暖氣片為什麼會把牆體燻黑?原理是什麼?

時間 2021-05-06 01:00:13

1樓:毛豆兒的豆得兒

暖氣片薰牆的真正原因:

一般薰牆的位置是在暖氣片的後面或者上面的部分。暖氣片在工作時會把周圍的空氣都進行加熱,然後熱空氣上公升後會帶動我們看不見的塵埃、煙霧和顆粒,從而使暖氣、空調上方或附近的牆面都沾染顆粒,時間一長,自然就發黑了。

同理,吸頂燈或吊燈的上方牆面和台式電腦機箱附近的牆面較黑,也是因為燈和機箱會散發熱量,也會加熱空氣,導致熱氣流的流動而帶動灰塵運動。

所以把暖氣片薰強的原因搞清楚了,我們就知道沒有不薰牆的暖氣片。

最省勁兒辦法:暖氣上搭條毛巾或蓋塊布 。

這種方法有一定的效果,不過總的來說不好。毛巾透氣性不好,使熱流分散,從而使灰塵的氣流也分散,不能集中燻黑牆面。

價效比最高辦法:在暖氣上方釘一塊玻璃板,把上公升氣流擋住。

這樣的玻璃板在某寶三十多塊錢就能買到,定做的板子可以比暖氣長出來一些,把暖氣的正上方和側面都擋住一些,這樣可以更好地保護上方牆面。

土豪專用辦法:使用空氣淨化器

在暖氣上方採用能過濾灰塵的暖氣專用的空氣淨化器,把空氣中的灰塵過濾掉,上公升的空氣流不改變流動方向,但是沒有了灰塵,自然不會薰牆了。

2樓:

感謝高讚中科院的科普……解開了我一直以來的乙個疑惑……

我就說為啥房間裡白色的牆面變色,但是牆角和牆縫就通常更白一點……

溫度是分子內能的外顯,分子內能越高,運動越劇烈,表現出來的溫度越高,導熱越快;反過來,環境溫度越高,分子從環境中得到的內能越多,運動也越劇烈……這就是鹽在熱水裡融化更快的一部分原理……

分子在容易得到內能的地方,運動與碰撞會越明顯,與周圍事物的反應會更快速,更強烈……

不用說暖氣片那種明顯加熱提供內能的,我臥室裡用的燈特別亮,十幾年下來也出現了類似的情況,就是牆縫明顯比牆面白,牆面變色了……

光能也是能量的一種,而夾縫、夾角在劇烈分子運動中被影響的概率更小,天長日久就牆縫、牆角更白,牆面變色……而且越靠近夾角的地方變色越嚴重……(此處可以有乙個碰撞概率模型,但是我不會……)

其實哪怕不額外施加能量,正常的染色過程也是這樣的……只是因為暖氣片提供的內能比較足,使得這種幾十年都不一定會被發現的現象加速顯現了……

所以光照這種幅散性質的造成的影響更均一,所以牆面被「曬」變色了;暖氣片則有明顯的熱量流動路徑,在這個路徑上表現得更明顯……而熱量是從中心向周圍輻射,所以暖空氣流動造成的痕跡都是毛茸茸軌跡的,越靠近中心越明顯……

3樓:Alien

高讚的回答非常非常專業啦。這裡補充一些。

下圖是我自己宿舍的暖氣片,上方一片漆黑。

形成這種黑色的主要原因就是熱泳(Thermophoresis)

當顆粒處於有梯度的溫度場中時,顆粒會受到力的作用,力的方向由高溫指向低溫。

上《氣溶膠力學》課時,老師用最簡單的解釋說:有溫度梯度時,熱的一面分子熱運動快,涼的一面慢,所以顆粒熱的一面受力大,顆粒往冷的方向運動

那,這個力的是多大呢?根據Brock在2023年提出熱泳力的計算表示式[1]

式中, 表示熱泳擴散係數, 是溫度梯度, 是當地絕對溫度。

Talbot等人在2023年根據實驗結果,給出了熱泳擴散係數的表示式[2]

式中 為顆粒粒徑, 為空氣粘度, 為空氣密度。 為努森數, 為空氣自由程,標準狀態大概是66nm左右。 = ,即空氣的導熱係數比上顆粒的導熱係數。

從式中可以看出,熱泳作用與流場內部的區域性溫度梯度成正比,與當地的絕對溫度成反比。

另外,熱泳作用對於小顆粒比較重要,尤其是小於2μm的顆粒。形成黑色顆粒沉積物的大致過程如下

(1)小顆粒在熱泳作用下,傾向於向冷壁面運動,使顆粒能夠撞擊到壁面。

(2)小於2μm顆粒的臨界粘附速度一般較大,碰到壁面後就粘附了,不會脫落。

(3)在高溫作用下,顆粒物中的水分、有機物等被蒸乾,顆粒逐漸變成黑色。猜測顆粒物中碳含量較大。

(4)在暖氣片加熱情況下,空氣密度發生變化,形成區域性對流,顆粒源源不斷進入到此區域。

(5)長期的高溫作用下,由於擴散作用,沉積顆粒之間以及顆粒與壁面的粘接作用會進一步增強,顆粒很難被清除。

4樓:中科院物理所

生活中被暖氣片「燻黑」的牆壁往往是暖氣片後面和上方的牆壁,如圖所示:

燻黑的原因不是買到了山寨的暖氣片,而是所謂的熱泳現象,又叫索瑞特現象:在流體中有穩定溫度梯度存在時,流體中的固體顆粒會朝著溫度較低的方向運動。定性來看,高溫區域流體分子運動更劇烈,對固體顆粒的撞擊力更大,就把固體顆粒「推」到低溫的地方去了。

簡單來說,因為暖氣片和它背後/上方的冷牆面有溫度梯度,空氣在流過它們之間時,顆粒物會吸附到較冷的牆面上,導致牆壁被燻黑了。

所以要想防止牆面變黑,要麼把家搬到無塵的實驗室,要麼就設法減少熱氣流與牆面的溫度差。最常見的做法是在暖氣片上蓋一塊毛巾或者布蓋頭,阻擋熱空氣的流動;或者在暖氣片上方安裝一塊擱板,既阻擋了熱空氣向上流動又增加了儲物空間。當然,經常打掃房間、減少暖氣片附近沉積的灰塵也有助於保證「白茫茫一片牆壁真乾淨」。

有意思的是,從暖氣片附近的牆面燻黑這點看,熱泳似乎是個負面效應,但是根據熱泳可以推動顆粒這點,人們也開發出了熱泳現象的一些應用:它可以用來分離空氣中的PM2.5,用來從混合顆粒物體系中取出所需要的微粒樣品(熱泳取樣),還可以用來在微觀層面上操控分子的運動……

就暖氣片薰牆而言,其實還有一招,從根本上解決問題:改用地暖。

參考資料:Stefan Duhr and Dieter Braun,「Why molecules move along a temperature gradient」,Proceedings Of The National Academy Of Sciences Of The United States Of America(PNAS), vol.103, no.52

5樓:美景舒適家

家中暖氣片用久了,會發現原本潔白的牆壁變黑,就像被煙燻過一樣。其實,這是由於熱氣將暖氣片附近的灰塵帶動,附著在牆壁上所致,跟暖氣片本身沒有關係。只要勤擦洗暖氣片及其周圍的物體、地面,就能避免「燻黑」牆壁。

6樓:下雨

不肯定,但有可能是暖氣這個熱源附近空氣運動比較強烈,近端熱空氣上公升,遠端冷空氣下降被暖氣片加熱後再次上公升,形成環形的空氣迴圈,這樣被裹挾的灰塵較多,運動中附著在牆面上的概率比其他空間大。

另外暖氣附近的牆面溫度稍高,空氣乾燥,灰塵顆粒更容易摩擦電離並吸附?電學的東西忘光了,只是猜想而已。

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