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地球大氣熱層能達到1000℃,可為什麼很多人說這裡能凍死人,具體什麼原理?
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  • 1 # 語境思維

    熱層,又叫熱成層、熱氣層、增溫層、暖層,其頂部或極光層離地面約800km,是大氣物質受太陽紫外線(λ<0.175μm)輻射高度電離的電離層。

    熱層氣溫隨高度的增加而迅速增高。太陽活動加強時,500km處氣溫可增至2000K;太陽活動減弱時,500km處的溫度也只有500K。

    根據熱力學,Ek=½mv²=3×½kT,溫度,是單一粒子運動速度的代言。熱度,是大量粒子體積能密的代言:Q=nEk/V=½mv²n/V。

    雖然熱層的大氣粒子,如自由電子、自由質子、原子氧等大氣粒子,速度很高(0.1c),但是這些粒子的體積密度極低,可相當於真空,熱度極低。宇航員走出太空艙若無防護,體熱急劇大量散發,立即降溫被凍死。

  • 2 # 科學薛定諤的貓

    1000攝氏度的高溫凍死人?看起來好像是違反了生活常識和物理定律,但仔細一想卻又非常合理!我們生活中確實存在類似“反常識”的現象。

    比如桑拿房裡的溫度可以達到80攝氏度,但你卻會被80攝氏度的水燙傷,大家都是80攝氏度為什麼結果會相差那麼大?原來我們發現:桑拿房裡幹蒸的溫度雖然是80攝氏度沒錯,但幹蒸的水分子數量遠小於一盆80攝氏度熱水的水分子數量。換句話說就是大家都是80攝氏度,但是總能量是不一樣的,假設幹蒸桑拿房裡的水分子數量是1摩爾,一盆熱水的水分子數量是100摩爾,那麼總的能量就是水分子數量×每個水分子的平均能量(宏觀上體現為溫度),那麼一盆80攝氏度的熱水的總能量就是桑拿房裡水分子總能量的100倍,這就是為什麼大家都是80攝氏度,而人體卻感覺一盆熱水更熱的原因了!

    溫度的科學定義就是微粒運動的劇烈程度,但溫度卻沒有要求需要多少微粒。那麼假設在宇宙真空的環境中,在1立方米的空間內只有一個微粒在運動,那麼這個空間內的總能量就是1/2MV²,這個時候這個粒子就能夠代表這個空間內的溫度了,假設這個粒子表現的溫度為1000攝氏度,但當這個粒子擊打到人體上時,人體不會有任何感覺,因為雖然溫度高,但是熱度低,熱度相當於總能量了。

    所以我們也可以很好地理解,在距離地球200公里的熱層,雖然溫度高達1000攝氏度,但卻能凍死人!因為這個環境下幾乎是真空了,微粒數量非常少,雖說單個粒子的平均能量大,但是熱度總能量確是非常低的。人體在這個環境下,根本吸收不了多少熱量,溫度高熱度低,被凍死也是很正常的!這雖然很像文字遊戲,但各位科學愛好者一定要明白溫度和熱度是兩個完全不一樣的概念。

  • 3 # hopeAPP測試阿飛

    生活中違背常理的事情有,但並不多,這些違背常理的事情乍一看一點都不可能,不符合科學邏輯,但,有些事情當你知道真相之後,也許你就會目瞪口呆、恍然大悟了!

    比如我們今天說的這個話題,一千度的高溫不是把人燙死而是凍死,你信嗎?

    我們先來看個列子,許多人都有蒸桑拿的習慣,桑拿房的溫度可以達到80度的高溫你知道嗎,但是正常人可以在桑拿房裡面呆很長時間都毫髮無損,但你卻會被80攝氏度的水燙傷,那麼問題來了,都是80攝氏度為什麼結果會相差那麼大呢?

    原來我們發現:桑拿房裡幹蒸的溫度雖然是80攝氏度沒錯,但幹蒸的水分子數量遠小於一盆80攝氏度熱水的水分子數量。

    換句話說就是大家都是80攝氏度,但是總能量是不一樣的,假設幹蒸桑拿房裡的水分子數量是1mol(摩爾),一盆熱水的水分子數量是100mol,那麼總的能量就是水分子數量×每個水分子的平均能量(宏觀上體現為溫度),那麼一盆80攝氏度的熱水的總能量就是桑拿房裡水分子總能量的100倍,這就是為什麼大家都是80攝氏度,而人體卻感覺一盆熱水更熱的原因了!

    我們再來說一下這個溫度,溫度是表示物體冷熱程度的一個物理量,從微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度,但是溫度卻沒有要求需要多少微粒。

    所以我們可以假設在宇宙真空的環境中,在1立方米的空間內只有一個微粒在運動,那麼這個空間內的總能量就是1/2MV,這個時候這個粒子就能夠代表這個空間內的溫度了,假設這個粒子表現的溫度為1000攝氏度,但當這個粒子擊打到人體上時,人體不會有任何感覺,因為雖然溫度高,但是熱度低,熱度相當於總能量了。

    水分子

    瞭解了這些,我們就可以很好的理解為什麼一千度的高溫能凍死人了。

    在距離地球200公里的熱層,那裡溫度高達1000攝氏度,但是那個環境幾乎是真空了,微粒數量非常少,雖說單個粒子的平均能量大,但是熱度總能量卻是非常低的。人體在這個環境下,是根本吸收不了多少熱量的,人體也是無法生存的。

    也就是說在那樣的環境下,溫度高而熱度低,所以被凍死也是很正常的!

    這是不是看起來更像是一個文字遊戲,其實不然,我們一定要明白溫度和熱度是兩個完全不一樣的概念。

    怎麼樣?現在如果有人給你說“一千度的高溫可以把人凍死”,你相信了嗎?

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  • 4 # 遇冰而化水

    在離地80公里以上,有個熱層,溫度可以超過1000℃,但由於空氣稀薄,並不是很危險的地方 中間層頂(約85千米)至250km(在太陽寧靜期)或500km左右(太陽活動期)之間的大氣層.

    熱層又稱暖層.從熱層底部向上,大氣溫度迅速增加,達到溫度梯度消失時的高度,即為熱層頂.熱層頂高度隨太陽活動變化很大,通常在300~500千米之間.

    但是由於空氣太稀薄,每個粒子雖然有很高的溫度,但是能夠匯出的熱量微乎其微。溫度從微觀上講是分子運動的劇烈程度,就是說雖然分子運動很劇烈,但是那裡接近真空,所以即便再劇烈也不會傳導到其它物體上。所以對其它物體來說溫度依然很低。

    本題的關鍵:溫度不代表熱度。

    熱層,又叫熱成層、熱氣層、增溫層、暖層,其頂部或極光層離地面約800km,是大氣物質受太陽紫外線(λ<0.175μm)輻射高度電離的電離層。

    熱層氣溫隨高度的增加而迅速增高。太陽活動加強時,500km處氣溫可增至2000K;太陽活動減弱時,500km處的溫度也只有500K。

    根據熱力學,Ek=mv=3×kT,溫度,是單一粒子運動速度的代言。熱度,是大量粒子體積能密的代言:Q=nEk/V=mvn/V。

    雖然熱層的大氣粒子,如自由電子、自由質子、原子氧等大氣粒子,速度很高(0.1c),但是這些粒子的體積密度極低,可相當於真空,熱度極低。宇航員走出太空艙若無防護,體熱急劇大量散發,立即降溫被凍死。

  • 5 # 深空電報

    這個問題我們簡單地說,原因很簡單,就是太陽。你看月球表面,白天朝太陽一面溫度高達127攝氏度,而晚上沒有光照卻降低到零下183攝氏度。如此巨大的溫差變化當然是因為光照,這一點和宇航員頭盔上的溫度變化也是一樣的。

    在頭盔被光照的部分,溫度很高,而沒有光照的地方,溫度接近宇宙背景溫度,因此宇航服可是一種很高階的裝置,可抗高溫和耐低溫。宇航員在艙外活動的時候轉個身溫度就變化了,這就是為什麼上千攝氏度的高溫卻能凍死人的原因。

    但是人如果出現在這裡肯定會被凍死,因為這裡是真空狀態,國際空間站才在300多公里的高度執行,真空中沒有大量粒子活動,人體也無法吸熱,那麼人體只會感受到空間背景溫度,當然就是凍死了。

  • 6 # 叮叮東334

    這個問題應該說清楚,不然容易誤導人。溫度,科學的定義不說了,怕被噴成鍵盤黨,是物體分子的活躍狀態。這個物體,是指確實存在的物質,不包括真空。所以太空沒有溫度。宇航員太空行走為什麼向陽面能達到1000度,這是因為太陽輻射產生熱。我們都在被太陽照,為什麼沒有1000度,一方面大氣格擋了一大部分能量,另一方面,周圍的空氣及時把身上的熱量帶走,這就是為什麼地球上的向陽面總是比空氣熱,但有沒有過熱的原因。但是放到太空去,周圍是真空,沒有大氣的格擋,又沒有空氣的導熱,宇航服會一直產生輻射熱,產生的輻射熱又以輻射熱的方式向外發散,當太陽輻射與宇航服輻射達到平衡時,就是宇航服的溫度,由於輻射方式傳熱是所有熱導方式中效率最低的,是極低,所以高溫產生了,我手頭沒有文獻,理論上1000度是有可能的。接下來樓主就錯了。轉身時,由於沒有太陽照射,“溫度會急劇下降,導致凍死”,既然溫度升高是由於宇航服缺少散熱媒介導致的(輻射發散短期內可以忽略不計),轉身時,同樣也不會有媒介把熱傳匯出去,除了那效率極低的輻射,溫度會一直保持,並會以極慢的速度下降,你相當於被裝在一個巨大無邊的暖水瓶裡,所以被凍死是不可能的。只有你被其他的天體或航空器遮擋了,並且時間足夠長,或者你的宇航服貼在飛船的背面,熱量被同樣極冷的航空器以接觸傳導的方式快速吸走,才會導致凍死,但宇航服既然能保護你不被燒死,同樣也能保證你不被凍死。以上是有宇航服的狀態,如果樓主假設的是無宇航服狀態,那麼告訴你,你是爆炸死的,不是凍死的,具體原因與本文無關。

  • 7 # 火星一號

    為了解地球大氣層熱層的1000度高溫能凍死人的原因,需要知道溫度和熱量這兩個引數究竟是怎麼回事。

    宏觀物體都是由微觀粒子構成,而這些粒子會不停地做熱運動,從而產生了溫度。因此,溫度在本質上是被用於表徵微觀粒子的平均動能,或者說熱運動劇烈程度。相比之下,熱量在本質上是指能量。

    無論粒子數量有多少,只要粒子的運動速度越快,平均動能越大,則溫度越高。但即便粒子的溫度很高,只要它們的數量很少,它們所具有的總能量其實很小,也就是說熱量可以很低。因此,粒子溫度越高,不代表所具有的熱量越高。

    以火爐和開水為例,人的手放在高溫的火爐前熱一熱不會有事,但如果人的手接觸開水則馬上會被燙傷。這是因為手放到開水中會接觸到數量多得多的熱粒子,從而導致手接收到大量的熱量而被燙傷。

    地球的熱層位於地表上方大約80至700公里的地方,那裡的溫度確實很高,最高可達2500攝氏度。這主要是因為熱層中的氣體分子被太陽輻射電離,導致它們以很高的速度運動,從而產生高溫現象。但熱層中的氣體密度極低,要知道,高於地表100公里以上的地方就被認為是幾近真空的太空。因此,物體在熱層中所接收到的熱量其實很小,這樣的環境可以凍死人。

    正因為如此,NASA的帕克太陽探測器才能夠飛入溫度高達上百萬度的日冕之中。該探測器最熱的部分將只會升高到大約1400度,而不是上百萬度。

  • 8 # 科學船塢

    地球的熱層又稱暖層,在距離地面80-800km的位置上。

    溫度是個什麼概念呢?

    溫度是來描述粒子熱運動的劇烈程度,運動的越劇烈,那麼對應的溫度就越高。我們知道在距離地面很高的位置上,其大氣密度已經極低極低。

    在距離地面120km的高空,其大氣密度已經很難以傳播聲音了,我們知道,聲音的傳播是需要介質的,在距離地面300km的高空,其大氣密度已經不及地面空氣密度的千億分之一。

    至於在地球熱層中,溫度為何會這麼高,原因是因為太陽的強短波輻射造成的。

    波長小於0.175μm的太陽紫外輻射都被熱層中的大氣粒子吸收了,造成其處於高度的電離狀態,原子成為了帶電的離子,且高速運動。正因為,這個高速運動,才導致了熱層溫度如此之高。

    當太陽活動劇烈的時候,熱層的溫度會急劇上升,在距離地面500km的位置上甚至可以達到2000K,差不多1727攝氏度左右。

    但又為何感覺到冷呢?

    原因上面也提到了,大氣密度太低了,千億分之一的空氣密度已經相當於廣袤的太空環境了,正如同太空裡的環境一樣,雖然溫度很低很低,足足有零下270攝氏度,但是如果人暴露其中的話,也不會瞬間被凍住,因為,幾乎沒有介質來傳遞熱量,而在熱層中,正是如此。

  • 9 # 航小北的日常科普

    地球大氣層的外緣確實有一部分溫度會非常非常高,這一層大氣被稱為“熱層”,或者熱成層、熱氣層或增溫層,是地球大氣層的一層。它位於中間層之上及散逸層之下【如下圖中的Thermosphere所示】。

    之所以這層大氣的溫度會如此之高,是因為太陽輻射會對這部分大氣產生電離作用——這部分大氣中的氧原子會大量吸收太Sunny中的短波輻射。所以這部分大氣的溫度可能達到2000℃以上。而且,我們熟知的一種現象,“極光”,也是發生在這層大氣中的。

    但是,必須要強調的是,熱量和溫度是兩回事!

    什麼是溫度?溫度其實是分子運動強度的一種衡量,所以熱力學裡面有一個很重要的等式,那就是氣體中單原子分子的平均動能為E=3KT/2,其中T就是溫度。簡單來說,一百個相同溫度的原子混在一起,溫度不會改變。就好像兩杯50℃的水混在一起不會變成100℃一樣。

    而熱量就不一樣了,熱量是一堆氣體總的動能,所以跟氣體的總量有關。簡單說,一立方米氣體的熱量是兩立方米相同溫度氣體熱量的一半。

    大氣熱層雖然溫度高,但是因為空氣極度稀薄,所以總的熱量很低。

    要知道,大氣層外層的空氣是非常稀薄的,這就導致雖然這些空氣的運動很激烈,但是總的熱量實際上不高。而人本身是有一定的比熱容的,也就是說必須要充足的熱量才會使人體溫度升高,所以靠近人體的那部分大氣就算把熱量全部傳給人體,也沒辦法讓人體溫度升高。

    所以這麼說吧,一杯開水會把你燙傷,一滴開水會把你的手上燙出來一個水泡,而一顆針尖那麼大的開水掉到你手上,你可能就什麼感覺都沒有了。

    而人在太空中,會不斷向外輻射熱量,又得不到外界熱量的補充【夏天你不穿衣服都不覺得冷,是因為外界溫度跟你身體的溫度差不多,所以你的身體不會向外流失太多的熱量】,最後自然就會凍死了。

  • 10 # 郎807

    在離地80公里以上,有個熱層,溫度可以超過1000℃,但由於空氣稀薄,並不是很危險的地方 中間層頂(約85千米)至250km(在太陽寧靜期)或500km左右(太陽活動期)之間的大氣層.

    熱層又稱暖層.從熱層底部向上,大氣溫度迅速增加,達到溫度梯度消失時的高度,即為熱層頂.熱層頂高度隨太陽活動變化很大,通常在300~500千米之間.

    但是由於空氣太稀薄,每個粒子雖然有很高的溫度,但是能夠匯出的熱量微乎其微。溫度從微觀上講是分子運動的劇烈程度,就是說雖然分子運動很劇烈,但是那裡接近真空,所以即便再劇烈也不會傳導到其它物體上。所以對其它物體來說溫度依然很低。

    本題的關鍵:溫度不代表熱度。

    熱層,又叫熱成層、熱氣層、增溫層、暖層,其頂部或極光層離地面約800km,是大氣物質受太陽紫外線(λ<0.175μm)輻射高度電離的電離層。

    熱層氣溫隨高度的增加而迅速增高。太陽活動加強時,500km處氣溫可增至2000K;太陽活動減弱時,500km處的溫度也只有500K。

    根據熱力學,Ek=mv=3×kT,溫度,是單一粒子運動速度的代言。熱度,是大量粒子體積能密的代言:Q=nEk/V=mvn/V。

    雖然熱層的大氣粒子,如自由電子、自由質子、原子氧等大氣粒子,速度很高(0.1c),但是這些粒子的體積密度極低,可相當於真空,熱度極低。宇航員走出太空艙若無防護,體熱急劇大量散發,立即降溫被凍死。

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