兩個完全相同的玻璃瓶,把其中的一個外麵塗上黑色,另一個外麵塗上白色。然後裝進質量相同、溫度相同的冷水,並各插入一支溫度計,放在太陽下麵曬。過一會兒即可發現,溫度計的讀數不再相同了,放在黑色玻璃瓶裏的溫度計指示的溫度較高。這說明:黑色物體比白色物體吸收輻射熱的本領強。
把這兩個瓶裏的水倒掉,重新換上質量相同、溫度相同的熱水,放到冰箱冷藏室裏,過一會兒又可發現,兩支溫度計的讀數又不相同了。這一次,放在黑色玻璃瓶裏的溫度計具有較低的讀數。這說明:黑色物體比白色物體向外輻射熱的本領強。
上麵的兩個實驗告訴我們,熱輻射與物體顏色的深淺有關。顏色越深的物體,吸收或者輻射熱的本領越強;顏色越淺的物體,吸收或者輻射熱的本領越弱炎熱的夏天,人們喜歡穿白色或淺色的衣服,嚴寒的冬天,人們喜歡穿黑色或深色的衣服,就是為了適應不同的氣候。
我國西北的高山上終年積有冰雪,山下卻經常幹旱。新中國成立後,政府便派飛機飛到雪山上空,撒下大量的煤粉,給白雪披上黑裝,太陽一曬,冰雪就會融化,彙成水流,流下山來,解決旱情。
近年來,太陽能熱水器得到了廣泛的應用,它可以利用陽光為人們提供熱水。這類裝置雖然形式不同,但卻有共同的特點:都有一個黑色的采熱器。
冬天取暖的火爐塗成黑色,是為了增強火爐向周圍輻射熱的本領。為了降低幻燈機、變壓器的溫度,也常常把它們塗成黑色,以增強它們向外輻射熱的本領。
1978年8月間,三位美國飛行家乘坐一隻名叫“雙鷹2號”的大型充氦氣球,飄行萬裏,首次成功地橫渡了大西洋。“雙鷹2號”的製作者們精心地設計了它的套袋。他們把球體的上半部分塗成銀白色,下半部分塗成黑色,遠遠望去,就像穿上了白衣黑裙。白天烈日當空,氣球吸熱後體積變大,就會上升。銀白色的“上衣”將太陽的大部分熱反射出去,可以防止氣球升得過高而發生危險。到夜晚,氣溫降低,氣球收縮,又有可能急劇下降,落到海裏。但是,夜晚海水的溫度比氣溫要高,所以黑色的“裙子”能夠盡量地吸收海麵輻射的熱量,避免氣球的溫度下降太多這身不被人注意的白衣黑裙,對於保證氣球的正常飛行,起了重要作用。
飛到太空去的宇宙飛船,更要考慮在飛行的時候,向陽那麵的溫度會高到100多攝氏度,背陰那麵的溫度卻要低到零下200多攝氏度,高低相差300多攝氏度。有什麼辦法來調節這懸殊的溫差呢?你或者會說就像“雙鷹2號”氣球那樣,把飛船向陽的那一而塗成白色,背陰的那一麵塗成黑色,行不行呢?
不行。因為飛船和氣球不一樣,它的向陽麵和背陰麵要時常變換一而且如果沒有可吸的熱,黑色將會起著很快向外散熱的作用呢!
科學家們為飛船設計了合適的衣服:在飛船殼體外表麵,整個都塗上一層藍色或銀白色的塗料。陽光照在它上麵的時候,可以防止溫度劇烈升高;它背向太陽的時候,白色又可以起到減少向外散熱的保護作用。在飛船殼體的內表麵,都塗上了一層黑漆,就像一層黑色的衣服裏子。由於它吸熱和散熱的本領都比較大,可以使殼體內部溫度高的那一麵的熱量大量釋放放出來,同時使溫度低的那一麵大量把熱吸收進去,從而使艙內的溫度保持均衡。
那麼,黑色為什麼吸收熱量多呢?
表麵一黑一白,大小相同的兩塊金屬都加熱到500℃,哪個輻射的能量多?是黑色的。設想你有一個密封的盒子加熱到500℃,盒內一半襯有表麵是黑色的金屬,一半襯有表麵是白色的金屬,兩者不接觸,它們隻有通過輻射交換熱量。一部分熱量由黑金屬塊輻射到白金屬塊,一部分由後者輻射到前者。這兩部分必定相等,否則散發熱量多的一邊將很快變得比另一邊冷。能量自動地由低溫處流向高溫處是不可能的。表麵是黑色的一側,能把所有的輻射到它上麵的熱量都吸收,若物體溫度保持恒定,它將輻射出同樣多的熱量——物體表麵吸收的熱量與其放出的相同。