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我們知道,物理學上熱量的傳遞有三種形式:對流、傳導和輻射。熱空氣上升,冷空氣下降,通過循環流動使溫度趨于均勻,這個傳遞過程就是熱對流。將金屬匙的一端放入熱水中,露出熱水的另一端也會熱起來,這就是熱傳導。物體因自身的溫度,而具有向外發射能量的本領,叫做熱輻射,如太陽的熱量就是以熱輻射的形式傳給地球的。
我們在日常生活中,經常能感受到熱傳導現象。普通建筑物的熱量傳遞主要是通過門和窗戶是進行。太陽光透過玻璃窗進入房間內,房間溫度就會升高,空調房里的冷氣也會通過門縫吹到外面。
雙層玻璃節能的原理是這樣的:兩片玻璃鑲嵌在框架內,空隙填充了空氣或氬氣等無毒氣體。由于空氣層分子密度遠小于玻璃的分子密度,內外層玻璃間又沒有直接接觸,當玻璃與空氣分子形成能量輸運時,輸運的能量被空氣層打了折扣,再加上雙層玻璃空隙的內表面涂有一層抗輻射膜,從而能夠有效阻斷熱輻射。
因此,雙層玻璃窗大大阻隔了熱的傳遞,夏天能阻止室外的熱量進入室內,冬天能阻止室內熱量溢出室外,使得建筑冬暖夏涼,從而達到高效節能的效果。
美國的Pythagoras太陽能公司開發了一種新型綠色建筑材料——太陽能玻璃。與它能夠阻擋太陽輻射,同時收集陽光將其轉換為太陽能,它還能過濾猛烈的陽光和過高的熱度,提供良好的自然采光,減少白天對人工照明的使用。這種玻璃主要是利用紅外輻射發電,降低了晝光溫度,并且可見光透光率很好,這是多數向南的辦公大樓所需要的。
為什么雙層玻璃窗也能發電?這是因為,這種雙層玻璃的表面分別涂上了特制的染料膜,當太陽光照射到雙層玻璃窗表面時,覆膜染料中的分子吸收太陽光后獲得能量,發射的是磷光而不是熒光。由于發射磷光的電子在激發態逗留的時間太長,它的能量可能在發射磷光前就被鄰近的分子奪取,也就是說將吸收的太陽能從一個染料分子傳遞到另一個分子,最后這種傳遞到達了玻璃邊緣的太陽能電池板上,并迅速地被電池板接受,并轉化成電能。這就是雙層玻璃窗憑借特制染料膜采集太陽能進行發電的原理。