人类从来都喜欢择水而居。打开世界地图,你会发现几乎所有的著名城市都坐落在江河湖海之滨。其实就连大型动物也同样喜欢与水为邻,在水边繁衍生息。
海滨城市-秦皇岛(图片来自我想去旅游)
当然,生物的生存需要水,这为生命与水为邻找到了无可辩驳的理由。但是,高智能的人无须费力就能找到满足生命生存的水,可为什么对水边生活却那样钟情,那样趋之若鹜呢?
生命与水(图片来自百度图片)
答案之一也许是气候使然。海湖之畔,气候湿润,冬暖夏凉,巨大的水体悄悄地控制着气温的变化,所以海湖边上,冬天不是太冷,夏天也不是太热,当然这不能包括纬度极高和极低地区。
气候宜人的海滨(图片来自昵图网)
那么,是什么原因使得大型水体周边具有这种让人舒适的气候环境呢?答案当然是多方面的,其中潜热能的作用是重要的原因之一。
一个小小的物理实验也许会让你豁然开朗。当我们通过加热来融化一块冰的时候,冰水混合物一直保持0℃不变,直到冰全部融化。那么多的热能竟然未使冰水的温度升高,那这些能量跑到哪里去了?其实,这些热能并没有凭空消失,而是在给冰水加热时,用来打开链接水分子成为冰晶结构的氢键。类似这种物质在相态变化(例如:水蒸气↔水↔冰的物态变化)时所释放或吸收的热量称为潜热能。就是说这些并没消失的热能完全存储在液态水中了,直到水再次转变为冰时,这些热量又会释放出来。
潜热转化示意图(图片来自地球科学基础2017)
水汽凝结为水时所释放出的热量为凝结潜热,相反过程所吸收的热量为蒸发潜热;水汽直接变成冰所释放出的热量为凝华潜热,相反过程所吸收的热量为升华潜热;水冻结成冰所释放出的潜热为冻结潜热,相反过程所吸收的潜热为融化潜热。
潜热与水的物态(图片来自百度百科)
是的,潜热能和显热能是相对的。任何状态的物质加热,只要它的形态不变,且热量加进去后,物质的温度升高,加进热量的多少在温度上能显示出来,即不改变物质的形态而引起其温度变化的热量称为显热能。
显热(图片来自百度图片)
实验表明,每融化1克冰约需80卡的融化潜热(春天水边较冷);而在冻结过程中,1克水会将80卡热量作为冻结潜热释放出来(初冬水边较暖)。这就是在大面积水域存在的地区,由于水的物态变化致使潜热的释放和储存,犹如一台巨大的空调机,调整着周边的温度,使水边气候总是让人感觉冬不过于寒冷,夏不极端炎热。当然,巨大的水体和水具有较高的比热容,使海湖夏季储存热量,冬季缓慢释放,与潜热共同作用于水体周边气候。
潜热能在自然环境系统中不仅影响水体周边温度变化,对各类自然生态系统的平衡、区域气候变化都有重要影响。潜热能场甚至可以指示强对流的大暴雨天气过程以及台风的形成和运动,在防灾和减灾领域,也具有重要作用。
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