蒸汽机原理图(蒸汽机、烟囱和“极端天气”)
nba赛程 2022-11-28 18:59www.1689878.comnba排名
近日，北京市出台《关于加强极端天气风险防范应对工作的若干措施》，旨在逐步建成与首都功能定位相适应的极端天气风险防范应对工作体系，努力实现“不死人、少伤人、少损失”的目标。既然“极端天气”的危害这么大，我们有必要了解一下其背后的科学原理。
一、蒸汽机
蒸汽机是一种利用锅炉将燃料燃烧的热能变成机械能的装置。在科技发展史上，蒸汽机具有划时代的意义。在蒸汽机出现之前，技术是掌握在工匠手里，而科学活跃于象牙塔之内。但瓦特在改进蒸汽机的过程中，将科学研究中所使用的严谨的推理和实验方法运用到技术改良中。
蒸汽机的研制开创了科学的一个广阔而重要的研究领域——热力学，这门学科用几个能直观感受到的宏观状态量，比如温度、压强、体积、浓度等描述和确定系统所处的状态。从此“能量”从一个科学概念变成了今天我们十分常见的一种东西，以及“熵”的概念为我们所耳熟能详。
改进蒸汽机的瓦特
蒸汽机的出现直接带动了18世纪的工业革命，英国的煤炭开采量翻了十倍。随着时间的推移，同样遵守热力学规律，效率更高的内燃机出现了。蒸汽机和内燃机提高了生产效率，也推动了矿物燃料（煤和石油）的消费，为今天的全球变暖拉开了序幕。
二、烟囱
烟囱可能是人类历史上最早利用热力学原理工作的人工装置了。在原始社会新石器时代晚期的仰韶遗址中就发现了人类最早的烟囱，当时穴居或半穴居的人在屋顶上开了一个能散烟的洞，那时候的穴就是一个能住人的烟囱。
当原始人在穴内点燃火堆，穴内的温度升高，穴内的空气开始膨胀，膨胀的空气比重变小，所以从穴顶的开口处排出。排出气体后穴内气压低于穴外，于是形成压力差，穴外温度较低的高压空气就贴着地面从人类进出的通道（门）进入穴内。
东北农村民房烟囱
室内外的空气源源不断地进行流动。这种由热压而引起的自然通风被称为烟囱效应。如今的烟囱虽然与原始人的形式不同，但原理都是相同的。
不论是工业还是民用烟囱，都是利用热空气上升的原理，从上部出风口排出热烟气，外面的新鲜冷空气从入口被卷入，增加了燃料燃烧所需要的氧气，使燃料更加充分的燃烧，增强了火势。
三、极端天气
距离人类生活的地表最近的一层大气圈叫做对流层，受到地球引力的影响，对流层是大气中最稠密的一层，集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量。其平均厚度从地表开始计算，约12公里。
大气垂直分层
在阳光、地球公转、地球自转、纬度、海洋、岩石表面、植被等共同的影响下，同一时刻不同区域的温差很大。在不同区域气团的冷热变化的影响下，对流层中上演着无数的“烟囱”里的故事，形成了风、雨（雪、雾、雹、露、云）、雷电等一系列的天气现象。
根据气象学家的统计，随着全球变暖，极端天气出现的数量、破坏能力都在随着地球变暖而增加，这又是为什么呢？
科学界普遍认为，地球变暖的最大元凶就是人类生产生活所释放的超量二氧化碳。二氧化碳有这样一个特性比重大，它们会聚集在地表附近。当地表将阳光的热量转换成长波红外线向大气中辐射的时候，二氧化碳会吸收这些电磁波变成自己的动能。
快速运动的二氧化碳分子在碰撞中将大部分动能传递给其它空气分子。我们都知道，温度这个物理量反应的就是组成物体分子热运动的剧烈程度，更多的二氧化碳导致地面附近的空气温度比二氧化碳少的时候更高。
在对流层，空气的温度随着高度的增加而降低。二氧化碳造成的温室效应导致地表温度与高空大气的温差增大。就像更高的烟囱能带来更大的火力一样，更大的温差导致空气的对流加强。而海洋表面温度的增加则给大气中增加了更多的水汽。
在同样风速下，携带更多水汽的风拥有更多的动能。这些携带着更多水汽，更强的对流造成的结果就是我们如今看到的“极端天气”正在增加，“极端天气”的破坏能力也在增加。正如大家在2021年12月10日新闻里见到的，30多个龙卷风横扫美国中部，超百人遇难，5000万以上的人受灾。
龙卷风
科学技术的进步提高了人类的生存质量，但也造成了有限的自然资源的过度使用，破坏了几十亿年来所形成的相对稳定的自然环境。但科学研究也向人类揭示了环境变化的原因，提供了可以改进的方案。低碳生活应该从此刻开始成为我们的习惯。
——毕竟，我们只有一个地球——
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一、蒸汽机
蒸汽机是一种利用锅炉将燃料燃烧的热能变成机械能的装置。在科技发展史上，蒸汽机具有划时代的意义。在蒸汽机出现之前，技术是掌握在工匠手里，而科学活跃于象牙塔之内。但瓦特在改进蒸汽机的过程中，将科学研究中所使用的严谨的推理和实验方法运用到技术改良中。
蒸汽机的研制开创了科学的一个广阔而重要的研究领域——热力学，这门学科用几个能直观感受到的宏观状态量，比如温度、压强、体积、浓度等描述和确定系统所处的状态。从此“能量”从一个科学概念变成了今天我们十分常见的一种东西，以及“熵”的概念为我们所耳熟能详。
改进蒸汽机的瓦特
蒸汽机的出现直接带动了18世纪的工业革命，英国的煤炭开采量翻了十倍。随着时间的推移，同样遵守热力学规律，效率更高的内燃机出现了。蒸汽机和内燃机提高了生产效率，也推动了矿物燃料（煤和石油）的消费，为今天的全球变暖拉开了序幕。
二、烟囱
烟囱可能是人类历史上最早利用热力学原理工作的人工装置了。在原始社会新石器时代晚期的仰韶遗址中就发现了人类最早的烟囱，当时穴居或半穴居的人在屋顶上开了一个能散烟的洞，那时候的穴就是一个能住人的烟囱。
当原始人在穴内点燃火堆，穴内的温度升高，穴内的空气开始膨胀，膨胀的空气比重变小，所以从穴顶的开口处排出。排出气体后穴内气压低于穴外，于是形成压力差，穴外温度较低的高压空气就贴着地面从人类进出的通道（门）进入穴内。
东北农村民房烟囱
室内外的空气源源不断地进行流动。这种由热压而引起的自然通风被称为烟囱效应。如今的烟囱虽然与原始人的形式不同，但原理都是相同的。
不论是工业还是民用烟囱，都是利用热空气上升的原理，从上部出风口排出热烟气，外面的新鲜冷空气从入口被卷入，增加了燃料燃烧所需要的氧气，使燃料更加充分的燃烧，增强了火势。
三、极端天气
距离人类生活的地表最近的一层大气圈叫做对流层，受到地球引力的影响，对流层是大气中最稠密的一层，集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量。其平均厚度从地表开始计算，约12公里。
大气垂直分层
在阳光、地球公转、地球自转、纬度、海洋、岩石表面、植被等共同的影响下，同一时刻不同区域的温差很大。在不同区域气团的冷热变化的影响下，对流层中上演着无数的“烟囱”里的故事，形成了风、雨（雪、雾、雹、露、云）、雷电等一系列的天气现象。
根据气象学家的统计，随着全球变暖，极端天气出现的数量、破坏能力都在随着地球变暖而增加，这又是为什么呢？
科学界普遍认为，地球变暖的最大元凶就是人类生产生活所释放的超量二氧化碳。二氧化碳有这样一个特性比重大，它们会聚集在地表附近。当地表将阳光的热量转换成长波红外线向大气中辐射的时候，二氧化碳会吸收这些电磁波变成自己的动能。
快速运动的二氧化碳分子在碰撞中将大部分动能传递给其它空气分子。我们都知道，温度这个物理量反应的就是组成物体分子热运动的剧烈程度，更多的二氧化碳导致地面附近的空气温度比二氧化碳少的时候更高。
在对流层，空气的温度随着高度的增加而降低。二氧化碳造成的温室效应导致地表温度与高空大气的温差增大。就像更高的烟囱能带来更大的火力一样，更大的温差导致空气的对流加强。而海洋表面温度的增加则给大气中增加了更多的水汽。
在同样风速下，携带更多水汽的风拥有更多的动能。这些携带着更多水汽，更强的对流造成的结果就是我们如今看到的“极端天气”正在增加，“极端天气”的破坏能力也在增加。正如大家在2021年12月10日新闻里见到的，30多个龙卷风横扫美国中部，超百人遇难，5000万以上的人受灾。
龙卷风
科学技术的进步提高了人类的生存质量，但也造成了有限的自然资源的过度使用，破坏了几十亿年来所形成的相对稳定的自然环境。但科学研究也向人类揭示了环境变化的原因，提供了可以改进的方案。低碳生活应该从此刻开始成为我们的习惯。
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