红外加热的疑问

watershade

【没时间的直接看这种颜色的文字部分】

本人在研发一个小空间水分蒸发的装置，具体是什么先保密。你只需要知道这玩意能够将小空间的水分快速蒸发，并将水分吸收。
你可能会说要使用微波加热，但是无奈的是我的确见到理疗仪上有低功率(比如30W)的微波发生器（磁控管），但是一直没有找的。（知道的兄弟能否给个指点，告诉我型号，我见到的最小功率也要200W，型号是CK-140B。）而且微波有一些潜在的安全问题，暂时还不敢用。所以就想用传统的加热方式。
前些时候搜索到碳纤维加热管的效率很高，甚至可达95%以上。所以就买了两只做实验。
长话短说，昨天碳纤维加热管到了。买的是12V，100W的。功率不是很大，但是我算了一下这货也需要8A以上。手头没有假货，于是将两个串联。因为两个碳纤维管相当于电阻，每个1.7Ω。两个串联之后就可以小一些。手边刚好有个12V，5A的电源适配器。昨天做实验的时候，能够感觉到热，但是碳纤维管不发红。放一点水在旁边，根本就没有任何明显的蒸发现象。(有才怪呐) 因为老哥我刚离职，自己做东西，所以只得抠抠搜搜。但是不得已，今天去华强北花了150块，买了一台老式的指针可调电源。（这玩意本来应该是必须的）我本来想买一台30V，5A的数字式可调电源，二手的那一台兆信的100块。忽然想到我这需要的电流有点大，这才意识到mlgb不能这样吝啬。（当初胡吃海喝的时候一顿还不知道要报销多少RMB呐）

直流电源

碳纤维加热管100W

好吧，言归正传。这电源有了，碳纤维加热管也有了，开干。刚开机，这电源嗯嗯叫。看来老式的指针电源应该用了个头很大的变压器。通电之后，碳纤维管很快(差不多5秒整体发红局部还有黑色，10秒以内全部发红。关电之后，5秒变全黑)就整体通红。因为没有红外测试仪器，所以不清楚不可见光部分的空外和远红外的光谱能量分布。按道理如果我的手感觉到热，就应该有红外发射。如果变红，应该是可见光(红光)部分的能量增强了。但是至于碳纤维管的红外能量图谱，回头搜搜贴上来。这个暂时先不纠结。丑化先将在前面，免得大家吐槽。因为器材有限，经验不足，所以实验中有些部分肯定是不科学的。你可以吐槽，但是吐槽部分不要淹没你的建设性意见，不然不是成了骂街了吗。现在开始说重点部分：
1、在铝盖上（用茶叶盒）递上一滴水；在玻璃杯壁上抹上一滴水。(水量也不能保证一样) 尽量将碳纤维管保持与水滴相等的距离(其实是估计的，不够严谨)，然后观察水蒸发的情况。用手去测试温度。过一会发现金属的温度升高的很快，金属上的水珠因为晃动分成了两滴，其中一滴今本已经快干了。另一滴也可看到明显变化。但是玻璃上的却没有明显变化，温度也不高。然后在联想到太阳光下的金属板，很快就热了，但是气温也只有40度，混凝土的温度也挺高，但是水缸的温度明显很低的。我的确知道比热容的问题，比如说水和金属吸收同样的能量，因为比热容有差异，水的最大。所以金属升温快。但是另一个问题是假定表面积相同的一滩水(假设足够深，光线找不到水底)，和面积相同的一块金属放在太阳下面对太阳能量(或者光谱)的吸收肯定不一样，甚至光谱吸收液不一样。再联想到不同颜色的物体对光线的吸收也不一样，黑色物体对光线的吸收更多一点。（物理树上的知识）穿黑T恤的比穿白T恤的在太阳下(假设材质一样)，很顶黑衣服的会热一点。(这是常识，但是有没有做过实际实验呐？)
更深一点的如果在火炉旁，穿什么衣服的会更热一点。如果同样是白T恤在不同的光线下，那个吸收的能量更多一些。总之这一类问题涉及了四个问题：
A：光的能量到底是什么？如何去界定或表示不同紫外线、不同波长红外线、不同波长的纯色可见光的能量。这个能量是否与加热物体的能量是否有明显区别。(也许你会射光的能量用对应的光子能量的叠加E=hv，但是这些能量被不同的单一物质吸收之后是否都被用来heating。这个heating的能量是否定于所吸收光的能量。[能量守恒？] )
B：不同物体或者物质对不同波长的能量吸收是不是不一样？难道都是由物质自身的本征频率(固有频率)决定的吗？[我觉得不见得，当你用音叉去传递能量的时候，显然不是用来加热的。难道我连续不断的去敲击音叉，另一个放在真空室能的音叉能否升温呐？而无线充电技术的能量不是也只用来存储而不是直接就加热物体吗。靠，我是不是搞错了物质的本征频率和电路的共振频率？我的头脑有一团浆糊，请物理高手科普一下。我觉得物质的固有频率就有些问题。比如说音叉有固有频率，但是不同厚度的音叉固有频率可定不一样，这与做音叉的材料的固有频率显然不是一样东西。所以我怎么觉得这个问题nnd我是不是一直都没有理解。]
C：用红外来加热水，难道主要是用盛水的容器来决定的吗?水对红外的吸收是不是很少。
D：对水的加热或者说蒸发，当然有很多方法。本质上是让更多的水分子能量足够大而溢出水分子团。但是雾化，比如说超声波雾化片有是怎样的原理呐？[我当然知道雾化和蒸发的区别，但是我还想问超声的频率与雾化有关联吗？]

总之，我现在迷惘了。发现物理知识需要重新学习了。最近又开始读费曼物理讲义，发现好些都不懂呀。

再说另一个实验吧。我想了解碳纤维管直接蒸发水的效果。我再可乐瓶内部加入一些水。因为可乐瓶不耐热，所以我将其放在脸盆里面。然后用水舀水对外壁降温，然后观察可乐瓶内壁上的水汽情况。总之这次效果有一些但不明显。现在想用一个聚焦的镜子对特定部位加热。甚至如果能搞来一个内部是镜面的管子(隔热)将光线大部分所在小空间里面会不会更快的加热。当然目前来看这个碳纤维的方案暂时不靠谱。还是用热风蒸发吧，但是研究一下没有坏处

可乐瓶的焦灼

手动降温

watershade

好像我忽略金属是导体的问题，也忽略了水对光的反射问题。


资料收集中：
1、本条目收集于百度知道，尚未验证：
水体对太阳光吸收、反射和透射是随波长而变化的，总的是吸收大于反 射和透射。厚度为 1mm 的水层的吸收光谱曲线。其中，可见光波 段水吸收率较低，即在蓝、绿光波段透射能力相对较高。因此，水浅时，蓝、 绿光波段可透射过水体，反映出水底情况。水对近红外波段吸收较强，在 1.4μm 和 1.9μm 附近，其吸收率接近 100%。显然，对于自然水体，即使水很浅，也能吸收绝大部分的红外辐射。

2、 郎伯比尔定律

3、尽管这是一条厂商广告，但是也验证了第一条所说。每个潜水员都需要知道的：光是如何被水吸收的？

4、这一条来自百度百科，比较专业： 水分子吸收峰
5、这是一个比较有意思的动画：
http://img.foodmate.net/foodmate/upimg/media/flash/19_080315140003.swf
我查了一下cm-1的意思是波数的意思，是说吸收了多少的波数之后的运动状况。但是不知道来源。

6、这一篇来自360doc的更加全面的介绍光谱相关的知识：红外光谱

nnd，已经一点多了，还没看完

peter001

非得用红外么，水加热到沸腾，水蒸气出的最快

epochal

很有探索精神,值得点赞!

watershade

peter001 发表于 2017-5-26 00:59
非得用红外么，水加热到沸腾，水蒸气出的最快

有些场合你的加热源不能和加热体直接接触，所以辐射是一种不叫好的加热方式