關於熱力學(日常生活) - 生活

By Jacky
at 2013-10-19T00:00

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關於熱力學
日常生活中運用到的熱力學有那些呢??
可以的話麻煩請給我很地舉例><!!!
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可以再多一點補充麻>
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生活例子就好>
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感恩^^
謝謝大大

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By Charlotte
at 2013-10-22T22:23

熱力學與日常生活的關聯由「熱力學第一定律」與「熱力學第二定律」，可導衍出各種物性間的關係。提供估算物質性質的方法，是「熱力學」的主要用途之一，而物質的性質又與其用途關係密切。事實上，日常生活中的許多活動，都可用「熱力學」的原理解釋。以燒開水為例，純水在一大氣壓下，沸點大約是攝氏 100 度。水的沸點隨壓力的升高而提高，市售的壓力鍋，就是提供一個較高壓的環境，以便升高鍋內水的沸騰溫度，使得燉煮食物較一般常壓下的鍋子來得快速。而高山上因氣壓較低，水的沸點降低，使得食物不易煮熟，也都是相同的道理。如果要在一大氣壓下，獲得較高的烹煮溫度，就需換成沸點較高的介質，植物油與動物油脂的沸點就比水高出許多，適合於食物的煎炸。各種物質沸點與壓力的關係，就是「熱力學」中所謂的「汽、液相平衡」的問題。以中藥的煎煮為例，用水煎煮中藥，就是將水當成溶劑，把草藥中的有效成分萃取出來。我們也常在煎藥時加入米酒，以熱力學的觀點而言，酒精（乙醇）被當成「助溶劑」，目的在於提高某些草藥中有效成分的溶解度。又如，寒帶地區遇下雪時，常在路面上灑鹽，就是在降低其凝固溫度（或熔點），以減低路面結冰的可能。相同的道理，愈甜的冰棒，其熔點愈低，愈容易融化。至於冰上溜冰的原理，在於冰的熔點隨壓力增大而降低，溜冰時人體的重量，集中落在冰刀與冰的接觸面，相當於在冰面上施加一很大的壓力，使得冰在低於攝氏零度的情況下，就能融化成水，成為冰刀與冰之間的潤滑劑。冰刀劃過，壓力消失，熔點又恢復為攝氏零度，水膜又結成冰。上述這些例子，都是「熱力學」中所謂的「固、液相平衡」的問題。
日常的清潔用品，主要是利用界面活性劑分子同時擁有親水端與親油端結構的特性，透過這種界面活性劑的媒介，可將油性污物溶在水中，達到除污的效果。至於本文前述的兩則報導，讓不互溶的油與水能完全混合，也是利用相同的原理。還有很多的新產品，都是藉由改變分子的結構，以獲得特定的物理性質，而產生新的功能。熱力學的研究，可提供分子結構與物質性質間的關係，進而引導研發人員設計、創造出具有特殊用途的新產品。美國 3M 公司就是一個充分發揮「熱力學」在新產品開發上的代表性例子，該公司設有一分子模擬小組，將電腦模擬分子物性的技術，應用在新產品（如氟化物質，表面處理劑，新塗料配方，生化物質等）的開發，經由分子模擬的結果，篩選出可能具有某些特定物性的分子結構，大幅減少實驗工作的需求量，進而節省新產品開發的成本與時間。在熱力學的工程應用方面，由熱力學觀點而言，所有動力機械的核心都是將可用能量轉換作功的程序，另外一個應用則反過來，就是作功將熱量移走，達到冷卻的目的。在〈膨脹與冷卻的應用〉中，特別針對焦耳－湯普森的膨脹冷卻作用加以介紹，實際上透過工程設計，利用這種原理可以達到讓氫氣液化的低溫，本篇也提到冷凍的一種新用途，就是用於殺死癌細胞，但如何建立一套溫度降得夠低，又不會太貴的系統，還有待工程師的努力。在〈雲、雨、霧的形成── 談日常生活中的成核現象〉一文中，就空氣中水—汽變化與熱力學的關聯性，說明了自然界的一些變化，也同樣遵循熱力學的原理。由熱力學的觀點言之，所有的系統最終都希望達到平衡狀態，空氣中的水汽如果超過平衡狀態下的飽和數值，系統就不穩定，會發生相變化，以改變過飽和的狀態，當然相變化發生的速率可能很慢，除非過飽和的程度很大，或利用外界的某些刺激以促進相變化，人造雨就是最佳的實例。
2013-10-20 14:58:36 補充：
請問版大是哪方面需要再做說明，還是多一點熱力學的生活例子~
2013-10-20 16:25:55 補充：
電冰箱製冷的原理是通過工作物質（即氟利昂氣體）把箱體內的熱量帶到箱體外，從而使箱體內溫度降低。電冰箱有一條管道，一部分在冰箱內，一部分在冰箱外。管道裡面有氟利昂，這種物質的沸點很低。結合熱力學第一定律，當氟利昂到達箱體內管道時，氣體體積膨脹對外做功，忽略熱傳遞的作用，由熱力學第一定律公式可知氣體內能減少溫度降低，此時管道內工作物質的溫度比箱體內溫度更低，所以箱體內的熱量傳遞給管道內工作物質。管道的底部有一個泵，使氟利昂不斷地在管道裡循環。
2013-10-20 16:26:30 補充：
吸收了熱量的氟利昂到達箱體外管道時，因為管道上面的部分有一個狹窄的小孔，減慢了外露管道之中物質的流速，當中的物質因而受到很大的壓力。物質在這個範圍沸點上升，由氣體變成液體，把潛熱釋放出來。當物質通過小孔進入電冰箱的內部時，壓力會減少了許多，沸點回復到先前較低的水準，物質便由液態轉變為氣態，並且會吸收電冰箱內的熱能 (潛熱)，使冰箱內的溫度降低，達到了冷凍的效果。泵將氣體體積壓縮，外界對氣體做功，忽略熱傳遞的作用，由熱力學第一定律公式可知氣體內能增加溫度升高，此時管道內工作物質的溫度比外界環境的溫度更高，所以管道內工作物質把熱量傳遞給外界環境。

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