感热和潜热。如何区分它们

Question

我需要你帮我处理潜热和感热。附注:我已经浏览了所有维基百科和其他页面上的相变和温度变化。

我的问题是:如果有对流，它会把热量从表面带走，吸收的热量是潜在的还是显热的几率是多少?

蒸发也是对流，传热也是对流，那么感热和潜热在这个故事中处于什么位置呢?

Answer 1

首先是一些定义:

潜热在系统温度保持恒定的过程中，离开或进入系统的热量。相变是潜热离开(放热)或进入(吸热)系统的主要例子。冰在恒定温度下融化(吸热)，水结冰(放热)。显热是当系统温度变化时进入或离开系统的热量。加热或冷却水是涉及感热的情况。两个系统之间的所有热流都需要两个系统之间的温差。对流是两个系统之间通过质量运动产生的热流。另外两个热流是传导而且辐射。

现在来看看问题:

在相变过程中，系统的温度保持不变。获得或损失的热量称为潜热。要使液体汽化，我们必须提供热量。因此蒸发是吸热的(热量进入系统)。为了让热量进入系统，我们必须使周围环境的温度更高。否则热量就不会流动。热流的过程可以是三种模式中的任何一种。我们可以把锅里的一锅水放在电加热器上，实现从燃烧器到锅再到水的传导。我们可以设置用吹风机将热空气吹过锅，实现从空气到锅的(强制)对流。最后，我们可以将锅子置于发光的电炉上方一小段距离，实现电炉对锅子的辐射。

相比之下，假设有一天室外温度低于冰点，空气静止。院子里的鸭池没有被冻住。很明显，这里的水温高于冰点。我们应该跳进鸭池里热身吗?当然不是!静止水的自然对流系数高于静止空气的自然对流系数(这种差异只在流动水和流动空气中变得更大)。在同样的温度下，水通过对流从我们身上吸收热量的速度比空气更快，我们的体温比我们站在静止的空气中下降得更快。此外，虽然水的传导系数比空气的传导系数大，但流体中的主要传热是对流，即使在停滞情况下也是如此。当我们的体温下降时，流出身体的热量就是感热。

Answer 2

有时在气象学中，至少在美国，我们称之为雷暴对流，这可能会让术语有点混乱。

有潮湿的对流(例如，风暴)和对流干燥(例如,上升暖气流)。感热(和/或动力过程，如方面，地形抬升,或正涡度平流随高度增加)启动上升运动以开始这种对流。所有的空气都有水分，只是在湿对流中，有潜热随后作为最初上升空气的副产品变得重要起来，结果就变成了湿的东西!

如果大气足够湿润，那么升力就足以到达拼箱…然后在上升的空气中，水蒸气将开始冷凝/存款…从而将潜热释放到空气中…而这些额外的能量会帮助空气进一步上升(因为它会使空气比周围的空气更温暖(因此密度更小))。

所以对流本身是一个合理的过程，基本上是温暖的空气上升到较冷的空气。
但凝结雨滴(或其他降水形成)释放的潜热会增加额外的有助于空气对流的能量，对雷暴中强上升气流的形成至关重要。

---

对流向上吸收的初始能量。一般会来自感热。这是因为唯一能给大气增加能量的潜热传递形式……将冷凝/冻结/沉积。但这些基本上只发生在正在冷却的空气中……因为温度下降是使空气迅速接近饱和的最有效方法。
如果近地表空气经历冷却，它通常无法上升。
确实有一次是近地空气层的凝结/沉积:向黎明。由于表面空气层通过传导失去能量寒冷的地面。

---

(请注意，在气象学中，虽然所有不同温度的空气运动都可以被合理地称为对流……我们通常也主要在垂直运动方面使用这个术语。气团的水平运动称为水平运动平流。但平流当然也能移动能量，只是通常是由不同的大气过程驱动的)