制是什么？如果你的老师并没有发现到这个问题本身是一种误解，而企图找出答案，那将使自己陷入困境。这是因为黑色表面能吸收更多的辐射热量是一个错误的概念。严格说，应反过来讲，一个强吸收的表面，因为它能吸收大部分能量而表现为黑色。例如，眼睛的瞳孔能吸收光，因而表现为黑色的。不能说因为瞳孔是黑色的，它所以能吸收光。表现为黑色是瞳孔吸收光能的结果，而不是原因。
这个问题又包含着另一个问题，“为什么好的吸收器呈现为黑色？”这是因为吸收与反射是两个相反过程，一个表面不可能同时既是一个很好的吸收体，又是一个很好的反射体。如果它的吸收能力强，它的反射能力就弱。如果一个表面吸收了所有到达其上的辐射能，而一点也不反射，它看上去就是黑色的。眼睛的瞳孔就是一个空腔，不反射一点光，就象上个问题中提到的窗户一样，表现为黑色。
太白金星
第4楼2008/08/10
低温角
一些人有理由地根据宇宙空间形成时的大爆炸所释放的热量认为整个宇宙温度约为4K。若真是这样的话，宇宙的某一部分的温度是否可能低于4K？
是的，可以使某一部分的温度变低些。
七月份，整个路易斯安娜州的温度是95°F，但一个好的空调机可以使室温降到65°F，因此一些实验室当然可以获得低于4K的温度。当然这需要能量，而这能量归根结底来源于类似太阳的恒星。有意思的是，我们之所以能使宇宙某一部分的温度低于4K的原因是宇宙中有些部分，如恒星，它们的温度远远高于4K。
水壶哨音
一只水壶直接放在火焰上加热，而另一只放在直接置于火焰上的金属板上。当水沸腾即发出哨音时关闭炉子，此时：
放在金属板上的水壶继续出声，而另一只立刻停止声音。
这个问题也许会使物理很好的学生犯错误，他可能认为由于金属的热容量小于水的热容量，所以金属提供的热量不如水的。可这个问题的关键在于金属的温度高于水壶里的水的温度。因为热量是从金属板传入水壶的，当然金属板更热些，而旦在关闭炉子后，它的高温还要保持一段时间。在这段时间里，热量由金属板传入水壶而使它发出响声。如果没有金属板，炉子一关就没有热量传给茶壶，它也就不再出声了。
金属环的膨胀
加热一金属圆环直到金属膨胀了1％，那么圆环中心的圆孔的直径将：变大。
圆孔不过是个空缺，而空缺也会膨胀，这是无法避免的。所有圆环的尺寸都要按比例胀大。形象地说，设想有一张圆环的照片，将其放大1％，照片上的任何部位都将被放大，当然圆也不例外。
也可以这样理解这个问题：将圆环弄直使它形成一直棒，加热时，它不仅变厚而且变长，这样当这根直棒再弯成环形时，内部圆孔的周长就象它的厚度一样也变大了。
如果我们想象一块方金属板中间有一方孔，那么很容易看出方孔将由于金属板的膨胀而变大。把方金属板切成小方块，加热使它们膨胀，再将它们拼成原样，方孔便同固体金属一样也膨胀了。
以前，铁匠给木轮加轮箍是采用这种方法：将略小于车轮外缘的轮箍加热，由于加热使轮箍膨胀，此时把轮箍刚好套在木轮上。待冷却后，不需任何另外的固定便会很牢固地箍在木轮上。
下次，当你打开一个罐子上的金属盖时，在热水里浸一下或放在热炉子上加热片刻，因盖子以及它的内周长的膨胀而很容易打开了。
空气压缩
如果将一定量的空气占有的体积缩小，那么空气的温度将：无法确定。
考虑这个问题时，你脑子中出一的图象可能是：将一只气球放进冰箱，在这种情况下，气球体积缩小是因为温度的降低。但另一个人想象的可能是打气筒或活塞中被压缩的空气。在这种情况下，体积缩小伴随着温度的升高。空气温度的变化不仅仅由它的体积变化决定，你还必需知道它的压强变化。空气的温度是它的体积和压强共同作用的结果，仅知道其中之一是不够的，如果气体体积减小，压强减小或不变，则空气温度降低。但如果空气体积只减小一点而压强增大很多，那么空气温度升高。如何衡量“一点”与“很多”呢？如果气体体积减少到原来的1/2，而压强增大到原来的2倍，温度就不变；但如果压强增大到大于的2倍，温度就升高；如果气压不到原来的2倍，温度就降低。我们说，气体温度与其压强和体积的乘积成正比：T～PV。
生锈的螺母
螺钉上有一只生锈的螺母，那么用加热的方法可以取下它。
回忆一下“圆环的膨胀”。螺母与螺钉并非紧密地挨在一起的，两者之间总有一点很小的空隙。螺母固定得很紧，问题在于这空隙大小。怎样才能使这空隙变大一些呢？加热。加热可以使任何物体膨胀，螺母膨胀，螺钉也膨胀，最后重要的是，两者间的空隙也膨胀。因此，要想旋松螺母，就加热，尽管螺钉也会膨胀。
熔化的铅水
有些人声称他们能把手很快地插进熔化的铅中而不受任何损伤，这种自夸有何科学根据？
熔融铅的温度高达327℃（约600°F）左右，因此做这个实验是相当危险的。但是先将用水浸湿的话，还是有希望将此实验做成功的。因为蒸发手上的水需要消耗大量的热量。粘附在手上灼热的铅首先将水加热至沸腾，然后成蒸汽蒸发。不过在此刻应立即将手拿出来，否则后果将不堪设想。
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