爲什麼一千度的高溫能凍死人?

民科尖兵


地球大氣層的熱層溫度達到了1000攝氏度,但人如果暴露在這個環境下,很可能會被凍死。「熱層」位於大氣層80~800千米的高度,在這個高度上,其實已經有人造衛星了。

> 大氣層結構(維基百科)

最有意思的是,在這個高度上,氧原子會吸收太陽的短波輻射,從而被急劇加熱,可以達到1000攝氏度的量級。雖然溫度如此之高,但如果把人暴露在這個環境下,即便不考慮窒息、低壓等問題,人仍然會因為寒冷而死。(前提是不被太陽照到)

這可能很反常識,但實際的原因在於,這裡的空氣太過於稀薄。這個時候,從空氣傳到人體的熱量很少,而人向外輻射的熱量很多。

任何物體,只要溫度高於絕對零度(-273攝氏度),那他就會自發的向外輻射熱量。這個功率只與溫度和表面積有關。

進而,只要輻射的功率大於從空氣吸熱的功率,人的溫度就會下降。

在這樣稀薄的空氣中,從空氣傳到人體的熱量非常少,而人輻射出去的熱量又非常多。所以在這樣的環境下,確實可以把人凍住。


章彥博


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”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

熱度是兩個完全不一樣的概念。


科學薛定諤的貓


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端的裝置,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。

這和距離地球表面幾百公里的熱層問題是一樣的,熱層會吸收波長短於1759埃的紫外輻射,這是熱層的溫度來源,顯然是受到太陽的支配,頂部溫度可達到1500K。

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多公里的高度運行,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。


川陀太空問答


說溫度首先要明確是什麼的溫度。

比方說,夏天的時候,早上看天氣預報最高溫度35度,中午在外面走路,很曬很熱,感覺得有四十多度了,有人就說天氣預報不準。

其實呢,天氣預報說的35度是氣溫,氣溫是說在陽光曬不到的百葉箱裡測的空氣溫度,這個溫度一般會比太陽暴曬下的溫度要低。有時候天氣預報會提到“地表溫度”和“體感溫度”,如果你經常在戶外,那麼這兩個溫度可能比氣溫更有參考價值。

題目裡面說的“熱層”是地球大氣比較靠外的一層,這裡高度很高(一些人造衛星、空間站有時候會經過熱層),陽光很強烈,熱層的粒子吸收了很多的太陽紫外光,所以溫度可以高達上千度,這也是為什麼叫做熱層。

然而,這個上千度是粒子的溫度,不是咱們地面上的氣溫。熱層裡面的粒子分佈非常稀疏,跟地面附近的空氣比起來,熱層基本可以說是“真空”,所以人沒法感受到熱層的熱。

其實,假如真有人不帶任何防護直接跳進熱層中,溫度可能不是首要問題,壓力才是需要擔心的,具體後果可以參考宇航員如果暴露在真空中會發生什麼。


喬小海


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陽光中的短波輻射。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。


SilentTurbine


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參數究竟是怎麼回事。

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。


火星一號


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。


一枚遊戲科幻迷


TMD的標題黨!面相太陽一面一千度高溫,背向太陽的溫度極低,TMD是凍死的麼?頭條能講點有意義的東西麼?這樣下去,頭條遲早要完蛋!


寒雲48103895


因為溫度和熱量不能劃等號,正如題目中描述所言,地球大氣層中的熱層(離地高度80到700公里),那裡的溫度很高,甚至能達到兩千多攝氏度,但這並不意味那裡的熱量很高。所以凍死人也不是沒有依據的說法。

我們都知道,溫度是微觀粒子動能的反應,一大團粒子各自的速率越高,說明溫度越高,但同時溫度也僅僅是個統計量,如果只針對幾個粒子,溫度就是失去意義了。而題目的中的熱層,實際上在離地表100公里以上,幾乎和真空沒什麼區別了(雖然大氣層的定義高度要比這高好多)。

在那裡由於太陽的短波輻射,導致微粒運動的很快,所以溫度很高。但熱量卻沒有跟的上(準確來說應該是內能,但日常生活中經常把兩個搞混了),因為它還與粒子總數量相關。

很顯然,在近乎真空的熱層區域,粒子的數量很低,可以參考下玻爾茲曼分佈律。所以能傳遞的熱量就非常少,於是想讓一個物體通過氣體粒子來升溫,就很慢(除非物體比熱容很低),但同樣的,你在那會受到強烈的太陽輻射,但這不是題目想要的答案了。

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普


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?

HOPE時間膠囊 給未來的自己寫封信,種下希望,遇見驚喜


分享到:


相關文章: