於某無日射空間中所測定的黑球溫度，下列敘述何者錯誤？

本題考點

黑球溫度計的量測原理——黑球溫度是周壁輻射換熱與空氣對流換熱達到平衡時的溫度，以及如何由黑球溫度、空氣溫度與風速推求平均輻射溫度。

正解理由

黑球溫度計是在表面塗黑的中空金屬球中央插入溫度計，球面幾乎完全吸收周壁放出的長波輻射。在無日射的空間裡，黑球達到穩定時，「與周壁之間的輻射換熱」與「與空氣之間的對流換熱」互相抵銷，因此黑球溫度必然落在平均輻射溫度與空氣溫度之間：周壁比空氣熱，黑球溫度就高於空氣溫度；周壁比空氣冷，黑球溫度就低於空氣溫度。風速只決定黑球溫度偏向哪一端——風愈大，對流換熱愈強，黑球溫度愈接近空氣溫度，但不會越過空氣溫度跑到另一側。

(A) 說周壁輻射溫度高於空氣溫度且有風時，黑球溫度會比空氣溫度低，等於讓黑球溫度跑出兩者之間的範圍，違反熱平衡原理，是錯誤敘述。故選 A。

逐項排除

1. (A)

   敘述錯誤，為本題答案。周壁輻射溫度高於空氣溫度時，黑球從周壁吸收淨輻射熱，再以對流把熱交給較冷的空氣，平衡溫度必定高於空氣溫度；有風只會使黑球溫度向空氣溫度靠近、兩者差距縮小，仍不會低於空氣溫度。正確的說法是「黑球溫度會比空氣溫度高，有風時差距變小」。

2. (B)

   敘述正確。周壁輻射溫度低於空氣溫度時，黑球向較冷的周壁輻射散熱，同時從較熱的空氣以對流得熱，平衡溫度落在兩者之間，所以低於空氣溫度；無風時對流換熱弱，黑球溫度更偏向周壁輻射溫度，低於空氣溫度的情形更明顯。

3. (C)

   敘述正確。在無日射的空間中，平均輻射溫度是把各周壁表面溫度依其對人體（或量測點）的形態係數加權而得的等效溫度，周壁輻射溫度高於空氣溫度，平均輻射溫度自然高於空氣溫度。「無風」這個條件不影響這個結論：平均輻射溫度只與周壁溫度及其相對位置有關，與氣流無關；風速改變的是黑球溫度，不是平均輻射溫度。

4. (D)

   敘述正確。黑球的熱平衡把三個量串在一起：輻射換熱由平均輻射溫度與黑球溫度之差決定；對流換熱由黑球溫度與空氣溫度之差、以及隨風速增大的對流熱傳係數決定。量得黑球溫度、空氣溫度與風速之後，平衡式中只剩平均輻射溫度一個未知數，即可解出，這正是以黑球溫度計推求平均輻射溫度的方法。

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