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“噢噢噢噢!好深奥啊!”宁倾城听得入神,更是忍不住皱起了眉头。

叶千帆见状,脸上的笑意顿时更深了。

“呵呵呵!不算深奥,其实需要强调的是,物质只有一种气相,但并非一定只有一种固相或液相。”

“比如金刚石和石墨都是碳的固相,但其物理化学性质完全不同,是两种不同的固相。”

“而石墨变成金刚石的过程也是一种固到固的相变。再者,水和冰的关系也类似,水有一种液态,而冰有七种固相,这些固到固转变和固到液的转变,其实也是相变。”

说到这儿的时候,叶千帆又瞥了一眼宁倾城道:

“还有什么不明白的吗?”

“有!”宁倾城像个小孩子一般地高高举手道:

“千帆,那相变蓄热又是什么?”

“关于这个问题嘛……”叶千帆摸了摸下巴,这才接着解释道:

“类似冰融化和水沸腾,在相变的过程中往往需要环境为其供给或移除大量的热量,这一特点是相变材料能被用作储热材料的关键。”

“这样,我们仍然以常温常压下的水为例:在100℃之前,我们给水加热,温度会逐渐上升。但是到达100℃时,水会发生沸腾现象,温度一直保持在100度,直到全部变成气态。”

“当水全部变成气态后,继续给水蒸气加热,温度会继续上升。”

“到了这种时候,我们就可以发现,随着温度的上升,在发生相变的同时,水到水蒸气的这个体系的温度,得以在相当大的储能范围内保持不变。”

“换言之,它可以在恒定的温度范围内吸收或者放出大量的热量,这就是相变蓄热的基本原理。”

“啊!那我明白了!!”听叶千帆说到这儿,宁倾城又眼神一亮,她拍了拍脑门道:

“你的意思是说……有了相变蓄热,我们就相当于有了一个热能‘银行’——高温时将过剩的热量储存进去,维持系统的凉爽;低温时再将热量放出,维持系统的温暖。”

“是不是这个意思呢?”

“嗯嗯,你理解得很透彻!”叶千帆赞同地点了点头。

“在这个过程中,只要保持热量的吞吐始终在相变蓄热的承受范围内,系统的温度就会同水沸腾的过程一样,始终维持不变。”

“更美妙的是,不同物质的相变温度是不同的。”

“我们可以选择合适的材料,使得这个相变储热的过程维持在一个特定的温度下。”

“而且你知道吗?”

叶千帆一边说着,一边又继续朝宁倾城科普了起来。

“除了水之外,典型的相变材料还有如下几类……”

“就好比无机盐类,或者水合无机盐类。”

“这类材料的工作范围非常宽,是较为常用的相变蓄热材料,较高的铝硅盐类的熔化温度约为600℃,一般用于高温领域。”

“而较低的水合乙酸盐则大约在50℃附近,一般用于常温附近的温度控制。”

“再有就是石蜡高新纳米材料了,前沿研究中也有不少工作在尝试对相变蓄热进行更加精细的温度与相变热的控制,开拓了一系列纳米级相变蓄热的合成制备工作。”

“其中主要包括微胶囊、高分子聚合物颗粒、石墨烯基复合材料、泡沫金属,以及石墨复合材料等等。”

“不仅如此,通过选择恰当的相变蓄热,我们可以实现想让系统维持在什么温度,就可以让系统维持在什么温度。”

“哇!!”


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