水氢汽车从热力学角度分析-水氢汽车能不能实现

1.氢氧根离子和氢离子为什么一碰到一起就一定会生成水？

2.化工热力学对生产作用

3.关于温度的定义

氢氧根离子和氢离子为什么一碰到一起就一定会生成水？

从热力学角度考虑，H++OH-=H2O这个反应平衡常数常温下是10^14，这么大的平衡常数说明热力学上很容易发生反应。

从动力学考虑，酸碱盐溶于水的过程中都破坏了离子键或者共价键形成了水合离子，这第一步断键是吸热的从第二步形成水合离子开始都是放热的了，已经越过了自由能能垒，后边水合氢离子和氢氧根离子反应也是一碰上就可以进行。动力学方面也说明了这个反应很容易进行，基本上不用吸很大的热。

综上，就是说速率很快，而且很彻底。

化工热力学对生产作用

。 化工热力学中从生活中来到 生产中去的实例 3 冯 新,陆小华,吉远辉,钱红亮 (南京工业大学材料化学工程国家重点实验室,江苏南京210009) [摘要]生动的实例是改变化工热力学枯燥、抽象局面的良药。本文列举了多个“从生活中来到生产中 去”与热力学原理密切相关的实例,以期激发学生的兴趣,使他们体会到化工热力学的魅力。 [关键词]化工热力学;实例;pVT性质;偏摩尔性质;节能减排 PracticalExamplesofChemicalEngineeringThermodynamics FengXin,LuXiaohua,JiYuanhui,QianHongliang Abstract:Chemicalengineeringthermodynamicsisacoursethatstudentsgenerallyfeelabstract,uninter2estinganddifficulttostudy.However,vividexampleswillexcitethem.Inthispaper,manyexamples,closelyrelatedtothethermodynamicprinciplesfromlifetoproduction,areenumeratedinstimulatingstudents’interestsandhelpthemtorealizethecharismaofchemicalengineeringthermodynamics.Keywords:Chemicalengineeringthermodynamics;Practicalexamples;pVTproperty;Partialmolarproperty;Energysinganddischargereduction 众所周知,化工热力学是化学工程的精髓。然而,该课程是枯燥的、难学的,抽象的概念和多 而繁琐的公式往往令众多学子望而生畏。 [122] 理解是走向真知必不可少的阶段。[2] 作者认 为,生动的实例是改变该局面的良药。考虑到学生对生产没有感性认识,课程教学应尽可能用“从生活中来到生产中去”的实例,并精心设计。编制鲜活实例是不易的,这也是一线教师最大的苦恼。本文愿意与大家共享作者编写、收集的多个例子,也许它们还不够成熟和准确,但以期能起到抛砖引玉的作用,希望更多的教师加入这个队伍,以便 更多的人能共享他的智慧和成果。 一、流体的pVT性质 临界温度Tc是过程安全最重要、最普遍的基本概念之一。因此,作者在设计pVT例题时,始终围绕着这个知识点。 例1pVT行为与液化气成分选择的关系液化气是理想的气体燃料。对家庭用液化气的要求是加压后变成液体储于高压钢瓶里,打开减压阀后即汽化,以便燃烧。现有如表1所示的6种物质作为液化气成分的候选气体。 (1)请根据对液化气储存和使用的要求来选 2 4择液化气成分。 (2)请解释以下现象:到冬天,有时钢瓶内还有较多液体却不能被点燃。 表1 各种气体的Tc、pc以及正常沸点Tb[3] 物质Tc,℃pc,atmTb,℃燃烧值,kJ/g 甲烷-82.5545.36-161.4555.6乙烷32.1848.08-88.6552.0丙烷96.5941.98-42.1550.5正丁烷151.937.43-0.549.6正戊烷196.4633.3236.0549.1正己烷 234.4 29.80 68.75 48.4 解:(1)根据液化气候选成分Tc、pc的范围画成p2T示意图,见图1。 图1 例1中液化气候选成分的p2T图 设厨房室温为10～40℃,压力为1atm。从图1中可以看出,甲烷在室温下始终是气体,若不把 甲烷的温度降至Tc即-82.55°C以下,则无论施加多高压力都不能使其液化———因此甲烷不适合做液化气成分;乙烷的Tc为32.18°C,到了夏天一旦超过32.18°C,则压力升高会引起爆炸———因此乙烷也不适合做液化气成分;正己烷在室温下就是液体,不需要压缩,但它的正常沸点Tb为68.75°C,无论春夏秋冬,打开减压阀它都不会气 化———不适合;正戊烷室温下能液化,但在大多季节不能气化———不适合;因此,只有丙烷和正丁烷符合要求。 (2)多数液化气会含有少量戊烷等C5、C6成分,冬天室温较低,戊烷等高级烷烃不能气化导致残液产生。 例2pVT行为与汽车新燃料压缩天然气间的关系 随着汽油不断涨价,既经济又环保的天然气已成为汽车发动机的新燃料,越来越多的公交车 和出租车改烧天然气(主要成分为甲烷)。为了使单位气量能行驶更长的里程,天然气加气站需要将管道输送来的0.2MPa、10℃的天然气压缩灌装到储气罐中,制成压缩天然气,其压力为20MPa,由于压缩机冷却效果在夏天要差,所以气 体的温度在冬天为15℃,夏天为45℃。已知储气罐体积为70L,每kg甲烷可行驶17公里,问: (1)如果将20MPa,15℃压缩天然气当做理想气体,则与RK状态方程相比,它计算出来的一罐压缩天然气的行驶里程多了还是少了,相差多少公里?(按冬天算)。试问:此时的压缩天然气能否当做理想气体? (2)如果将管道输送来的0.2MPa、10℃的天然气不经压缩直接装入储气罐中,一罐天然气能行驶多少公里? (3)为了行驶更长的里程,在其他条件均不变的情况下,是否可以通过再提高压力使压缩天然气变成液化天然气来实现?你有什么好的建议? (4)据出租车司机说“同样一罐压缩天然气,夏天跑的里程比冬天要短”,为什么?请说出理由,并估算出同样每天行驶300公里,夏天比冬天要多花多少钱?(一罐压缩天然气约50元。必要 的数据可以自己设)。 解:(1)①由理想气体状态方程可得 V= RT p=1.198×10-4m3?mol-1;n=V总V =584.31mol; 行驶里程S理想=584.31×16×10-3×17=158.93km ②根据RK方程 求得V=0.0000980m3?mol-1 n=V总 V =714.29mol 行驶里程为:SRK=714.29×16×10-3×17=194.29km VS=SRK-S理想=194.29-158.93=35.36km 由此可见,如此高压下的压缩天然气不能当做理想气体。 (2)用RK方程计算得: 3 4 化工热力学中从生活中来到生产中去的实例V=0.0192909m3 ?mol-1 ;n= V总 V =3.63molS=3.63×16×10 -3 ×17=0.987公里 由此可见,作为汽车燃料,管道输送来的天然 气必须经压缩机压缩成高压天然气才有实际意义。 (3)不可以。因为,“其他条件均不变”意味着温度也不变,由例1可知,当温度在10℃左右,大于Tc时,无论施加多大的压力都不能使之液化。因此,只有必须将其温度降低至-82.55°C以下,再加压才行。 理论上,温度降至-82.55°C,即可能加压液化,但压力极高为4.60MPa,由流体的p2V2T关系可知,温度越低,所需压力越低,因此实际上液化天然气的温度常降至-162℃,这样在常压下即能变成液体。 (4)①由(1)可知,冬天气体温度为15℃时,每罐压缩天然气行驶194.29公里,那么每公里花 费50194.29=0.257元;②同样方法计算夏天气体温度为45℃时,每 公里花费50 163.94 =0.305元 因此,同样每天行驶300公里,夏天比冬天要多花的钱为300×(0.305-0.257)=14.4元/天;一个季度要多花1300元。 这是因为V∝T,当夏天温度增大后气体的摩尔体积V增大,由于储气罐的总体积是一定的,因此装入的压缩天然气摩尔数n=V总/V变小,随之行驶的里程数减小。所以同样一罐气夏天跑的里程比冬天要短。 例3汽车轮胎里的压力与胎内空气的温度相关。当胎内空气温度为25℃时,压力表显示210kPa。如果轮胎的体积为0.025m3,当夏天胎 内空气升至50℃时,压力表应显示为多少?为了轮胎的安全使用,需要轮胎恢复到原来的压力,此时轮胎内应该放掉多少空气?定大气压为 100kPa,空气的成分21wt%O2;79wt%N2。[4] 请给出解题思路。 解:解题思路见图2。需注意的是:压力表显示210kPa,则实际压力应为210+100(当地大气压)=310kPa 图2 例3解题思路 44化工热力学中从生活中来到生产中去的实例 答:(1)25℃,V1=0.0079854m3?mol-1;n1 =0.025/0.0079854=3.13mol (2)当夏天胎内空气升至50℃时,压力表应显示为336.15-100=236.15kPa。 (3)50℃,V3=0.00866m3?mol-1;n3=0.025/0.00866=2.887mol 故放掉3.13-2.887=0.243mol的空气。 二、偏摩尔性质 偏摩尔性质是一个比较抽象的概念,很难举例。以下两个例子均是用人与人之间的相互作用来比喻。 例4现今世界最著名的热力学权威,奖获得者、美国三院院士、加州大学伯克利分校化工系J.M.Prausnitz教授是这样描述的:[5] 分子之间的力通常是十分特殊的,在这种情况下,遗憾的是不可能用纯组分的性质来预测(即使是近似地预测)混合物的性质。如果我们考虑下面一个牵强的类比,这一点就不奇怪了。设想一个在俄罗斯的社会学家,仔细地研究俄罗斯人的行为,观察了若干年后知道了关于他们的一切。然后他到中国对中国人进行了相似的透彻的研究。那么凭借这些知识,他能否预言由俄罗斯人和中国人任意混合所形成社会的行为呢?大概是不可能的。这种类比是高度极端的,但它能提醒我们,分子不是盲目地在空间移动的惰性粒子,相反,它们是复杂的“个人”,其“个性”对它们的环境是敏感的。 例5中国有一句俗话:“男女搭配干活不累”! 男生女生之间会产生相互作用,不能拿他们单独时的行为来描述男女生在一起时的行为,即“男女生一起的力量≠男生力量+女生的力量”。 三、Henry定律例6高山反应与Henry定律 由于高山上压力很小,大气中的氧分压 pO2=p?y空气中O2 (1) 而血液中的氧溶量为: pO2=kO2x血液中O2 (2) 由(1)式知,因为氧气在大气中的比例恒定保 持y空气中O2=21wt%,因此,当高山上总压变小(海拔3000米时,p=0.701×105Pa)则导致pO2变小;由(2)式知,当pO2变小,则x血液中O2变小,大脑由于缺氧就发生了高山反应。 例7高压氧舱与Henry定律 高压氧治疗是将患者置于1.4atm以上的治疗舱内,并间歇性吸入100wt%氧气的治疗方式。原理同例6,一方面提高了总压p,另一方面提高了y空气中O2,两者使pO2增大。根据(2)式, x血液中O2随着高压氧舱内pO2的提高而提高,提高 7221倍,从而使大脑组织得到充分氧供。 例8用表2来解释:空气比CO2更廉价和无毒,为何不能用来制作苏打和冒泡香槟?[6] 表2 25℃下溶解在水中的各种气体的Henry常数[6]气体H/bar 气体H/bar气体H/bar 乙炔1350乙烷30600硫化氢550空气72950乙烯11550甲烷41850二氧化碳1670氦气126600氮气87650一氧化碳 5400 氢气 71600 氧气 44380 解:因为空气的Henry常数较CO2大,则在香槟或雪碧中的溶解度就较小,形成的气泡就少,所以不适合用来制作苏打和冒泡香槟。 四、节能减排例9重庆长风化工厂连续亏损15年,依靠科技创新半年获利润2000万元,实现了从巨额亏 损到巨额利润的质的飞跃。 [7] 解决方法:全厂所有生产过程中的化学反应热和工艺余热进行排序。将每套生产装置的产热过程和用热过程进行联动集成,将不同装置的产热和用热过程进行跨装置集成,使热能供需的双方不仅在数量上相符,同时在质量上相配,并努力用低档余热换出较高品质的能量。燃煤锅炉没了,该厂每年节约燃煤成本1000万元。例10液化天然气冷能利用成了循环经济热项目。 液化天然气(LNG)具有热值高、污染小等特点。使用过程中须耗费大量的热能使其转化为常温天然气。通常的做法是以海水作为热源。按返回的海水温度降低5℃计算,则气化300万吨LNG一年约需1.2亿m3的海水吸收冷能。 如果利用其冷能建设一套3万m3/hr的空分装置,则可年产气氧28.6万吨,实现产值2亿多元。该装置与传统生产液态产品的空分装置比较,由于有效回收和利用了LNG中的冷能,可节电50%—60%,节水70%—90%,(下转第66页) 5 4 化工热力学中从生活中来到生产中去的实例沟通协调的局面必须打破,建立以过程为对象的 管理机制和协调机制则是实现过程管理的当务之急。 (四)经常永续地改善系统“改善”不是一件一劳永逸的工作。环境的变化要求我们必须将现有工作过程的改善不断推向深入。决不能认为“到目前为止我们已经实现了工作过程的最优化,目前的状态在一定时间内缓释经得起考验!”因为这种想法只会使我们产生懈怠心理,从而放松发现工作过程中潜在问题出现的警惕性。对于过程的改善应永远保持进行状态,这样,我们的系统才会有可能处于高效的 状态。 (文字编辑:吴文水)参考文献: [1]汪应洛.工业工程[M].西安:机械工业出版社,1996.5. [2]刘广第.质量管理学[M].北京:清华大学出版社,1996.2. [3]詹姆斯?W?沃克.人力战略[M].北京:中国人 民大学出版社,2001.4. [4]樊耘.管理学[M].西安:陕西人民出版社,2001.8.[5]赵涛.发现戴明[M].北京:北京工业大学出版社,2002.6. (上接第45页)同时减轻海域环境冷污染。 另外,利用LNG冷能发展循环经济拓展旅游。如“冰雪大世界”项目是将LNG气化过程中的冷能,通过载冷剂传输至冰雪世界换热站,将冷量梯级利用于冰雪旅游世界的不同功能区,为滑雪场、滑冰场、酒店等梯级提供冷能,实现LNG冷能的综合利用。这不仅可以让市民在夏 天享受到赏雪滑冰的乐趣,还能有效控制大量冷能对环境的破坏。 五、制冷与供热例11热棒技术解决了青藏铁路冻土问题。青藏铁路建设的1110公里新线中,有550公里要经过多年冻土地段。冻土是一种对温度极为敏感的土体介质。冬季,冻土在负温状态下随温度的降低体积发生剧烈膨胀,顶推上层的路基、路面;在夏季,冻土随着温度升高而融化,体积缩小后使路基发生沉降,这种周期性变化往往很容易导致路基和路面塌陷、下沉、变形、破裂。 现在每隔15米就竖立的热棒技术解决了冻土问题。热棒(又叫无芯重力式热管、热虹吸管)是一种高效热导装置,长7米,路基下5米,地面上2米,整个棒体罐有液氨。当路基温度上升时,液态氨受热发生气化,上升到热棒的上端,通过散热片将热量传导给空气,气态氨由此冷却变成了液态氨,又沉入了棒底,这样周而往复,热棒就相当于一个永动的天然制冷机,不断地将冻土层中的热量排出,使其永久冻结。 爱因斯坦说过:虽然物理学的大部分理论都 会随时间而改变,但热力学是普适而永恒的。[5] 化工热力学是枯燥和抽象的,但我们相信通过努力,使学生透过熟悉的现象看到科学的本质,那学生们一定能体会到化工热力学的魅力所带来的快乐!因为“了解事物的本质是令人愉快的!” (文字编辑:吴文水) 参考文献: [1]冯新,陆小华.以学生为本的化工热力学课程教学改 革[J].化工高等教育,2006,(4):30234. [2]张楚廷.科学课程的改造[J].中国大学教学,2004,(9):15218. [3]陈钟秀,顾飞燕编.化工热力学(第二版)[M],北京: 化学工业出版社,2001.29522. [4]YunusA.CengelandMichaelA.Boles.Thermody2namics:AnEngineeringApproach(6th)[M].McGraw2Hill,2006.1592160. [5](美)普劳斯尼茨等著,陆小华,刘洪来译.流体相平衡 的分子热力学(原著第三版)[M].北京:化学工业出版社,2006.1142115. [6](美)史密斯等著,刘洪来,陆小华等译.化工热力学导 论(原著第七版)[M].北京:化学工业出版社,2008. 2182219. [7]邓经国.从巨额亏损到巨额利润———重庆长风化工厂 科技创新纪实[N].中国化工报,200628222.

关于温度的定义

—260℃ 星际尘埃的温度

在寒冷的宇宙空间，星际尘埃的温度可低达—260℃。

—250℃ 低温火箭发动机

印度空间研究组织试验成功了一种低温火箭发动机，该发动机的燃料温度为—250℃。在其带动下，发动机冲压涡轮的最高速度达到4万转每分钟，标志着印度空间研究水平跨越了一个具有重要意义的里程碑。

—240℃ 冥王星

从冥王星上看太阳，太阳只是一个闪亮的光点，它从太阳上所接受到的光和热，只有地球从太阳得到的几万分之一，因此，冥王星上是一个十分阴冷黑暗世界。最高温度是—210℃，最低温度是—240℃。除冥王星以外海王星也可达到—240℃。

科学家1898年在实验室第一次得到了—240℃的低温，这时，氢气变成了液氢。

—230℃ 非金属的磁性

非金属材料在低温下也能表现出磁性，这种磁体适用于制造新型计算机存储设备，绝缘设备等。但这类材料在温度超过一定限度时就会失去磁性。目前，临界温度最高的非金属磁体在—230℃左右，即使施加高压也仅能提高到—208℃。

—220℃ 天王星

天王星自转一次的“天王星日”约为17小时14分，因为有快速的自转而和木星一样地呈现东西向的明显条纹。因为距离太阳遥远，天王星大气层云上端温度约在—220℃，表面显淡蓝色。

—210℃ 鲸鱼座τ的尘埃盘

鲸鱼座τ是除了太阳以外离地球最近的类太阳恒星，距离太阳仅约12光年，亮度约3.5等，以肉眼就可以看到。它周遭有尘埃与彗星组成的尘埃盘，这个尘埃盘的直径比太阳系稍大一些，温度仅—210℃左右，可能是因为小行星和彗星彼此碰撞的碎片所形成。

-200℃ 土卫六星

到目前为止，我们尚未发现有任何地外生命存活的迹象。但卡西尼号正在探索的土卫六可能是一个生命起源的实验室。

由于表面温度为—200℃，土卫六不是一个能产生生命的地方，但是它的浓密的大气层中含有许多碳氢化合物。它们通过太阳的紫外光可产生化学反应。光化学反应能产生有机分子，这些碳基化合物是产生生命的第一步。但是土卫六太冷了，以致于无法迈出下一步。它就像是一个深度冻结了的地球。在50亿年后，它将会得到产生生命所需要的热量，因为那时太阳将膨胀成一个熊熊发光的红巨星。只是那时由于太阳已进入生命的暮年，生命大约已经来不及产生了。

-190℃ 低温下出现许多奇怪现象

低温世界就像魔术师，各种物质出现奇妙变化。空气在-190℃时会变成浅蓝色液体，如果把鸡蛋放进去，它会产生浅蓝色的荧光，摔在地上会像皮球一样弹起来；鲜艳的花朵放进去，会变成玻璃一样光闪闪，轻轻的一敲发出“叮当”响，重敲竟破碎了，从鱼缸捞出一条金鱼头朝下放进液体中，金鱼再取出来就变得硬梆梆，晶莹透明，仿佛水晶玻璃制成的“工艺品”，再将这“玻璃金鱼”放回鱼缸的水中，奇怪的是金鱼竟然复活了，又摆动着轻纱一般的尾巴游了起来。

-180℃ “梦的纤维”——凯英拉纤维

凯英拉纤维的性能赛过钢铁和合金，被人们称为“梦的纤维”这种液晶纤维的强度是钢的5倍，铝的10倍，玻璃纤维的3倍，能在—180℃左右连续使用。它主要用作飞机的结构材料、子午线轮胎、船体、运动器具、防护服装和缆绳等。例如：美国波音飞机公司的767型客机用了3吨凯英拉纤维与石墨纤维混杂的复合材料，使机身重量减轻了1吨，与波音727飞机相比，燃料消耗节省30%。

-170℃ 生命存活的低温极限

这样的温度已有最简单的微生物能够生存了。观察表明，大肠杆菌、伤寒杆菌和化脓性葡萄球菌均能在—170℃下生存。

-160℃ 水星

离太阳最近的水星，它和太阳的平均距离为5790万公里，是太阳最近的行星。它表面温差最大，因为没有大气的调节，向阳面的温度最高时可达430℃，但背阳面的夜间温度可降—160℃，昼夜温度差近600℃，这可是一个处于火和冰间的世界。温度变化如此巨大，水星上是不可能有生命的。

—150℃ 木星

木星是太阳系中的第五个行星，木星为太阳系最大的行星，其内部可以放入1300个地球，密度较低，其重量仅为地球的317倍。木星的成份绝大部分是氢和氦。木星离太阳较远，表面温度达—150℃；木星内部散放出来的热是它从太阳接受热的两倍以上。

—140℃ 液氮低温加工橡胶品

橡胶制品是很难降解的高分性材料，将它粉碎到具有广泛用途的精细胶粉十分困难。目前，国际上利用废轮胎工业化生产精细胶粉的方法主要用液氮低温冷冻法，即将橡胶在—130℃到—140℃的温度下冷冻成玻璃化状态再加以粉碎，就能轻易获得优良的精细胶粉。

—130℃ 地球最低气温

地球上最低温出现在南极最高峰——文生峰，这里年平均气温-129℃，夏日平均气温-117.7℃。而地球上第一高峰珠穆朗玛峰夏日平均气温也有-45℃，南极地区的冷烈可见一斑。

—120℃ 金星最低温度

金星日夜温差最大，金星白天温度可达480℃；夜晚最低温度可达—120℃，因此，日夜温差可达600度左右。

—110℃ 酒精温度计

温度计中红色的液体是酒精，酒精在—117℃才会凝结。因而在地球上温度最低的南极洲，酒精温度计也能用。当然温度低于—117℃时，酒精温度计也派不上用场了。

—100℃ 最冷的压缩机

一个国外电脑玩家使用了超过4个压缩机，自制了一套可以降温到—100℃的压缩机系统，来给CPU处理器降温！

—90℃ 地球最低温

在南极的内陆，人们已经测到-88.3℃的低温。

—80℃ SARS不怕低温

SARS的一个显著特点是怕热不怕冷，即使是在—80℃它还能至少生存4天，甚至多达21天，而在56℃下SARS的生存时间不超过90分钟。

—70℃ 北极最低气温

北极地区年平均气温北极地区年平均气温在—15℃～—20℃之间，比南极年平均气温高25℃，冬季时(1月)极夜期为180天，最低气温在—70℃。低温可预防某些疾病，生活在北极的爱斯基摩人是先靠吃海豹肉和海豹油为主，当地人很少有心脏病、心血管、高血压、关节炎等疾病。

—60℃ 火星的温度

在远离地球的火星上，平均温度是—60℃。

—50℃ 我国最冷气温

在我国有过低于-50℃的地区记录不多。中国内蒙古自治区大兴安岭的矣渡河在1922年1月16日曾观测到-50.1℃的温度，是新中国成立前气温记录中的最低值。

新中国成立后，新疆北部的一个气象站在1960年1月20日以-50.7℃的低温首次打破了记录，接着1月21日又以-51.5℃再创全国新记录。中国最北的气象站——黑龙江省漠河气象站1968年12月27日清晨测得了—50.9℃，而在1969年2月13日漠河终于诞生了中国现有气象资料中的极端最低气温记录：—52.3℃。

世界上最不怕冷的花，是出产在中国的雪莲，即使-50℃，也鲜花盛开。

—40℃ 我国最冷的一天

大家都知道我国最北的地方是漠河，漠河在中国有气象记录以来最冷日子是1960年1月21日，日平均气温为—43.8℃。

—30℃ 国色天香牡丹花

牡丹原产我国，喜温凉高燥，忌炎热低湿环境。较耐寒，可耐零下30摄氏度的低温。

在北京门头沟去的一条山谷中，严冬时节温度最低可达—30℃，山里有水的地方基本上都结成厚冰，但这里却有一只泉眼里的泉水千年不冻，并且水里一年四季都生长着茂盛的水草，因此被当地人称为“千年不冻水”。

-20℃ 低温燃料电池组

日本本田公司最近宣布成功地开发出可以在-20℃低温下起动的燃料电池组，体积大幅度减小、功率更大。配备该电池组的汽车得到日本国土交通大臣批准后，已经开始公路行驶试验。

-10℃ 人可以居住生活了

-10℃已是地球上高纬度地区寒冬季节常见的温度了。虽然会感到冰寒透骨，但人已经能够在这样的温度下正常生活了。

0℃ 水的冰点

地球表面的70%是被水覆盖着的，约有14亿千立方米的水量，其中有96.5%是海水，剩下的虽是淡水，但其中一半以上是冰。所以说地球是一个水的星球，正是这样的星球才能孕育出生命，所以“水”是生命之源。有了生命就有生机活力，世界才会更精彩。

既然水能结成冰，水也能变成气体扩散在空气中。当水在0℃时结成冰，就会失去流动性，不再是液体。所以有0℃是“水的冰点”之称。

10℃ 凉爽宜人的赤道城

在南美洲的厄瓜多尔国的首都基多城里，赤道线恰好通过该城。不少人认为通过赤道的城市一定很热。但事实并非如此，这里不论春、夏、秋、冬，一年中月平均气温都在10℃左右，年平均温差只有4℃。是一个四季如春、凉爽宜人的赤道城。

这是因为它位于海拔2800米的高原上。我们知道太阳光是一种短波辐射，当它通过大气时，只有很少部分被大气直接吸收，大部分则照射在地球表面，使地球表面增温。因此愈是靠近地面，由于吸收的热量愈多，温度升得愈高，反之，愈是向高处，吸收的热量愈少温度愈低。所以在高原地带，气候总是比较凉。

20℃ 双孢蘑菇菌丝生长温度

双孢蘑菇菌丝可在5℃～33℃生长，适宜生长温度20℃～25℃，最适宜生长温度22℃～24℃，高温致死温度为34℃～35℃。

30℃ 我是蚊子！

蚊子最喜欢的温度是30℃左右，太高了也受不了。秋天气候变冷温度降到10℃以下时，它们就会停止繁殖，不食不动进入冬眠，直到第二年春天激醒后又出来。

40℃ 人体自身的温度极限

人属于恒温动物，一般说来不会超出35℃～42℃的范围，41℃时人体器官肝、肾、脑将发生功能障碍，连续几天42℃的高烧，足以致使成年人死命。

鸟类和哺乳动物也都属于恒温动物，一般说鸟类的体温较高，在37℃～44.6℃范围内，而哺乳动物的体温较低，哺乳动物一般约在25℃～37℃之间。但总的说来都在40℃上下，与人类的体温差别不很大，这是因为它们跟我们人类都生活在同一个星球上，处在大体相同的环境中的缘故。

此外，经过科学家长期研究和观察对比，认为生活中的理想温度应该是：居室温度保持在20℃～25℃；穿衣保持最佳舒适感时，则皮肤的平均温度为33℃；饭菜的温度为46℃～58℃；饮水时的温度为44℃～59℃；泡茶的温度为70℃～80℃；洗澡水的温度为34℃～39℃；洗脚水的温度为50℃～60℃；冷水浴的温度为19℃～21℃；

50℃～60℃ 沙漠之温

由于沙漠地区的云量少，日照强，又缺乏植被覆盖，空气湿度小，因此白天气温上升极快，大部分时间都在30℃以上，中午最热的时候，温度能上升到50℃以上。在北非曾有高达58℃的记录。

但沙漠的夜间较凉，因为整夜无云，地面辐射强，散热快，夜间最低温度一般在7℃～12℃之间，也有出现薄霜的日子。

70℃ 味道感觉

生理和心理学家的研究表明，人们食用食品时所获得的多种多样的味道感觉，实质上是由于味道和嗅觉协同作用的结果。

一些可以热喝的饮料，如咖啡，其温度在70℃时才味美可口，热牛奶和热菜的温度在70℃左右最为好喝。有些油炸类食品，比如油炸虾，温度应保持在70℃左右，虽然吃起来还有些烫，但这时的味道最美。

80℃ 温泉微生物

许多微生物一般都依靠光合作用而生存，这些依靠光合作用的微生物一般在72℃以下才能生存。然而在1967年，印第安纳大学的布洛克博士发现，在他放在一个叫做“蘑菇塘”80℃泉水中的载玻片上，附着一层微生物细胞。这是首次发现生活在72℃以上的生物。这种嗜热微生物属于细菌类，布洛克博士将它命名为“水生嗜热菌黄石一类”。

90℃ 海底火山口微生物

19年，科学家造访了太平洋的深处的一个海底火山口，这里温度常年在保持90℃，也是阳光不能到达的地方。但科学家惊奇地发现这里到处是生命——多毛虫、虾、蟹和其它生物。那些从来没有见过日光的微生物处在食物链的最底端，多毛虫没有口，没有胃或者其它的消化器官，周围水域的化学物质渗透进体内后，细菌就把它们转为多毛虫能够利用的食物。

100℃ 水的沸点

上面我们了解了水的冰点，那么水的沸点是100℃在一个大气压下，当我们的水开时，它的温度是100℃而且只能保持100℃。但是人们在海拔8000多米的珠穆朗玛峰上煮鸡蛋时开水最高只有80℃，那是因为在8000多米高的地方气压低了，所以水的沸点只有也降低了。

火锅浓汤的温度可高达120℃，最容易烫伤口腔粘膜。所以常常有人吃了火锅后会发生口腔溃烂甚至牙齿发炎肿胀。火锅里的海鲜类食品更应引起重视。

200℃ 地下热岩发电

英国从1987年开始进行岩浆发电实验。在英国一个温度最高的热岩地带，其在6000米深处的热岩可以把水加热到200℃，然后将200℃水的热能再转为电能。

300℃ 变质岩

地壳中的岩石，由于地壳活动或岩浆活动的影响，受到高温、高压的作用和岩浆的化学作用，使原来岩石的内部矿物成分、结构和构造上发生了变化，从而形成一种新的岩石，称为变质岩，这种变化称为变质作用。这一变质过程所要求的温度和压力分别为300℃和100兆帕。

400℃ 城市的污泥处理

在城市中，有工厂的地方污泥比较多，有些河流受污染后也沉积了大量的污泥。科学家为了解决这个污染问题，通过研究发现了污泥中含有可燃物质。加拿大则为此专门建立了一个实验工厂，进行污泥转化为新型燃料的研究工作。他们通过机械方法先将污泥中的大部分水和无用泥沙去掉，再将污泥烘干，然后将干泥放进一个450℃的蒸馏器中，在与氧隔绝的条件下进行蒸馏，就可产生可燃物质。

500℃ 聚光式太阳灶

这种太阳灶是利用抛物面形的反射镜聚光获得较高温度，直径一般为1—2米。由于能量集中，因而热效率较高，可获得500℃的高温。这种聚光式太阳灶在我国农村的一些家庭中，用来做饭、炒菜、煮饲料、烧水。

600℃ 高效燃料电池

日本产业技术综合研究所与名古屋大学的联合研究小组开发出工作温度为600摄氏度、平均每平方厘米发电量0.8瓦、比现有同类电池发电量高出1倍以上的固体电解质型燃料电池。

700℃ 烟头、蚊香的温度

烟头的表面温度虽然只有250℃～300℃，烟头的中心温度一般在700℃～800℃左右，蚊香的燃烧温度也达700℃。

800℃ 火山熔岩

在火山爆发时，总会喷出大量红色的火山熔岩。刚喷出时一般是液体状态，通常温度在800℃—1200℃左右，火山熔岩在流淌的过程中，不断向大气和大地表面散热，产生大量的烟雾。所以火山熔岩在冷却时凝固都是由外向里进行的。

900℃ 矿石的熔化

矿石是较轻的、更活泼的金属物质，它不能被碳在可行的高温下还原出来，因为它们的原子在矿石中结合得更为紧密。这些金属通常是通过电解得到，或通过使它们的化合物与更活泼的金属发生反应而获得，例如，氧化铅和在950℃下电解水晶石(铝和钠的双氧化物)和氟化钙的混合物中的溶化的氧化铅。

1000℃(1千摄氏度) 钻石的形成

常言道：“钻石是女士的最佳良伴”。有趣的是：钻来只是纯碳，而碳是仅次于氢、氦和氧的宇宙间第四种最常见的化学元素。因此，钻石的罕有并不源自其化学元素成分，而是在于它形成的方法和地点。地球上的钻石相信是在100至300公里深；温度接近1000℃的地底形成，其后因火山爆发而带至地面。单以化学成分来看，钻石和用来制造铅笔芯的石墨，其实是近亲。如果你把钻石放入高温火炉；那么最终只会化为普通的石墨。

2000℃(2千摄氏度) “刚玉”

1924年，德国人鲁夫用纯氧化铝粉末成型，在2000℃左右的高温炉中烧结，得到了世界上第一块纯氧化铝制品，但一直到1993年才由西门子公司正式命名，中国人取其白如玉而坚硬不凡，将定译名为“刚玉”。

3000℃(3千摄氏度) 玻璃碳

玻璃碳是一种类似玻璃的碳，它兼有玻璃及碳素材料的双重性能。这种物质如果在真空或非氧化性气氛下的工作温度可达3000℃，而且耐热震性能好，可以作为熔炼高纯物质的坩埚，半导体外延炉感应加热板等，在科学上应用很广泛。

4000℃(4千摄氏度) 太阳黑子

大家都知道太阳黑子，太阳黑子出现比较多的情况下，会产生地磁暴给人们工作带来很多不方便。例如：航海的船舶迷失方向，通信信号连接不上。那么太阳黑子其实并不黑，它们中心的温度在4000℃以上。亮度仍可与上下弦时半个月亮的光相比。只不过在明亮的光球反衬下就显得很黑。