咩係膨脹呀?!快呀 (10)

天氣熱了，冷氣機與電冰箱的需求大幅增加，這兩種機器都可以把固定空間裡的熱量移除，讓內部溫度降到比周遭低。由熱力學觀點，至少有兩種方法可以用來降低環境溫度，一是靠相變化，另外是利用氣體的膨脹。

前者最佳的實例就是人體汗水的蒸發。當氣溫高而空氣乾燥時，汗水容易蒸發，因蒸發需要吸熱故而降低皮膚溫度，所以人們會感覺清爽。但臺灣因氣溫與濕度都高，人體排汗時會因為空氣中的濕度高，而不容易蒸發，那時就會感覺不舒服。在冬天裡，流汗後如果又被風吹到，也會因為皮膚表面汗水蒸發吸熱，降低溫度，而造成所謂 「寒風刺骨」的感覺。

另外一個應用的例子是熱管。例如筆記型電腦中的中央處理器，因為高速工作，所以會發熱變燙，如果這些熱不迅速移走，會造成該區域溫度上升，因而縮短電子元件的壽命。為解決這個問題，許多公司的作法是利用熱管，管內盛裝液體，利用蒸發吸熱的原理把熱移走，然後在熱管的另一端，使用風扇及散熱片把熱量吹到外面。同時，在蒸發過程中，管內液體會保持一定溫度；且當蒸氣的熱量被吹走後，又會冷凝成液體，周而復始完成散熱的作用。所以尋找一種流體，它的汽化溫度在攝氏 30 ~ 40 度間，而具有前述的功能，是化學及材料學家努力的課題。

第二種降溫冷卻的原理則是靠氣體膨脹。一個單純降低溫度的膨脹程序，就是絕熱節流程序。高壓的氣體經過一個小孔洞而降壓，在絕熱條件下，因為膨脹需要能量，於是氣體的內能被消耗，表現出來的結果就是溫度下降。膨脹作功的最佳實例就是使用高壓高溫蒸氣推動的渦輪機。

與氣體絕熱節流程序高度相關的一個熱力學參數，叫做焦耳—湯普森係數（Joule-Thomson coefficient），這個係數表示氣體在絕熱狀態下，溫度隨壓力的變化值。如果此係數為正值，則表示壓力變小時，該氣體的溫度也隨之降低，於是產生冷凍的效果；當然如果此一係數為負值，則有相反的表現，也就是膨脹反而產生加熱的效果。這個膨脹程序是在等「焓（enthalpy）」條件下進行的，也就是說膨脹過程中流體不會與外界交換任何能量。

對於理想氣體而言，焦耳—湯普森係數為零。但對於大多數非理想氣體，在較高的溫度及壓力下，這係數是負值；當降到一定溫度與壓力後，則會轉為正值；在特定的溫度與壓力，焦耳—湯普森係數正巧為零，就是所謂的反轉點。一般說來壓力要大於九倍的臨界壓力，焦耳—湯普森係數才會轉為負值。

咩係膨脹呀?!快呀

膨賬(即冷縮熱漲)，係一種經過某過沸點(即膨漲點)而漲大咁解，唔明再問我