煙霧吸收光能轉化為內能的分析

汪南洋

（安徽信息工程學院，安徽 蕪湖 241000）

在現今的社會發展中，煙霧問題成為了各國擔憂的話題，煙霧的問題在慢慢地被世界各地所關注，同時世界各國的科學家對煙霧進行了大量的研究，在我們正常生活中產生煙霧是無法避免的，這時候應該了解煙霧，深層地了解煙霧和探索煙霧的神秘之處，可以讓人們得到有效避免煙霧污染的產生，并且減少煙霧污染對人們的傷害。

1 煙霧的研究概述

1.1 煙霧的分類

煙霧的分類十分廣泛，根據不同的標準會產生不同的煙霧分類，可以根據煙霧的組成成分分類，也可以根據煙霧的性質分類。在姚偉峰的“煙霧對可見光遮蔽能力測定系統”一文中，姚偉峰在論文中將煙霧分為兩大類。第一類煙霧是熱煙霧，熱煙霧在形成時一般會伴隨著化學反應的發生，并且放出大量的熱量，熱煙霧按組成成分可分為HC型和赤磷型。

第二類煙霧是冷煙霧，冷煙霧在形成中一般只有物理過程，冷煙霧又可分為固體型冷煙霧和液體型冷煙霧。固體型冷煙霧的形成主要由金屬粉、無機粉末和有機粉末等等。

1.2 光線對煙霧能量的影響

光線不會使煙霧中的成分發生化學反應，只有物理反應中的照射，在光線照射煙霧時，煙霧中的成分包含有一定量的吸光物質，這些吸光物質可以吸收陽光的光能，陽光的光線是復合光，也就是煙霧可以吸收復合光的光能。

在光線照射煙霧的現象中存在光衰減，也被稱為光量子的能量衰減。光是由一個個能量子構成，感受到的熱量也是能量，所有的光都有能量，只是大小不同而已，當光線遇到物體時，便撞到物體上，把能量帶到光線照射到的地方，但是，如果帶給物體的能量太少便感受不到，帶給物體的能量大多數是以熱量形式表現，但是，也有其他的能量，如電能。同時，光線照射煙霧的過程中存在反射，反射可以使光線的大部分能量反射回去。光線照射在鏡子上時，鏡子表面的溫度幾乎不升高，因為鏡子將絕大部分光反射回去，吸收的光線太少，也就是吸收的能量太少。

煙霧吸收陽光的光能有什么影響，陽光的光能是非常大，煙霧只能吸收其中的一小部分，存在光的一部分被煙霧吸收，一部分透過煙霧，一部分被煙霧中的物質反射。在能量守恒定律中解釋道：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而能量的總量保持不變。煙霧吸收光線能量的一小部分，因為其中沒有發生化學反應，也就是這部分能量不是用于因為中的化學能，這部分光能是被因為吸收，被煙霧轉變為自身的熱能，也就是內能。

2 模擬光線對煙霧照射實驗

2.1 煙霧的原料

生活中的自然煙霧不易于收集，在實驗中需要大量的煙霧，收集煙霧的方法不可行，假如在煙霧剛生成時就進行收集，煙霧在空氣中的形態存在時間限制，如果收集過于緩慢，收集的煙霧可能會消失，無法實驗。

收集煙霧主要是使用生煙劑，選擇的生煙劑是白色煙餅，主要成分是硫磺和鋸沫，通過點燃，煙餅會緩慢生產白色煙霧，白色煙霧的主要成分是二氧化硫，白色煙霧在光線的照射下，不會發生化學反應，并且煙餅易生產煙霧和易收集煙霧，可以用一個封閉的裝置，將一小塊煙餅點燃，快速放入裝置內即可。

白色煙餅產生的煙霧通常可以在封閉裝置內維持半個小時，點燃白色煙餅放入封閉裝置內，溫度快速上升，在白色煙餅生產煙霧的同時，白色煙餅會產生大量的熱能，但是，這些熱能會在短時間內消失，這些消失的熱能主要是散失在空氣中，封閉裝置內部溫度會快速上升，同時，也會快速下降。白色煙餅產生的煙霧在一個小時內可以完全消失，主要是生成大量的顆粒，這些顆粒會附著在裝置的內部表面，產生一層淡黃的物質，其次，白色煙餅產生的煙霧具有刺激性氣味，產生的煙霧極易擴散。

2.2 實驗設備和光線

實驗設備分為四大部分。第一步是收集煙霧，主要是通過白色煙餅生煙劑，點燃白色煙餅即可收集到實驗需要的煙霧。

第二步是收集裝置，煙霧具有很強的擴散性，裝置要具備封閉性，白色煙餅點燃后放入裝置，煙餅在裝置內生成大量的煙霧，但是，這些煙霧的溫度較高，裝置要有一定的耐高溫，同時，實驗中要求光線照射裝置內的煙霧，裝置必須可以被光線透過，在通過多種材料的選擇后，把玻璃作為裝置的材料，制造一個封閉的、大小適當的正方形玻璃缸。

第三步是選擇光線，在實驗中選擇普通的電燈，實驗中的光線模擬的是陽光的光線，陽光的光線是復合光，并且是不規則的光線，電燈的光線是復合光，可以通過多個電燈的光線，是電燈的光線是不規則的，因為模擬陽光的光線，但是，不同時間的陽光有不同的光線，同時，不同的光線對同一個狀態的影響不同，則選擇不同功率的電燈或是不同功率的光束燈。

第四步是測量設備，在實驗中測量設備的作用是測量煙霧的能量變化，煙霧的能量有很多形式，但是，這個實驗研究的是光線照射煙霧，對煙霧內能的影響，所以，煙霧的溫度是一個測量的標準，煙霧的溫度在前幾分鐘內變化較大，在4～5分鐘后，煙霧的溫度變化較小。并且普通測量溫度的測量設備無法測量煙霧的溫度，比如，溫度計、紅外線測溫儀等，則選擇的設備要精確，而且可以測量煙霧的溫度，最終選擇數位溫度表進行測量煙霧的溫度。

2.3 實驗結果分析

2.3.1 實驗前后對煙霧能量的分析

分析實驗前后煙霧能量的變化，要分析實驗數據進而分析煙霧能量的變化。在實驗開始時，點燃白色煙餅，白色煙餅會放出大量的煙霧，因為在白色煙餅生成煙霧時，會放出大量的熱能，煙霧的初始溫度較高，在表一和表二中的數據顯示，在煙霧生成的一分鐘時，煙霧的溫度基本都在30℃以上，在煙霧剛產生時，溫度一般可以達到50℃，但是，在煙霧生成的初始時，溫度會極速上升，同時，也會極速下降，選擇在一分鐘后進行記錄較為精確，使煙霧的溫度趨于穩定，在實驗的前五分鐘內，由于溫度的極速下降，無法觀察到實驗組和對照組的差異，并且在前五分鐘內的溫度浮動較大，不易作為比較數據。

在實驗的過程中可以得到實驗的結論，在實驗五分鐘后，煙霧是溫度較為平緩，可以通過這樣一段數據進行比較，表一和表二記錄的數據為多次實驗的數據，分析表一和表二的數據可以得到，在每組實驗中，實驗組的數據在每個時間單位內下降的數據比對照組每個時間單位內下降的數據少，在每分鐘內，煙霧的溫度下降比較慢，并且隨著時間的加長，煙霧溫度的下降速率越來越慢，兩組實驗的數據在每個時間單位內基本不同，實驗組在每個時間單位下降的溫度比對照組在每個時間單位下降得少，在時間的推移，實驗組的數據差距減少，在同一組實驗內，有強光線照射的一組在單位時間內的下降比較平均，無光線照射的一組下降比較雜亂一點。

在實驗進行到30分鐘時的記錄一般都有一個普遍的規律，實驗組的數據大于對照組的數據，就是實驗組的煙霧溫度在30分鐘時，一般比對照組煙霧溫度高。在這個實驗中，無法通過一個時間單位數據的比較，從而得出一般的規律，并且無法通過強光照使煙霧的溫度上升來判斷煙霧吸收光線的光能，也無法判斷是否有光照的光能作為煙霧的內能，光線的光能不足時煙霧的溫度直接上升。在實驗中可以看出，光線的光能可以對煙霧產生了微小的影響，在光線的照射下，煙霧的溫度下降得比沒有光線照射得慢，說明在這個長時間的光線照射下，煙霧吸收了部分的光能，并且作為自身的內能。

2.3.2 結論

根據我們的實驗數據和經驗，一系列可靠實驗的結果表明，大量具有重復性的精準良好結果均證明，這一結論在一定程度上是正確的，下面這是一個具有代表性意義的典型特征結果，煙霧可以吸收光線的部分光能，并且把光能轉化為自身的內能。

3 結語

在這個研究的開展過程中，經歷了8個多月，200多次實驗，3次低谷。我期望這一研究的過程和結論可以對該領域提供有效的信息，同時，展開更詳細深入的研究。