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1-1.“为什么”使用水进行冷却
我将解释水作为冷却介质的优秀原因以及相关事件。
我们周围经常使用水来冷却。
烫伤时用流水冷却患部。另外，大楼和大型商业设施的空调也是以水为媒介的。
除此之外，我们还在所有情况下使用水进行冷却。
作为冷却介质的优秀的水
以这种方式在所有情况下使用水进行冷却的原因是，除了水是易于保护的物质之外，由于其性质，它作为用于冷却的介质是优异的。
- 化学稳定
水是一种在环境下加热时不会分解成不同物质的物质，并且它对其他物质产生严重腐蚀的风险很小。
- 比热大
比热是将1g物质的温度升高1°C (K) 所需的热量。
单位使用kJ/ (kg・°C) 。
比热表示“物质温度变化的困难程度”。可以说比热越大的物质，越不容易变热，越不容易冷却。
高比热=需要大量的热量来提高水温
这意味着，例如，如果您在火灾中浇水，您可以在水温升高和沸腾之前从燃烧物中带走大量热量。
如下表所示，比较空气和水时，水的比热值是空气的4倍以上。
我们将其应用于冷却。例如，如果用水将1kg水降低1°C需要1kg,则需要
1kg×4.18/1.01=4.14kg
以相同的空气冷却。按体积换算为
水:1L
空气:3436L (3.5m3)
。考虑到空气只需1升即可冷却3.5m3的水，可以说水的冷却效率优于空气。
此外，即使在相同液体中，水的比热也很高，并且已知它是常温下液体物质中比热最高的物质。物质名称 比热 [kJ/kg•°C] /20°C时 空气 1.01 水 4.18 乙醇 2.42 矿物油 1.85 乙二醇 2.38 由于这种性质，水被大量用于冷却用途。
- 蒸发热量大
蒸发热是将液体转化为气体所需的热量。汽化热是潜热的一种，也叫做蒸发潜热。从下表中可以看出，水的蒸发热明显高于其他物质。
物质名称 沸点 [°C] 蒸发热 [kJ/kg] 水 100 2250 乙醇 80 393 汞 357 285 液氧 -183 213 液氮 -196 199 蒸发热越大，蒸发所需的热量就越多，因此人们说该物质难以蒸发。反之，蒸发热越大，物质蒸发时从周围环境吸收的热量就越多，因此人们说该物质的制冷能力越强。夏夜在阳台上洒水，感觉更凉爽，也正是利用了这一原理。
此外，冷却塔是在商业和工业中使用该原理的冷却设备。冷却塔是一种用于冷却建筑物空调和冷冻机以及工业用水的冷却装置，这些冷冻机是区域空调设备。使冷却水和外部空气直接接触，通过一部分冷却水蒸发来冷却剩下的冷却水。在常温下，水蒸发的潜热约为2,250kJ/kg,比热为4.2kJ/kg·°C,因此通过蒸发1%的冷却水，剩余水的温度将降低约6°C。
相关专栏〜为什么京都的夏天很热〜
说到夏天京都的活动，祗园祭和五山送火 (大写字母烧) 很有名。每年都有很多游客，京都的夏天炎热，冬天严寒也很有名。2017年8月京都的平均气温为28.7°C。温度高达3.1°C高于大约相同纬度的千叶县铫子的25.6°C另一方面，1月份的平均气温，京都4.8°C,铫子7.0°C,低至2.2°C(气象厅2017年 (月值) 温度) 。但为什么会有这么大的差异?
这里也和水的性质有关。
除了其密度之外，水还具有比热容量的特征，即将1g物质的温度提高1°C所需的热量，并且与其他物质相比，水的比热容量非常大。
例如，水的比热容量4.18kJ/kg·°C约为乙醇比热容量2.42 kJ/kg·°C的1.7倍，约为铁比热容量0.46 kJ/kg·°C的9倍。
人们常说“水很难变暖和冷却”，这是因为水的比热容量很大，需要大量的热量来加热，而一旦它变暖，热量就会在一定程度上储存。
水冷发动机利用这种大水的比热容量用水 (或防冻液的水溶液) 冷却发动机。
即使在炎热的夏天，人的体温也不会急剧上升，即使运动也不会立即上升，因为体内60%以上是水。
此外，水的汽化热为2,257kJ×kg-1约为乙醇838kJ×kg-1的3倍，当人们出汗和汗水蒸发时，它会带走这种大的汽化热，你可以调节体温。
此外，当冰融化时，它会从周围环境中带走334kJ×kg-1的大熔解热。相反，结冰的时候会释放出相同量的凝固热。将冰放入水中后水会变冷，是为了在冰融化时带走融解热。该值等于等量水的比热容量的80倍。
早春夜间要给茶田浇水，这是由于茶水结冰时产生的凝固热，使茶的嫩芽保持在0°C左右，降到冰点以下，防止遭受霜害。
在千叶县Ch子三面环海的土地上，海洋中的大量水可以缓解温度的变化，因此冬季和夏季之间的温差相对较小。
但是，在像京都这样没有海的内陆盆地，夏天陆地一旦被太阳能加热，热量就不会跑到海里，所以会变得非常热，而且即使冬天变冷，因为没有来自海里的热量供给，所以会变冷。
因此，尽管具有相同纬度的城市，但水的情况却大不相同，因此全年的温度也会受到影响。
资料来源:根据“第1章水的性质和作用1-2京都的夏天为什么热?” (教育，文化，体育，科学和技术部) 创建
(http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu0/shiryo/attach/1331537.htm)
下一个项目: 1-2.含氟惰性液体
