关键概念
光线
能源
热
色彩
吸收
反射率
引言
你是否曾经想过通过改变你房屋的色彩让其换个新的面貌?这也能实际的影响到在能源消耗情况?在炎热的夏天,人们消耗了许多能源去让他们的房屋保持凉爽。如果在制冷上能少消耗一些能源,这不仅仅是省钱那么简单,更重要的是减少了环境的负担!在这项活动当中,你将测试哪种色彩可以让房屋远离炎热。这样你就可以找到合适的颜色去重绘房屋的色彩啦!
背景
你房屋的颜色是如何影响室内温度的?为了回答这个问题,先想想你会在夏天穿什么颜色的衣服。你将穿着浅色还是深色的衬衫?与浅色衬衫相比,身穿深色,你可能感觉更热。这是因为浅色会比深色的衬衫反射更多的阳光,从而减少了衣物吸收的能量。吸热的规律不仅适用于衣服,同样适用于房屋的外表。
材料
黑色、白色与灰色的建材用纸
剪刀
三个具有相同尺寸的纸板箱子。例如,三个相同的鞋盒子或者是三个谷物盒子
橡胶胶水
温度计
在炎热的一天,某个光照充足的地方
准备
仔细的将白色建筑纸张切成片状以便其可以覆盖纸板箱的每一个表面。
用橡胶胶水将纸粘到纸板箱,在粘的当中要尽可能的平整,确定在纸张与箱子的之间不存在气泡。
与制作白色纸箱的一样,将灰色与黑色的建筑用纸,分别粘到另外的两个的纸板箱上。这时,你已经有了白色、灰色、黑色的纸板箱。
步骤
将温度计放到白色的纸板箱中,封好口并放到户外。
将白色的纸板箱放到阳光充足的地方,放置三十分钟。
三十分钟以后,打开纸板箱并迅速读出温度计的示数。纸板箱子的内部的温度是多少呢?
温度计不要拿出,将纸板箱放到附近的阴凉处(仍然在户外),放置一段时间后,读出其内部温度。阴凉处纸箱的温度是多少呢?
分别对灰色和黑色的纸板箱重复这些步骤。在灰色与黑色纸板箱在阳光下放置30分钟后,其内部的温度值是多少?放在阴凉处后的温度值又是多少?
哪种纸板箱在30分钟后最热,哪种纸板箱最凉?与放在阴凉处的温度相比又如何?
提示:尽量让三个纸板箱处于相同天气条件下。例如,都在多云的天气测试30分钟或是都在阳光明媚的天气测试30分钟。如果天气条件在测试某一纸板箱的过程当中改变,需要在相同的条件下对其重新测试。
拓展:房屋的色彩在冬季是如何影响保暖的?你可以通过重复这项活动研究,但是这时需要在纸箱的顶部放一小盘冰块(用白色的塑料袋子包起来让纸板箱保持干燥)。哪种色彩会让纸板箱在冬季的条件下保持温暖呢?
拓展:那些除黑色、白色、灰色以外的颜色又如何呢?为了更真实模仿房屋你可以重复这项活动,但是需要将纸板箱涂成不同的色彩而不是使用建筑用纸。绝大多数的颜料生产商会告诉你色彩的光反值(LRV)。举例来说,白色通常会反射阳光当中百分之八十的光线,而黑色是百分之五。通过测试一系列具有不同光反值(LRV)的色彩,你能发现温度是怎样随着光反值(LRV)的不同而改变的吗?
拓展:色彩只是房屋设计的一方面。你选择的材料会不会让房屋显现出不同呢?在这项活动当中,你在纸板箱贴上纸张模仿了房屋的涂色。当真实的材料覆盖在房屋时又是怎样呢?通过测试不同的材料,如土坯、灰泥、木材、墙板、金属等你能发现哪些材料会让房屋在炎热的天气保持凉爽吗?
观测与结果
是不是黑色的纸板箱最热,白色的纸板箱最凉爽,灰色的纸板箱在介于两者之间?
与在炎热的天气穿浅色衬衫一样,白色的纸板箱比深色的纸板箱反射了更多的光线。
与在放置阴凉处的温度相比,白色的纸板箱内部的是最凉爽的。黑色的纸板箱吸收了绝大多数的光线,能量转移到箱体的内部从而提升了温度值。
与在放置阴凉处的温度相比,黑色的纸板箱内部的温度是最高。灰色的箱子吸收了一部分的光线,所以温度也会提升,其温度会介于白色与黑色两者之间。
浅色材料能够比深色反射更多光线的原因是相当复杂的,物质的化学键种类决定哪种光线会被吸收。(特定的波长)
一些人与公司就已经开始使用白色屋顶了,这样可以比深色的屋顶反射更多的热量。
(翻译 刘夏)
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