热量在水中的传递主要有两种方式,一是热传导,二是对流。
热传导就是在物体相互接触的条件下,热量从高温物体传递到低温物体,使低温物体温度升高。
热传导的效率主要取决于物体的导热性能。比如,在冬天用手摸木头,感觉不是很凉,而摸到铁栏杆,会觉得非常冷,就是因为木头是热的不良导体,热量从手上传递到木头中的很少也很慢;而铁等金属物质是热的良导体,能把热量快速又大量地从手上传递到铁中。
从热传导来说,水是热的不良导体,热量在水中的传递速率非常低,不能有效地把高温部分中的热量传递给低温部分,所以小鱼还能在上部为高温、下部为低温的水中生存。
对流是不同温度的流体通过流动使热量得到传递的方式。气体和液体都是流体。我们都知道,气体和液体被加热后,温度升高,体积膨胀,密度变低、变轻。静浮力就会使体积变大了的流体向上运动,同时温度较低、体积较小、更重一些的低温流体就会相应地向下沉,这就是对流运动,在对流中实现热量的交换和平衡。
水被加热后,体积也会变大,也要向上运动。但试管中加热的是上半部分中的水,下面的水温度较低,体积和密度没有变化,比较重,本来就应该沉在下面。体积变大、密度变低、变轻的水本来就在上面,不在下面,上下的水不能产生对流运动。
加之水是热的不良导体,所以,上面的水温度再高,下面的水也能保持相对较低的温度,能让小鱼继续生存。