從比熱容問題想到全球變暖

從小處著手,初中物理比熱容的問題放大可以解決全球氣候變化問題者祖。全球氣候變化過去被稱為“全球變暖”立莉,全球變暖從根本上說,是地球吸收太陽能量比散發(fā)出去的能量要多七问,尤其是地球表面大氣層所保有的能量桃序,大氣層中的能或者說熱量增加,就表現(xiàn)為全球氣候變暖烂瘫。

現(xiàn)在媒熊,大家知道的主要是通過控制溫室氣體排放應(yīng)對氣候問題,因為溫室氣體增加就會增強大氣保存熱量的能力坟比,這是一種傳統(tǒng)思路芦鳍。還有種思路,則是減少地球吸收的能量葛账。怎么做到呢柠衅?簡單來說就是增強地表反射,讓更多的太陽輻射直接反射回天空籍琳。早在2009年菲宴,當時擔任美國能源部部長的朱棣文就談到贷祈,如果把所有屋頂都漆成白色路面和汽車也使用淺色涂裝,就能極大緩解溫室效應(yīng)喝峦。當然這種設(shè)想真要實施起來是有難度的势誊,因為房屋屬于個財產(chǎn),不能強制所有人都把自己的房子涂白谣蠢;如果全球的屋頂都變成白色粟耻,城市景觀可能也受影響。

但這種思路并非沒有道理眉踱。也是在2009年挤忙,麻省理工學院成立了混凝土可持續(xù)發(fā)展中心( MIT Concrete Sustainability Hub,谈喳, MIT CSHub册烈,,以下簡稱MT混凝土中心”)婿禽,這個中心的主研究方向之一就是這個思路茄厘,具體來說,是要消除城市道路造成的城市熱島效應(yīng)谈宛。

城市熱島效應(yīng)次哈,指的是城市區(qū)域氣溫明顯高于周邊地區(qū)的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象是在人造衛(wèi)星發(fā)明后被發(fā)現(xiàn)的吆录,在衛(wèi)星紅外攝影中窑滞,我們會看到城市就像一個個炙熱的島嶼在散發(fā)熱量,島效應(yīng)的名稱就是這么來的恢筝。

在講紅外線的時候提到哀卫。

那么熱島效應(yīng)是怎么造成的呢?有很多原因包括建筑聚集增強了地表的太陽能吸收撬槽、并且阻擋了空氣流通此改,綠化面積的減少,生活和工業(yè)活動產(chǎn)生的廢熱等等侄柔。其中一個最主要的原因就是共啃,城市道路和建筑表面會吸收大量太陽輻射,再以紅外輻射的方式將吸收的熱量散發(fā)到大氣中暂题。吸收熱量是在白天進行移剪,散發(fā)熱量主要發(fā)生在夜間,因此城市區(qū)域的晝夜溫差通常會小于周邊區(qū)域薪者。

熱島效應(yīng)可以使城市升溫多達4攝氏度以上纵苛,即使只是局部區(qū)域,這也是非常大的溫度變化了,畢竟巴黎協(xié)定的目標也不過是想讓全球升溫控制在1攝氏度以內(nèi)攻人。而且熱島效應(yīng)還會進一步影響周邊區(qū)域氣候取试,從而有可能影響全球氣候變化。如果能緩解城市熱島效應(yīng)怀吻,無疑能在很大程度上緩解全球變暖問題瞬浓。

新型道路材料如何改善氣候變化問題?

MIT混凝土中心解決熱島效應(yīng)的思路烙博,就是把城市道路變得更“涼快”。我們知道烟逊,要解決一個問題渣窜,就要抓主要矛盾。在城市里宪躯,40%的面積是街道乔宿,另外有大約40%是房屋,剩下20%是綠地访雪。全世界95%的道路是由瀝青鋪成的详瑞,瀝青比熱容很小,升溫極快臣缀,升溫之后就會造成很強的紅外輻射坝橡。可以說精置,道路是造成城熱島效應(yīng)的主要原因之一计寇。如果能解決道路大量吸收熱量的問題,熱島效應(yīng)就可能緩解一大半脂倦。

MIT混凝土中心的研究人員從這一點出發(fā)番宁,發(fā)明了能夠反射大部分熱量的“涼爽“鋪路材料,包括反光瀝青和反光水泥赖阻。當然蝶押,這里說的反光不是像鏡子那樣反光,而是把占太陽輻射能量43%的紅外線輻射反射出去火欧,當然也會反射一部分可見光棋电。

MIT的研究人員還發(fā)現(xiàn),道路不平整也會使得車輛消耗更多的燃油因此他們在研制新型路面材料時苇侵,也考慮了讓道路更加耐磨損离陶,來減少道路磨損導致的燃油消耗。對于現(xiàn)有路面衅檀,可以通過噴灑涂層來增加路面的能量反射招刨。這樣處理過的道路,可以將太陽輻射反射率提高三倍哀军。

接下來MT混凝土中心在兩個城市做了實驗沉眶,第一個城市是MIT所在的波士頓打却,那里緯度高,氣溫低谎倔;另一個實城市則是位于美國南方柳击、氣候炎熱的鳳凰城,每年4月到10月之間片习,鳳凰城的氣溫經(jīng)常達到40攝氏度以上捌肴。

實驗結(jié)果讓人很振奮,新型鋪路材料和涂層可以將波士頓和鳳凰城的平均氣溫分別降低1.7攝氏度和2.1攝氏度藕咏,同時由于路面更加平整兩個城市的溫室氣體總排放量也分別減少了3%和6%状知。目前,美國第大城市洛杉磯也在開展類似的實驗孽查。當然饥悴,這種解決方案最終能否大規(guī)模推廣,還要看成本盲再。

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