关于水蒸汽凝结以辐射方式释放潜热之实验验证问题的思考

 

首先感谢大家对水蒸气凝结放热问题的关注！谢谢！

 

根据大气中水蒸气凝结过程的分析，水蒸气凝结只能以辐射方式释放潜热，否则必然违反热力学第二定律。

 

但是，对于水蒸汽凝结以辐射方式释放潜热的实验验证，我们首先想到的是用辐射仪直接检测，通过查阅资料，我们知道夏季大气中热辐射强度大大高于冬季，当然这里一方面是总体温度水平提高的缘故，但大气中水汽量远大于冬季也是一个重要原因．张老师用热像仪对开水壶出口水蒸气凝结的热辐射测量，是直接测量的一种方式，但由于这时的热辐射强度很小，我担心可能测不出来（支持李老师的观点）——由于水蒸气、水和冰都有红外辐射，水蒸汽凝结（凝华）的辐射强度是否能突显出来也难以确定，水蒸气凝结的辐射频段无法预知，再加上辐射强度可能很弱，能否被现有的仪器检测出来是一个问题．

 

关于水蒸气凝结的辐射波段，除了可能在红外热辐射段之外，还可能在微波段．不知大家注意没有，用微波炉加热馒头（最典型）时，水蒸气会从食物中离析出来，并在碗或盘子等容器壁上凝结，非常明显。我们知道，馒头中没有液态水分子存在，水分子元素在食物中以“络合物”状态存在，当水分子吸收微波之后，立即气化而从事物中离析出来。凝结是气化的逆过程，所以我怀疑水蒸汽凝结的辐射波段是否可能是微波。

 

我设想过几种测量方案，张老师所做的实验我也想到过，我这里提出另一个方案：控制容器压力维持恒定，比如1个大气压，将水加热达到饱和温度——100℃，维持一定的加热功率，会产生一定的饱和蒸汽流量。容器内放置一个开口的玻璃杯，里面盛一定的水，当整个容器达到热平衡时，玻璃杯中的水也达到100℃，但水中不会出现气泡（核态沸腾）。

如果我们在玻璃杯的上方放置有一定倾斜度金属盘管，内通一定温度的冷水，水蒸气必然在管壁上凝结，由于凝结以辐射方式释放潜热，而辐射方向必然具有一定的随机性，即潜热不会立即被管内冷却水带走。我们在管子上方设置指向玻璃杯的凹面镜，则向外发射的辐射波被导向玻璃杯的水。如果玻璃杯中的水中出现气泡，则证明水蒸气凝结以辐射方式释放潜热，这一方案的缺点是仍然无法知道辐射波长。

 

我还设想了别的方案，换个时间再给大家介绍。

 

 

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