第04章讲义热量传递
初中物理易考知识点热的传递和热量的计算
初中物理易考知识点热的传递和热量的计算初中物理易考知识点：热的传递和热量的计算物体的热传递是指热量由高温物体传递到低温物体的过程，热量的计算是根据热传递的原理进行求解。
在初中物理中，热的传递和热量的计算是一项重要的考点，本文将围绕这个主题展开讲解。
一、热的传递方式热的传递可以通过三种方式进行：传导、传热和辐射。
下面我们将依次介绍这三种方式。
1. 传导传导是指物质之间直接接触而热量传递的过程。
当物体的一部分受热时，热量会沿着物体的颗粒自高温传递到低温区域。
传导的热量取决于物体的导热性质以及温度差。
常用的导热材料有金属和导热塑料等。
2. 传热传热是指通过流体（气体或液体）进行热量传递的过程。
当物体受热时，流体会被加热并膨胀，从而形成对流。
对流会导致热量在流体中传递。
传热的热量取决于流体的性质、温度差以及流体的流动速度。
3. 辐射辐射是指热量通过电磁波的形式传递的过程。
所有物体都会辐射能量，其辐射的能量与物体的温度有关。
辐射的热量不需要介质传递，可以在真空中传播。
二、热的传递规律热的传递遵循热力学中的三个基本定律：热动力学第一定律、热动力学第二定律和熵增定律。
在初中物理中，我们主要关注热动力学第一定律。
热动力学第一定律，也称为能量守恒定律，可以用以下公式表示：热量的增加 = 质量 ×物质的比热容 ×温度变化其中，“热量的增加”表示物体的热量变化，单位为焦耳（J）或千焦（kJ）；“质量”表示物体的质量，单位为千克（kg）；“物质的比热容”表示物质在单位质量单位温度变化下吸收或释放的热量，单位为焦耳/千克·摄氏度（J/(kg·℃)）；“温度变化”表示物体的温度变化，单位为摄氏度（℃）。
三、热量的计算热量的计算需要考虑质量、比热容和温度变化等因素。
下面通过几个例子来说明热量的计算方法。
1. 计算物体的热量变化例题：一个物体的质量为2kg，比热容为0.5J/(kg·℃)，它升高10℃，求热量的增加。
初二上册物理学习教案二：热量传递的方式与应用
初二上册物理学习教案二：热量传递的方式与应用热量传递是一个非常重要的概念，它是我们生活中无处不在的。
从被窝里温暖的睡眠到冬天取暖，从蒸汽机到核反应堆，热量传递无处不在，其重要性不言而喻。
因此，我们需要了解不同的热量传递方式，以及它们的应用。
热量传递是指热量从高温物体流向低温物体的过程。
在热力学中，我们将热量传递分为三种方式：传导、对流和辐射。
传导是热量在物体内部传递的过程。
当物体的不同部分热量不平衡时，热量会从高温物体部分流向低温物体部分。
导体是能够传导热量的物质，如金属、玻璃和陶瓷等。
热量在导体中的传导速度取决于导体的热传导性、温度差和传导路程。
热传导还可以分为自由电子热传导和晶格热传导。
对流是指热量通过流体（如空气或液体）传递的过程。
当流体不能均匀加热时，将形成对流。
对流可分为自然对流和强制对流。
如太阳通过辐射将热量传递给地球，地球表面的大气层受到加热，导致温暖空气上升，冷空气下降，形成自然对流。
而电器设备中的风扇可以通过强制对流增强热量传递。
辐射是指热量通过电磁波辐射传递的过程。
热辐射的频率在远红外线到可见光之间。
辐射的热传输不需要物理接触，可以在真空中传递。
例如，太阳采用辐射将大量的热量传输到地球。
这也是为什么我们在夏天可以感受到阳光的温暖，即使我们在不直接接触阳光的情况下。
我们可以利用这些热量传递方式来应用于很多工程和生活的领域。
例如，在工业上，冶炼铁或其他金属时，一个液态金属的较高温度通常用传导方式通过一个具有较高热传导率的导体（如铜）通过传导的方式使温度更均匀。
在办公室和家庭中，暖气系统使用辐射将热量传递到空气中，从而加热房间。
在汽车的内部，强制对流被用来散热。
热量传递也在医学上得到了广泛的应用。
在肿瘤治疗中，通过辐射将热量注入肿瘤细胞来摧毁癌细胞。
此外，在医疗设备中，热量传递也是很重要的，如血透设备，需要使用对流将血浆穿过一种人造的肾脏，从而去除体内的废物和过多的水分。
热量传递是一个重要的概念，它揭示了热力学中的基本物理学。
热传递ppt课件
02 热传导
热传导的定义
热传导：是指热量在物体内部通过分 子、原子等微观粒子的运动传递的过 程。
热传导主要发生在固体、液体和气体 中，因为这些物质都是由微观粒子构 成的，微观粒子之间的相互作用会导 致热能的传递。
热传导的本质是微观粒子动能的传递， 即微观粒子之间相互碰撞，将动能从 高能量的粒子传递给低能量的粒子。
建筑保温
通过使用保温材料，减少建筑物的 热量散失，提高建筑的保温性能。
电子散热器
通过导热材料将电子元件产生的热 量传递到散热器上，再通过散热器 将热量散发到空气中，保证电子元 件的正常工作温度。
03 对流换热
对流换热的定义
总结词
对流换热是指热量通过流体的流动传递过程。
详细描述
对流换热是热传递的一种形式，涉及流体的流动和温度变化。当流体与固体表 面接触时，由于温度差异，会发生热量传递，导致流体和固体之间的温度趋于 一致。
02
在火力发电站中，燃料燃烧产生的热量通过热传递传递给水，
使水变成高温高压蒸汽，推动涡轮机发电。
塑料加工
03
塑料加工过程中，高温加热使塑料软化或熔化，通过热传递实
现塑料的加工成型。
热传递的未来发展
01
高效节能技术
方向。如新型的隔热材料和高效换热器的研究和应用。
对流换热的分类
总结词
对流换热可以分为强制对流和自然对流两类。
详细描述
强制对流是指由于外部力（如泵、风扇等）驱动流体运动而产生的热量传递。自 然对流是指由于流体内部密度差异而自然产生流动，进而发生热量传递。
对流换热的应用实例
总结词
对流换热在日常生活和工业生产 中广泛应用。
2. 发动机冷却
热量的传递与传播
热量的传递与传播热量是一种能量，它存在于物体的内部，是物体分子运动的一种表现。
在自然界中，热量会通过传递和传播的方式在物体之间进行交换和平衡。
热量的传递与传播不仅在日常生活中起着重要作用，也在科学研究和工程实践中扮演着重要角色。
本文将探讨热量的传递和传播的基本原理以及相关应用。
一、热量的传递方式热量的传递方式包括导热、对流和辐射三种方式。
导热是指热量通过物体的直接接触传递。
当两个物体处于不同温度时，它们之间会产生温度差，热量会自高温物体传递到低温物体，直到两个物体达到热平衡。
对流是指热量通过流体的运动传递。
当流体受到加热时，它会发生密度变化，从而产生对流运动。
对流可以分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是指流体由于密度差异造成的自发流动，如空气的升温上升以及水的热循环。
强制对流则是外界施加力或者机械设备的帮助下，使流体发生运动，如风扇的风力散热。
辐射是热量通过电磁波的传播传递。
所有物体在温度高于绝对零度时都会发射热辐射，这是由于物体分子的热运动产生的。
热辐射不需要介质进行传递，可以在真空中传播，因此在宇宙空间中也存在热辐射的交换。
二、热量的传播机制热量的传播机制是通过物体分子的碰撞和相互作用来实现的。
在导热传递中，物体内部的分子以高速运动，当高温物体与低温物体接触时，高速运动的分子会传递能量给低速运动的分子，从而使低温物体的分子也开始加速运动，温度逐渐升高，直到达到热平衡。
对流传递中，由于热量引起的密度变化，流体会发生对流运动。
当热源加热周围的空气时，空气变热，密度减小，向上升去，而冷空气则下沉，形成了一个对流循环。
这种对流循环可以促进热量的传输。
辐射传递是通过物体发射和吸收电磁波实现的。
物体在发热时会发射出电磁波，这些波长和强度与物体的温度相关。
其他物体接收到这些电磁波后，会吸收其中的能量，产生热量。
这种方式可以在真空和距离较远的情况下进行热量的传输。
三、热量传递与传播的应用热量的传递与传播在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
化工原理课件-热量传递的基本理论
、 滞导•流滞流和动流和对，内湍流沿层流 传壁部 流：之 热面分 体流间 同法热 的体， 时向阻温呈热 起没很度滞传 作有小差流，极传小热。速度极快，
用质，点热的阻移较动小和混合温，度即
• 由上分析可知，
。 变没式化有仅缓对是慢流热传传热导，。传 因热 为方 液
• 在对流传热时，
体导热系数小，因此热
接触面上的温度。
解：由式（2-6）可得
W / m2
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t
t1
t2
t3
t4
x
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• 表2-1 各层温度降和热阻
• 可见，在多层平壁稳定热传导过程中,各层平壁的温度 差与其热阻成正比，哪层热阻大，哪层的温度差一定 大。
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2．圆筒壁的稳定热传导
• 圆筒壁的导热与平壁导热的不同之处在于圆筒壁的传热 面积和热通量不再是定值，而是随半径而变化。
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化工保温材料
玻璃棉 导热率 0.03489 0.06978
W/m.K
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• 保温材料外 层还要有保 护层：
• 镀锌铁皮等
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聚苯乙烯泡沫板 导热率0.04185W/m.K
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离心玻璃棉
• 是将处于熔融状态的玻璃用离心喷吹法工艺进行 纤维化喷涂热固性树脂制成的丝状材料，再经过 热固化深加工处理，可制成具有多种用途的系列 产品。
1 ln 75 1 ln 125
1
1
25 51 75
ln 75 1 ln 125
=1.64
51 25 1 75
• λ较小的材料放内层热损失较小。
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02第04章热量传递
第四章 热量传递
本章主要内容
第一节 热量传递的方式 第二节 热传导 第三节 对流传热 第四节 辐射传热 第五节 换热器
一、傅立叶定律
第二节 热传导
q Q dT
A
dy
热量通量与温度梯度成正比
热量传递的推动力
负号表示热量通量方向与温度梯度的方向相反，即热量是 沿着温度降低的方向传递的。
T1 T4
R1 R2 R3
b1 b2 b3
1A 2 A 3 A
(4.2.10)
导热热阻
b1 b2 b3
串联热阻叠加原则
第二节 热传导
层与层之间存在空气层
附加热阻——接触热阻
q T1 T3
b1
1
r0
b2
2
接触热阻 与接触面的材料、接触界面的粗糙度、 接触面的压紧力和空隙中的气压等有关
（三）n层平壁的热传导
一维稳态热传导 Q A dT
(4.2.6)
dx
T2 x 0 : T T1
x b :T T2
Q b A(T1 T2 ) (4.2.7)
第二节 热传导
R b
A
Q b A(T1 T2 ) r b
Q (T1 T2 ) T
R
R
q Q T Ar
导热热阻，K/W
温度差
温差 T 为传热的推动力。
T ？解：（1）导热系数按平壁的平均温度
取为常数
q？
Tm
T1
T2 2
950 300 2
625℃
W/m2
m 1.0 0.001 625 1.625源自q mT1 T2 b
1.625 950 300 0.4
2641
《热量传递》课件
XII. 微观常数与传热学的关系
介绍微观常数与传热学之间的关系，以及这些常数如何影响传热现象和材料 特性。
XIII. 传热学中的数学方法和工 具
了解在传热学研究中常用的数学方法和工具，并探索如何应用这些方法解决 实际问题。
XIV. 实验技术在传热学中的应 用
介绍传热学实验中常用的技术和设备，并探讨如何设计和执行有效的传热实 验。
III. 热辐射的特征与作用
探讨热辐射的特征、辐射定律以及热辐射在能量转换和远红外技术中的应用。
IV. 热对流的形成与特征
了解热对流的形成机制、传热方式以及在自然对流和强迫对流中的实际应用。
V. 热量传递的数学描述
深入研究热传导、热辐射和热对流的数学模型与方程，并解释这些方程如何描述和预测传热现象。
XVIII. 传热学在航空航天领域中的应用
了解传热学在航空航天领域的关键应用，包括航空发动机、热保护和空气动力学。
XIX. 热量传递相关技术的发展 趋势
探讨热量传递相关技术的最新发展趋势，包括纳米传热、相变材料和可再生 能源。
XX. 热量传递相关产业的市场 前景
分析热量传递相关产业的市场前景，包括传热设备、材料和咨询服务等领域 的商机。
IX. 传热学的应用领域
调查传热学的广泛应用领域，包括能源工程、材料科学、生物医学和环境保护。
X. 传热学的研究方向与前景
展望传热学领域的最新研究方向，并讨论传热学在未来技术创新和可持续发展方面的前景。
XI. 传热学的影响与重要性
说明传热学对于工业生产、能源利用和环境可持续性方面的影响以及相关政 策和标准的重要性。
XV. 传热学与相关学科的交叉研究
探讨传热学与流体力学、材料科学、化学工程等相关学科的交叉研究和合作的重要性。
《高中物理课件-热传递》
3 辐射功率
单位时间内单位面积发射的辐射能量。
热辐射的特性和公式
1
维恩位移定律
2
描述黑体辐射光谱的波长与温度的关系。
3
斯特藩-玻尔兹曼定律
描述黑体辐射功率与温度的关系。
普朗克辐射公式
计算不同波长的黑体辐射功率。
热辐射的实验
温度测量
利用传感器和测量仪器测量辐射 温度。
辐射能在物质中传递。
2 辐射强度
单位面积单位时间内通过的 辐射能量。
辐射能转化的原理
光能转化
将太阳辐射能转化为电能或热能。
热能转化
将热辐射能转化为机械能或电能。
辐射能的应用与发展
1
太阳能利用
发展太阳能光热发电和光伏发电技术。
2
辐射治疗
应用辐射能进行肿瘤治疗。
3
辐射检测
利用辐射探测仪器进行辐射监测和核辐射检测。
热对流现象及特点
1 热对流作用
热能通过流体的对流方式传 递。
2 气体对流特点
快速、均匀传导热能。
3 液体对流特点
稳定、缓慢传导热能。
《高中物理课件-热传递》
以易懂、生动的方式介绍高中物理课程中的热传递知识，包括热传导、热辐 射和热对流等内容。
热传递基本概念介绍
热传递定义
热能在物体之间传输的过程。
热平衡
物体间没有温度差异，热能 不再传递。
传热介质
物质或空气等媒Байду номын сангаас，使热能 传输。
热传导的运动方式及特性
1 热传导方式
导热、导电和扩散。
辐射能测量
利用辐射计测量辐射能量。
红外成像
初中物理热量传导解析
初中物理热量传导解析热量传导是热能从高温物体传递给低温物体的过程。
在自然界和我们日常生活中，热量传导是一个非常常见且重要的现象。
本文将对热量传导进行解析，探讨其基本原理和相关的重要概念。
一、热量传导的基本原理热量传导是由于物质内部的分子或原子间的相互作用导致的，它是一种没有物质的传递方式，因此可以在真空中进行。
热量传导的基本原理可以简述为：1. 能量传递：热量传导是通过分子或原子间的能量传递而实现的。
在高温区域，分子或原子具有较大的能量，它们会与周围的分子或原子发生碰撞，将能量传递给它们。
2. 传递方式：热量的传递方式主要有三种：导热、对流和辐射。
其中，导热是指通过物质的直接接触进行的能量传递，对流是指通过流体的运动传递能量，而辐射则是指通过电磁波的传播而实现的能量传递。
3. 物质特性：物质的导热性能是热量传导的重要参考，不同的物质具有不同的导热性能。
导热性能通常由热导率来衡量，热导率越大，物质的导热性能越好。
二、热量传导的相关概念在研究热量传导时，有一些相关的概念需要了解和掌握。
1. 热传导方程：热传导方程是描述热量传导过程的数学模型，它可以用来计算物体内部的温度分布。
通常，热传导方程可以写为：∂Q/∂t= kA(∂T/∂x)，其中∂Q/∂t代表单位时间内通过物体表面传递的热量，k代表物质的热导率，A代表物体的表面积，(∂T/∂x)代表温度梯度。
2. 热阻和导热系数：热阻是指单位面积上单位时间内通过物质传递的热量与温度差的比值，可以用来衡量物质的隔热性能。
导热系数是热阻的倒数，代表了单位时间内通过单位面积的单位温度差传递的热量。
三、热量传导的应用热量传导在工程领域和日常生活中有着广泛的应用。
1. 传热设备：在各类传热设备中，热量传导是实现热交换的重要方式。
例如，散热器、蒸发器、换热器等，都是利用热量传导来实现能量的转移和传递。
2. 绝缘材料：在建筑和制造业中，绝缘材料被广泛应用于隔热保温。
绝缘材料的设计旨在减少热量传导，并提供高效的热阻。
热量的传递与热力学知识点总结
热量的传递与热力学知识点总结热量的传递是热力学中一个重要的概念，它涉及到热的流动和热平衡的问题。
了解热量的传递方式以及热力学中的相关知识点对于我们理解能量转化和热力学过程有着重要的作用。
本文将对热量的传递与热力学中的相关知识点进行总结。
一、热传导热传导是指热量在物体内部由高温区向低温区传播的过程。
它遵循热量自然由热量大的物体传向热量小的物体的原则。
热传导的速率取决于传导介质的性质、温度差以及物体的形状和尺寸等因素。
常见的导热介质有金属、液体和气体等。
二、热对流热对流是指热量通过流体的对流来传递的过程。
在热对流中，流体被加热后会产生密度变化，从而形成对流运动。
热对流的速率取决于流体的性质、流动速度、温度差以及物体的形状和尺寸等因素。
热对流通常在气体和液体中发生。
三、热辐射热辐射是指热量通过电磁波辐射的方式传递的过程。
所有物体都会辐射热能，无论其温度是否低于绝对零度。
热辐射的速率取决于物体的温度以及其表面的特性。
热辐射是一种无需介质的热传递方式，可以在真空中传播。
热量的传递过程中往往涉及到熵的变化。
熵是热力学中一个重要的物理量，它表示系统的无序程度。
热传递会导致熵的增加，而热力学第二定律表明熵增是一个自然趋势，系统总是朝着熵增的方向发展。
在热力学中，还有一些其他的重要概念和定律需要了解：1. 热力学第一定律：能量守恒定律，它表明能量既不能被创造也不能被消灭，只能在不同形式之间转化。
2. 热力学第二定律：热量不会自发地从低温物体传向高温物体，熵增是一个自然趋势。
3. 热力学第三定律：绝对零度是无法达到的，所有物质在温度接近绝对零度时会趋于零熵。
4. 热力学循环：一个系统经历的一系列热力学过程，最终回到初始状态的过程。
5. 热容和比热容：物体吸收或释放的热量与温度变化之间的关系。
6. 等温过程、绝热过程和绝热指数：等温过程中温度不变，绝热过程中热量不进出系统，绝热指数是气体的一个重要物理量。
通过对热量的传递和热力学知识点的总结，我们可以更好地理解能量转化和热力学过程。
热量的传递与传导定律
热量的传递与传导定律热量是物体中分子间能量的传递形式，其传递方式主要包括传导、对流和辐射。
在物理学中，传导是热量的一种传递方式，涉及热传导定律的运用。
本文将详细介绍热量的传递方式和传导定律的原理及应用。
一、热量传递方式热量的传递方式包括传导、对流和辐射。
传导是由于物质内部分子的热运动引起的热量传递，对流是由于流体分子的热运动引起的热量传递，辐射是由于物体表面发出或吸收的电磁波引起的热量传递。
在常规条件下，实际的热量传递通常是由多种方式共同起作用的。
例如，热咖啡杯通过传导、对流和辐射三种方式将热量传递给周围环境。
这种综合传递方式使得热量在物体与环境之间得以平衡，达到热平衡状态。
二、热传导定律热传导定律描述了在固体物体中，热量传递的规律。
它表明了热量传导的速率与温度梯度之间的关系。
1. 傅立叶热传导定律傅立叶热传导定律是描述热量从一个区域向另一个区域传导的规律。
根据此定律，热量流（Q）与温度梯度（ΔT/Δx）成正比。
具体公式为：Q = -kA(ΔT/Δx)其中，Q表示热量流，单位为热量的能量单位/时间；k为物体的热导率，单位为热导率的能量单位/时间·距离·温度；A为热量传输的面积；ΔT为温度差，Δx为物体的厚度或距离。
2. 导热性能导热性能是衡量物质传导热量的能力。
热导率是评估物质导热性能的指标之一，它表示单位面积上单位厚度内热量通过的速率。
热导率与物质的性质有关，不同物质的热导率差异很大。
例如，金属具有较高的热导率，而绝缘材料具有较低的热导率。
三、热传导定律的应用热传导定律在物理学、工程领域以及日常生活中都有重要应用。
1. 热工业和热工程热传导定律在热工业和热工程中起着关键作用。
根据定律的原理，工程师可以通过合理设计和选择材料来提高热工业设备的热传导性能，提高能源利用效率。
2. 绝缘材料在建筑领域，绝缘材料的选择和使用对于保持室内温度稳定至关重要。
通过选择具有低热导率的材料，如岩棉或聚苯乙烯（EPS），可以减少室内外温度差异，降低能量损失。
《热量传递基础》幻灯片PPT
化工对传热过程有两方面的要求：
〔1〕强化传热过程：在传热设备中加热或冷却物 料，希望以高传热速率来进展热量传递，使物料达 到指定温度或回收热量，同时使传热设备紧凑，节 省设备费用。 〔2〕削弱传热过程：如对上下温设备或管道进展保 温，以减少热损失。
一、基 本 概 念
1.传热速率与热通量
传热速率Q：又称热流量，单位时间内通过传热面
r1
t1
rr2时t， t2
改为 rr时 ， tt；积分得：
Q 2 L t t 1 lr r n 1 t t 1 2 Q L lr r n 1
从上式可知，t～r成对数曲线变化(假设不随t变化)
4．在各层圆筒的不同半径r处传热速率Q相等，但 各处热通量q却不等。
〔二〕、通过多层圆筒壁的稳定热传导
〔一〕 热传导〔导热〕
物体各局部之间不发生相对位移时， 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的 热运动而产生的热量传递称为热传导，又 称导热。
特点：在纯的热传导过程中，物体各 局部之间不发生相对位移，即没有物质的 宏观位移。
从微观角度来看，气体、液体、导电固体和 非导电固体的导热机理各不一样。 气体：气体分子做不规那么热运动时相互碰撞 的结果。
wi——组m分ixi 0的.9质i1w 量i分i 数
λi——纯组分i 的导热系数
〔3〕气体
气体 T ， 。 气体的导热系数λ与黏度μ之间有以下简单关系：
145 M R5 2cp 〔单原子气体〕
气体〕
(cp145M R)
〔多原子
式中：R——通用气体常数，J/(kmol·K)； M——摩尔质量，kg/kmol； cp——定压比热容，J/(kg·K)； μ——黏度，Pa·s
假定：〔1〕一维、稳定的温度场；
学习重点物理热与能量传递
学习重点物理热与能量传递物理学中，热与能量传递是一个重要的学习重点。
了解热量和能量如何从一个物体传递到另一个物体，可以帮助我们理解许多自然现象和技术应用。
本文将介绍热与能量传递的基本原理、传导、传热和传能的方式，以及一些相关应用。
一、热量传递的基本原理热是能量的一种形式，它可以由一个物体传递给另一个物体。
热的传递是由于温度差异而产生的，即在物体之间存在温度差。
热量会自然地从高温物体流向低温物体，直到达到热平衡。
热传递的方式有三种：传导、传热和传能。
下面将逐一介绍这三种方式。
二、传导传导是指热通过物质内部的分子间相互作用传播。
当一个物体的一部分受热时，它的分子会以更快的速度振动，这些振动会传递给其他分子，从而使整个物体升温。
金属是良导热材料，它的热传导性能好，传导热量的能力强。
传导可以通过热导率来衡量，热导率越高，物体的传导性能越好。
热导率受物体的材料和温度等因素影响。
三、传热传热是指热通过物体表面的辐射、对流和传导等方式传输。
辐射是指物体表面以电磁波的形式发射热能，不需要介质传导。
太阳光就是一种辐射热能。
对流是指热通过气体或液体的对流传递，利用流体的运动来传热。
传导是前文提到的物体内部的热传递方式。
传热的方式多种多样，根据具体的情况选择合适的传热方式。
例如，太阳能利用太阳辐射的热量来发电，这是通过辐射的方式传热。
汽车发动机通过冷却系统来散热，这是通过对流的方式传热。
冬天里，我们可以利用窗户玻璃的隔热性能来减少传导热量的损失。
四、传能传能是指能量以其他形式传输出去。
热能传导到物体上，会使物体温度升高，产生更多的热量。
但是，我们可以将热能转化为其他形式的能量，例如机械能、电能等，以利用这些能量完成实际工作。
一个常见的例子是利用热能产生蒸汽驱动汽车发动机，蒸汽冷却后可以转化为液态水。
再利用液态水转动涡轮机，产生机械动力，带动车辆运行。
通过传能的方式，我们可以将热能转化为其他形式的能量，以满足各种工业和日常生活的需求。
热量的传递与对流现象
热量的传递与对流现象热量是物体内部微小颗粒的运动所带来的能量，它能够自然地从高温物体传到低温物体。
热量的传递方式有多种，其中对流现象在自然界和日常生活中最为常见。
本文将介绍热量的传递方式以及对流现象的原理和应用。
一、热量的传递方式热量的传递方式主要分为三种：传导、对流和辐射。
1. 传导传导是指热量从一个物体传到另一个物体或同一物体内部的过程。
传导的方式主要包括导热、导电和传热。
导热是指物质内部微观颗粒的振动和碰撞，将热量从高温区传向低温区。
导电是指金属材料中自由电子的传递过程，通过电子的碰撞来传递热量。
传热是指流体中分子的碰撞和传递来传递热量。
如液体或气体通过流动将热量从一个地方传到另一个地方。
2. 辐射辐射是指以电磁波的形式传递热量。
辐射不需要介质的存在，可以在真空中传递热量，如太阳辐射热量到地球的过程。
二、对流现象的原理对流是指液体或气体在密度不均匀的情况下产生的流动和热量传递。
对流现象与密度和温度的差异有关。
当液体或气体受热后，其分子的平均动能增加，分子间的距离变大，导致密度减小。
而冷却的液体或气体，由于分子运动减慢，分子间的距离变小，密度增加。
由于密度差异，温度较高的液体或气体会上升，而温度较低的液体或气体会下降，形成对流流动。
这种对流现象能够有效地传递热量和均温。
三、对流现象的应用对流现象在日常生活和科学研究中有广泛的应用。
1. 自然对流自然对流现象在大气层中产生的气候变化、自然环境中的温度调节和水循环中起到重要作用。
例如，太阳辐射的热量使得热空气上升形成对流循环，产生风和降雨等现象。
2. 强制对流强制对流是通过外部力量推动流体产生对流现象。
它广泛应用于工业加热、空调、自然通风、液体循环和空气循环等领域。
通过控制和调节对流现象，可以实现热量的传递、湿度的控制和空气质量的提升。
3. 对流热传递对流热传递是利用对流现象来加速热量的传递。
例如，在散热器中，通过流体的循环流动，将热量从散热体传递到周围环境。
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环境工程中涉及的传热过程主要有两种情况： ❖强化传热过程，如各种热交换设备中的传热； ❖削弱传热过程，如对设备和管道的保温，以减少热量损失。
传热速率问题
第一节 热量传递的方式
1 6
T
二、导热系数
第二节 热传导
固体的导热系数
（3）固体的导热系数影响因素较多
纯金属的导热系数随温度升高而减小；合金却相反， 随温度上升而增大。晶体的导热系数随温度的升高 而减小，非晶体则相反。
第二节 热传导
（二）工程中常用材料的导热系数
金属 金属50～415 W/(m·K)，合金12～120 W/(m·K)
第一节 热量传递的方式
本节思考题
(1)什么是热传导？ (2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自
然对流传热的实例。 (3)简述辐射传热的过程及其特点。 (4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空
气处于流动状态。 (5)若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是
否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？
第二节 热传导
一、傅立叶定律
Q T
(4.2.1)
A Y y方向上的温
度梯度, K/m
y方向上的热量流量， 垂直于热流方 导热系数，
也称为传热速率，W 向的面积，m2 W/(m·K)
q Q dT
A dy
傅立叶定律
y方向上热量通量，即单位时间内通过单位面
积传递的热量，又称为热流密度，W/m2
第二节 热传导
三、通过平壁的稳定热传导
(一)单层平壁的稳态热传导
b
平壁厚度为b ，壁面两侧温度分别为 T 1 T 2
T1
T1 T2
一维稳态热传导 Q AdT
(4.2.6)
dx
T2
x0:T T1
xb:TT2
QbA(T1 T2) (4.2.7)
第二节 热传导
R b A
QbA(T1 T2) r b
根据传热机理的不同，热的传递主要有三种方式：
热传导
物体各部分之间无宏观运动 通过物质的分子、原子和电子的振动、位移 和相互碰撞发生的热量传递过程。
对流传热 流体中质点发生相对位移而引起的热量传递 过程，仅发生在液体和气体中。通常认为是 流体与固体壁面之间的热传递过程。
辐射传热 物体由于热的原因而发出辐射能的过程。
导温系数，或称热量扩散系数，m2/s
第二节 热传导
导温系数 是物质的性质，反映温度变化在物体中物质的导热能力
单位体积物质温度升高1oC是所需要 的热量,代表物质的蓄热能力
a
或 cp
说明物体的某部分一旦获得热量，该热量能 在整个物体中很快扩散
二、导热系数
第二节 热传导
q dT dy
(4.2.5)
导热物质在单位面积、单位温度梯度下的导热速率
表明物质导热性强弱即导热能力的大小 是物质的物理性质，与物质的种类、温度和压力有关
不同物质的导热系数差异较大
二、导热系数
第二节 热传导
对于同一种物质， 值可能随不同的方向变化——各向异性
（一） 的影响因素：
气体的导热系数 （1）气体的导热系数随温度升高而增高，近似与绝对温度 的平方根成正比。
Q(T1T2)T RR
q Q T Ar
导热热阻，K/W
温度差
温差 T为传热的推动力。
单位传热面积的导热热阻， m2·K/W
一般情况下，压力对其影响不大，但在高压（高于 200MPa）或低压（低于2.7kPa）下，气体的导热系数随压 力的升高而增大。
二、导热系数
第二节 热传导
[W·(m ·k)-1] [W·(m ·k)-1]
甘油 水
液体的导热系数
（2）液体的导热系数随温度 升高而减小（水、甘油例外）
经验公式：
abT
压力对其影响不大。
第二节 热传导
本节的主要内容
一、傅立叶定律 二、导热系数 三、通过平壁的稳定热传导 四、通过圆管壁的稳定热传导
第二节 热传导
条件：物体各部分之间无宏观运动。
机理：通过物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞 发生的热量传递过程。
在气态、液态和固态物质中都可以发生，但传递的方式和机 理是不同的。 ❖气体热量传递是气体分子作不规则热运动时相互碰撞的结果；
(4.2.2)
一、傅立叶定律
第二节 热传导
q Q dT 热量通量与温度梯度成正比
A dy
热量传递的推动力
负号表示热量通量方向与温度梯度的方向相反，即热量是 沿着温度降低的方向传递的。
变换：
q cpdT cp dy
q ad(cpT)
dy
令
a c p
热量浓度,J/m3
(4.2.3) (4.2.4)
（2）气体的导热系数很小，对导热不利，但利于绝热、保 温。工业上常用多孔材料作为保温材料，就是利用了空隙 中存在的气体，使导热系数变小。
水比空气的导热系数大得多，隔热材料受潮后其隔热性 能将大幅度下降。因此，露天保温管道必须注意防潮。
（3）非金属中，石墨的导热系数最高，可达100～200W／ （m·K），高于一般金属；同时，由于其具有耐腐蚀性能， 因此石墨是制作耐腐蚀换热器的理想材料。
❖固体以两种方式传递热量：晶格振动和自由电子的迁移；
❖液体的结构介于气体和固体之间，分子可作幅度不 大的位移，热量的传递既由于分子的振动，又依靠 分子间的相互碰撞。
一、傅立叶定律
第二节 热传导
热传导的速率？
T=T0
热流流量
T=T0
t=0 T=T0
Q
T=T1
需要一个恒定的热量流量Q通过，才能维 持温度差 TT1T0 不变
换热壁面材料
液体
0.17～0.7 W/(m·K)
水是工程上最常用的导热介质
隔热材料
水
保温材料受潮后隔热性能将 大幅度下降——防潮
0.03～0.17 W/(m·K）
气体
0.007～0.17 W/(m·K)
多孔材料作为保温材料
氢
第二节 热传导
（1）在液体中，水的导热系数最大，20℃时为0.6 W／(m·K)。因此，水是工程上最常用的导热介质。
第04章热量传递
精品jing
易水寒江雪敬奉
第四章 热量传递
本章主要内容
第一节 热量传递的方式 第二节 热传导 第三节 对流传热 第四节 辐射传热 第五节 换热器
第一节 热量传递的方式
本节的主要内容
一、热传导 二、对流传热 三、辐射传热
第一节 热量传递的方式
传热是极普遍的过程： 凡是有温差存在的地方，就必然有热量传递。