|
日常生活中存在着诸多简单却又蕴含深刻道理的现象，不知道大家有没有注意到，让冷水迅速变热是很简单的一件事，但让热水迅速变冷却并不容易。 热水和冷水的温度不同是由它们内部分子的热运动的剧烈程度所决定的。当我们对冷水加热时，水分子的运动速度会随之增加，从而导致水的内能增加，温度升高。相反地，当我们从热水中抽取热能时，分子的运动速度会减缓，从而导致水的温度下降。
让冷水迅速变热的方法，主要是通过加热器提供外部热源，从而将热能传递给水，增加水分子的热运动速度，以此提高水的温度。例如，我们可以使用热水器将冷水加热，或者使用微波炉将水分子振动加快，从而让冷水变热。
要想让热水迅速降温变冷，需要将热水蕴含的热能传递转移给其它物体。转移热能的方式有两大类，一类是通过热辐射，也就是电磁波进行转移；另一类就是通过直接接触的方式进行转移，转移方式包括固体之间的热传导与流体之间的热对流。
在自由状态下，热能通常趋向于从温度高的物体转移到温度低的物体。一般热传递的效率越高，物体散热速度也会因此变得更快。 那如何才能加快散热速度，使热水迅速变冷呢？ 首先，可以肯定一点，在转移热量的过程中，不管是哪一种热传递方式，当温差越大时，热能传递的速度都将会变得更快。如果将热水放入冰箱中，可以让热水和所处环境之间形成更大的温度差，从而提高散热效率，加快热能的流失速度，让热水更快地变冷。 其次，在温差恒定的情况下，通过增强热传导、热对流和热辐射这三种热传递方式的效率，也能加快热能转移过程，使热水更快地变冷。 增强热传递效率的方式有很多，我们可以扩大热水与空气的接触面积，将热水倒入一个宽而浅的容器中，以便加速水分子的蒸发，带走热量，从而加速降低水的温度；加速热水上方空气流动的速度亦是同样的道理。此外，通过搅拌或者混合的方式加速对流，以及使用热传导效率更高的容器，比如铜制容器，也可以让热水更快地降温变冷。
实际上，让冷水迅速变热，让热水迅速变冷的原理都是一样的，无外乎两个关键点，一是增大冷源与热源的温差，二是提高热传递效率。 为什么升温容易降温难？ 其实这并不是错觉，而是客观事实，这主要与我们所处的环境有关。大家在日常生活中经常接触到的最低温度一般不到零下50摄氏度，最高温度一般不会超过1000摄氏度。不管是冷水还是热水，温度一般也就在0~100摄氏度之间。 然而宇宙中最低温度理论上虽然只能达到273.15摄氏度，可最高温度随随便便就能达到几千上万摄氏度，理论上的最高温度“普朗克温度”更是大的超乎想象，高达1.4亿亿亿亿摄氏度。
以宇宙最高温和最低温为限，那我们就生活在宇宙温度标尺的低温区。 在这种状态下，想要让100摄氏度的热水变冷，我们能够用来给热水散热的冷源，它们之间的最大温差仅373.15摄氏度。可我们要是利用热源给10摄氏度的冷水加热，热源和冷水之间的温差随随便便就可以达到上千摄氏度。 正是因为在我们所处的这个世界中，相对于常温而言，温差大的热源比冷源更容易获取，所以给高温物体散热相对来说没有给低温物体升温容易。 此外，温度是分子热运动的剧烈程度的表现，从分子热运动的角度而言，分子一直在进行着永不停息的无规则运动，并且总是趋向于熵增，即有规则的运动变成无规则运动的几率大，这也是导致“升温容易降温难”的另一个不可忽视的原因。 |
|
|
