温度的传递本质上是能量在物质之间的传递 , 主要方式有三种 , 分别是热传导、热对流和热辐射 。
热传导是我们生活中最常见到的温度传递方式 , 在影视剧中 , 我们也经常看到这一幕 , 一个铁匠将烧红的铁放入到了冷水中 , 铁就冷却下来了;又或者冬天时候 , 我们拿着热水袋 , 可以将手焐热 , 雪花掉在掌心马上就会化作水;在夏天 , 冰冷的雪糕放在地上很快就会融化……
这些都是热传导 , 热传导其实就是不同物质之间通过接触进行的热量传递 , 但是在真空中却无法进行热传导 , 因为热传导需要介质 , 而宇宙却是真空环境 。
我们平时使用的热水杯就利用了这个原理 , 将夹层中间抽成了真空环境 , 这样就可以阻断热量传播了 , 保证水温可以在较长时间内处于一个温度下 。
既然如此 , 那么达到地球的太阳热量自然不会是通过这一种方式 , 空间站也无法通过热传导来获得热量 。 那么热对流呢?
热对流是指两种具有不同温度的流体通过运动 , 导致双方相互融合从而产生的热量传递 , 主要是气体和液体的热量传递方式 。
比如将手放在一杯刚泡好的滚烫的茶水上方 , 可以感受到烫热的温度 , 还有天地间的风 , 正是由于冷热气流交汇产生的 。
其实热对流也需要介质 , 既然需要介质 , 宇宙中自然也不会存在这种热量传递 , 就剩下热辐射了 。
热辐射是指具有温度的物体自身向外发射能量的温度传递方式 , 它不需要借助媒介就能进行 , 通常是以电磁辐射的形式发出能量 , 温度的高低和辐射的强弱呈正比 。
我们生活中也存在不少的热辐射例子 , 比如我们围着火炉烤火的时候 , 就会感觉很暖和 , 其实就是火堆通过释放自身能量 , 帮助我们升高了体温 。
太阳的热量正是通过这样的方式传递到地球上的 , 由于太阳到地球之间的区域没有任何物质存在 , 因此这片区域自然不可能是有温度的 。
太空站必须散热在航天领域内 , 如何对那些卫星、空间站、飞船等进行温度控制是个让人不得不谨慎考虑的问题 。 目前 , 在宇宙中运行的各种宇航器的热量来源主要有两种 , 一种来自太阳产生的热辐射 , 另外一种则是宇航器内部各种系统运作过程中产生的热量 。
由温度产生的条件我们可以知道 , 在航天器这个密闭的空间里 , 许许多多的仪器正在工作着 , 自然会产生许多热量 , 而太阳的热辐射方式 , 虽然不能温暖太阳到地球这一区域 , 但是为航天器供暖还是可以的 。
空间站自然也不例外 , 站内的热量供应也是来自这两方面 , 两种热量在空间站内集聚 , 而空间站却无法通过热传导、热对流等方式散热 , 热辐射的方式又很缓慢 , 因此慢慢的 , 空间站内的温度会越来越高 。
在这种情况下 , 空间站如果不进行散热 , 恐怕会导致内部仪器起火或者出现故障 , 严重的话甚至会导致坠毁 。
因此 , 科学家不仅没有在维持空间站供暖方面下足心思 , 反而在散热方面绞尽脑汁 , 想尽办法让空间站内多余的热量传递出去 。
到目前为止 , 航天器还没出现过类似的事故 , 那就说明科学家已经解决了这个难题 , 那么他们到底是采用了什么技术呢?
由于空间站在太空中只能选择热辐射这一种热量散失方式 , 因此科学家便研发了一种热辐射散热装置——散热片 。
当空间站温度超过一定阈值的时候 , 冷却系统就会利用水或者空气将这些热量传递给散热片 , 再由散热片以热辐射的方式将温度传递到冰冷的太空中 , 这样空间站就可以维持着一定的温度了 。 这也是为什么空间站内的宇航员穿着并不是厚重 , 而是较为单薄的原因 。
不过由于散热片的技术属于机密 , 因此在很多航天器上的散热片都被隐藏起来了 , 我们看不到有关散热片的装置 。 如果我们仔细比对过国际空间站的不同照片 , 那么我们会发现空间站有两种不同的电板 , 没有颜色或者是白色的电板其实就是国际空间站的散热片 , 有颜色的其实才是太阳能电池板 。
随着科技的发展 , 我们有理由相信 , 科学家一定可以研发出更好的散热装置 , 有效降低空间站或者其它航天器的温度控制问题 。
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