4 热量传输.
热量传递的三种方式
热量传递的三种方式热量传递是物体之间通过热量而产生的能量交换过程。
这个过程对于地球上的一切生命都至关重要，它决定了物体的温度以及热量的分布。
热量传递可以通过三种方式实现：传导、对流和辐射。
首先，我们来介绍传导。
传导是指热量通过直接物质接触来传递的过程。
当两个物体处于不同的温度时，它们之间会发生热量流动。
传导的速度取决于物体的性质，以及温度差异的大小。
传导速度较慢的物体被称为热传导性良好的物体，如金属。
这是因为金属内部的电子能够自由移动，从而更好地传递热量。
相比之下，非金属物体的传导速度较慢，如木材和塑料。
其次是对流。
对流是指热量通过流体（气体或液体）的流动来传递的过程。
当流体的温度变化时，流体的密度也会变化，从而引起流体的运动。
这种运动导致了热量的传递。
对流的速度取决于流体的性质以及温度差异的大小。
对流的一个常见例子是水的对流。
当在一个锅中加热水时，底层的水会变热并向上升，而上层的冷水则下沉。
这种对流现象导致了锅中的水被均匀加热。
最后是辐射。
辐射是指热量通过电磁辐射来传递的过程。
电磁辐射是一种以光速传播的电磁波。
当热物体发射辐射时，会向周围的物体传递热量。
和传导或者对流不同，辐射不需要介质来传播热量。
辐射的速度不受物质性质或者温度差异的影响。
因此，辐射是唯一一种可以在真空中传递热量的方式。
太阳能就是通过辐射传递到地球上的热量的一个重要例子。
虽然传导、对流和辐射是热量传递的三种方式，但它们常常同时存在于真实的物体中。
例如，当我们触摸到热的金属物体时，传导是最主要的传热方式。
金属通过对我们的手进行热传导，使我们感受到热量。
而当我们游泳时，热量通过对流传递到水中。
水中的热量通过对流扩散到我们的身体，使我们感到温暖。
另外，当我们暴露在太阳光下时，辐射是主要的传热方式。
太阳的光线以辐射的形式传递到地球，从而感受到热量。
总结起来，热量可以通过传导、对流和辐射这三种方式来传递。
这些方式各具特点，应用广泛，对于维持地球上的物质的温度分布以及生命的存在都起到了至关重要的作用。
热量传递的三种方式
热量传递的三种方式热量传递是热力学中重要的概念，涉及到能量的传递与转换。
热量传递的方式有多种，其中最常见的三种为传导、对流和辐射。
本文将详细介绍热量传递的三种方式及其特点。
一、传导传导是热量通过物质的直接接触传递的方式。
当物体A和B的温度不同时，它们之间会产生温度差，从而使得热量沿着物质逐渐传递。
常见的传导方式有热传导、电传导和扩散。
热传导主要发生在固体中，电传导则主要发生在导电物质中，而扩散则是气体或液体的传导方式。
传导的特点是能够在无介质的情况下传递热量，传递速度较慢且受介质的导热性能影响较大。
介质的导热性能越好，热量传递的速度越快。
常见的热导体如金属，而热绝缘材料如木材则具有较低的导热性能。
二、对流对流是热量通过流体的运动传递的方式。
当流体的一部分受热膨胀变轻而上升，另一部分受冷缩变重而下沉，形成了流体的循环流动，从而将热量从一个区域传递到另一个区域。
常见的对流方式有自然对流和强制对流。
自然对流是指由密度差引起的对流，而强制对流是指通过外力驱动的对流。
对流的特点是能够在气体和液体中传递热量，传递速度相对较快且受流体性质和流动速度的影响较大。
流体的传导热量和对流热量相互作用，共同影响热量传递的效果。
三、辐射辐射是热量以电磁波的形式传递的方式。
热源通过辐射产生电磁能量，不需要物质介质传递即可到达目标物体，被吸收后转化为热能。
任何物体只要温度高于绝对零度（0K），都会发出辐射。
辐射的特点是能够在真空中传递热量，不受介质的影响。
辐射热量的传递速度最快，同时也受物体表面特性和温度的影响。
常见的辐射热量有可见光、红外线和紫外线等。
总结：热量传递是能量的传递与转换过程，其中最常见的三种方式为传导、对流和辐射。
传导是通过物质的直接接触传递热量，对流是通过流体的运动传递热量，而辐射则是以电磁波的形式传递热量。
这三种方式各有特点，应用广泛。
在实际生活和工程中，热量传递的方式和效率的理解对于设计和操作决策具有重要意义。
热量传递方式
热量传递方式热量传递方式指的是热量从一个物体或系统传递到另一个物体或系统的方式。
热量传递是热力学中的基本概念，对于我们理解热力学现象和工程实践有着重要的意义。
热量传递方式主要包括传导、辐射和对流三种方式。
首先，传导是指热量通过物体内部的分子碰撞传递的方式。
当物体中部分分子受热时，它们的动能增加，分子之间相互碰撞会使热量迅速地从高温区域传递到低温区域，从而使得物体整体的温度发生变化。
传导过程中的热量传递速度取决于物体的导热性能和温度梯度。
导热性能是物体传导热量的能力，通常由物质的导热系数决定。
温度梯度则是指单位长度内的温度差异。
传导的热量传递速率可以用傅里叶热传导定律来描述。
其次，辐射是指热量通过电磁波的辐射传递的方式。
对于大部分物体来说，它们的温度会影响辐射的频率和强度。
物体在吸收热能后，会以不同频率的电磁波辐射能量。
这种辐射能量的频率分布和强度与物体的温度有关，它们可以通过普朗克辐射定律和斯特藩-玻尔兹曼定律来描述。
辐射的热量传递速率取决于物体的表面特性、温度和辐射环境的特性。
最后，对流是指热量通过流体介质中的传输流动传递的方式。
当流体受热后，其密度减小，形成一个密度较低的区域，这个区域会上升，而冷流体则会下降，形成对流流动。
对流可以分为自然对流和强迫对流两种。
自然对流是指没有外部力驱动的对流流动，如烟囱产生的气流。
强迫对流是通过外部力，如风扇、水泵等的驱动产生的对流流动。
对流的热量传递速率取决于流体的性质、流动剖面、温度差、流体性状和传热特性等因素。
总结以上三种热量传递方式，它们在自然界和工程实践中起着重要的作用。
传导是固体和液体中主要的热量传递方式，辐射主要发生在高温物体或电磁波的作用下，对流则主要发生在液体和气体这样的流体介质中。
在很多实际问题中，这三种方式往往同时存在，相互作用，共同影响着热量的传递。
因此，了解和研究热量传递方式，对我们的生活和工程实践都有着重要的意义。
为了更好地利用热量传递方式，我们可以通过提高传导、辐射和对流的速率来提高传热效率。
热量传输的三种方式
热量传输的三种方式热量传输是指物体之间由于温度差异而进行的能量传递过程。
在自然界中，热量传输方式主要包括传导、对流和辐射三种方式。
下面将逐一介绍这三种方式。
1. 传导传导是指热量通过物体内部的分子碰撞传递的方式。
当物体的一部分被加热时，其分子的平均动能增加，从而使其周围分子的动能也增加。
这些高能量的分子再与周围分子碰撞，将热量传递给相邻的分子。
传导过程中，热量从高温区域逐渐传递到低温区域。
传导的速度与物体的导热性能有关。
导热性能好的物体，其分子之间的相互作用力强，热量传递速度较快，如金属材料。
导热性能差的物体，如绝缘材料，其热量传递速度较慢。
2. 对流对流是指热量通过物体表面的流体介质传递的方式。
当物体周围的流体受热后，其密度会发生变化，从而形成流动。
这种流动会使得物体表面的热量更快地传递到流体中，从而实现热量的传输。
对流可分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是指物体通过密度差异引起的对流流动，如水中的浮力对流；而强制对流是指通过外力作用引起的对流，如风扇吹拂下的空气对流。
对流过程中，热量通过流体的杂乱运动而传输，其速度主要取决于流体的流动性能。
3. 辐射辐射是指热量通过电磁波传输的方式。
它不需要介质的存在，可以在真空中传播。
当物体受热后，其分子碰撞会产生高频率的振动，从而发射出电磁波，也就是热辐射。
热辐射的能量传递与波长有关，长波长的辐射具有较低的能量，而短波长的辐射则具有较高的能量。
热辐射是一种通过电磁波将热量从高温物体传递到低温物体的方式。
比如太阳的热量通过辐射传输到地球上，使地球保持温暖。
辐射过程中，热量的传递速度主要取决于物体的温度和表面特性。
总结热量传输的三种方式，即传导、对流和辐射，是自然界中热量传递的常见方式。
传导通过物体内部的分子碰撞实现热量传递，对流通过流体介质的流动实现热量传递，而辐射通过热辐射的电磁波传递实现热量传递。
不同的物体和环境条件下，这三种方式可能同时存在或者主要依赖其中的一种方式。
热量传递的三种方式
热量传递的三种方式热量传递是指物体之间传递热能的过程，它可以通过三种方式进行：导热、对流和辐射。
本文将详细介绍这三种方式，并探讨它们在不同场景下的应用。
一、导热导热是指热量通过直接接触传递的方式。
在导热过程中，高温物体的分子具有更大的能量，它们与低温物体的分子发生碰撞并传递热能，使得低温物体的分子动能增加，温度升高。
导热是固体物体最常见的热量传递方式。
它的传输速度与物体的导热系数和温度差有关，即温度差越大、导热系数越大，导热速率越快。
导热也存在于液体和气体中，但其传输速度相对较慢。
在我们生活中，导热被广泛应用于热传导、散热和保温等领域。
例如，热传导在烹饪中起到重要作用，当我们用锅加热食物时，锅底受热后，热量通过导热方式传递给食物。
另外，导热也是保温材料的分析基础，一些绝缘材料通过减缓导热速度来实现保温的效果。
二、对流对流是指热量通过流体运动传递的方式。
流体（包括气体和液体）中的分子具有自由度，它们可以通过运动来传递能量。
当流体受热时，其分子热运动增强，流体密度减小，由此产生的浮力使得流体发生对流运动。
对流分为自然对流和强迫对流两种形式。
自然对流是指由温度差引起的自发流动，如烟囱里的烟气上升。
强迫对流是通过外力施加来引起的，如风扇吹动空气。
对流在许多领域中起到重要作用，如空气和水的循环系统、热交换器和气候调节。
例如，冷气机通过强迫对流使室内热量散发到室外，实现室内温度的调节。
另外，风扇通过对流传热来提高材料表面的散热效果，常用于电脑散热系统。
三、辐射辐射是指热能以电磁波的形式传播的方式。
热辐射不需要介质，可以在真空中传播，而且传输速度非常快。
辐射的强度与物体的温度和表面特性有关，温度越高、表面越黑，辐射强度越大。
热辐射广泛应用于能源利用、光照和生物医学等领域。
例如，我们常常用太阳能电池板将太阳辐射转化为电能。
此外，在医学中，热辐射被应用于肿瘤治疗，高能量的辐射能够破坏肿瘤细胞，起到治疗作用。
综上所述，热量传递的三种方式：导热、对流和辐射，在我们的日常生活中扮演着重要角色。
热量的传递方式
热量的传递方式热量是指物体内部粒子的运动能量，当不同温度的物体接触时，热量会从高温物体传递到低温物体，直到两者温度达到平衡。
热量的传递方式主要有三种，分别是传导、对流和辐射。
1. 传导传导是指物质内部热量的传递方式。
当物体的一部分温度升高时，其分子会以更大的速度振动，振动的分子会碰撞并传递给周围的分子，从而使得整个物体的温度升高。
这种方式在固体中非常常见，因为固体的分子比较接近，容易传递热量。
2. 对流对流是指液体和气体中热量的传递方式。
当液体或气体受加热而温度升高时，热量会使流体分子加速运动，形成对流流动。
在自然对流中，流体的密度会随温度的变化而改变，使得热量自流体中的热源处传递到周围。
在强制对流中，如风扇吹出的空气，人工产生了对流的运动。
3. 辐射辐射是指通过电磁波传递热量的方式。
所有物体都会发射热辐射，其强度与温度成正比。
热辐射是无需介质的热传递方式，因此它可以在真空中传播。
辐射的能量传递是通过光子之间的能量交换完成的。
当光子遇到物体表面时，部分能量被吸收，使得物体的温度升高。
不同传递方式的适用范围取决于物体的性质和环境条件。
传导适用于固体之间或固体内部的热传递，对流适用于液体和气体的热传递，辐射则适用于各种物体之间的热传递。
总结起来，热量的传递方式主要有传导、对流和辐射。
传导是在固体内部传递热量的方式，对流是在液体和气体中传递热量的方式，辐射则是通过电磁波传递热量的方式。
这些传递方式共同作用，使得热量能够在物体之间传递和平衡，维持温度的稳定。
通过了解不同的传递方式，我们能够更好地理解热力学和能量传递的原理。
同时，在实际生活和工程领域中，合理利用和控制热量的传递方式也具有重要的意义，如制冷、加热和能源利用等。
热量的传导和热传输速率
热量的传导和热传输速率热量的传导是指物体内部、表面或不同物体之间热量的传递过程。
热能自高温物体流向低温物体，通过物体内部分子振动和相互碰撞的方式传导热量。
而热传输速率则是指单位时间内传导的热量。
1. 热传导的基本原理热传导是由物质内部分子间的相互作用力引起的。
分子通过晃动、振动、碰撞等方式将热能传递给周围分子，使得整个物体温度均匀化。
热量的传导方式可以分为以下几种：1.1. 热传导热传导是固体特有的传热方式，通过固体中的自由电子和晶格振动来传递热量。
金属是一种良好的导热材料，因为金属中自由电子的存在使得热传导速率较高。
1.2. 热对流热对流是在流体中传热的方式，流体分子在受热后会由于密度变化而发生对流运动。
大气中的寒流、热流以及水中的对流换热等都是热对流的例子。
1.3. 热辐射热辐射是指物体因温度差别而产生的热能以电磁波的形式辐射出去。
热辐射不需要介质传导，可以在真空中传递。
例如，太阳能通过热辐射传递到地球表面。
2. 热传输速率的计算热传输速率表示单位时间内热量的传递量，其计算公式为：Q = k * A * △T / d其中，Q 表示热传输速率，k 为材料的热导率，A 为传热的横截面积，△T 为温度差，d 为热传导的距离。
3. 影响热传导和热传输速率的因素热传导和热传输速率受多种因素的影响，如材料的导热性质、温度差、横截面积和传热距离等。
具体来说，以下几点是影响热传导和热传输速率的主要因素：3.1. 材料的热导率材料的热导率表示单位时间内单位面积的传热速率。
不同材料的热导率有很大的差异，例如金属的热导率通常较高，而绝缘体的热导率较低。
3.2. 温度差温度差是指传热两端的温度差异，温度差越大，传热速率就越快。
3.3. 传热横截面积传热横截面积指传热的面积大小，面积越大，传热速率越快。
3.4. 传热距离传热距离指热量传递的距离，传热距离越短，传热速率越快。
4. 热量传导和热传输速率的应用热量传导和热传输速率在生活和工业中有广泛的应用。
第二章 热量传输01
（6）单位换算
1kcal=4.187kJ 1kcal/h=1.163J/s=1.163 W
（7）传热问题的电模拟法
R Δt
q
‹#›
第二章 热 量 传 输
3.温度场、等温面及温度梯度 （1）温度场：温度按空间及时间的分布规律和变化规律就是温度场 。
a. 数学表达式：
t=f(x，y，z，)
b. 分类 ： 稳定温度场：不随时间而变化的温度场。t=f(x，y，z) 特点：t/=0，为稳定传热 不稳定温度场：t/0，为不稳定传热。
②条件：温差、发射电磁波。 ③取决于：两物体空间位置（角度系
数）、表面特性（黑度）。
‹#›
第二章 热 量 传 输
2. 传热基本方程
（1）热流量Q：单位时间传递的热量。
（2）热通量（热流密度）q：单位时间通过单位面积传
递的热量。
（3）传热方程： Q=K ·t ·A · J
Q=K ·t ·A W
q= K ·t
第二章 热 量 传 输
热量传输简称传热，它是极为普遍而又重 要的物理现象。冶金生产过程无论是否伴随 化学反应或物态转变，热量传输往往对该过 程起限制作用。
传热的动力：温差 本章研究传热的内容：
1.传热方式 2.特定条件下传热速率
提高传热速率——提高生产率 降低传热速率——提高热效率（节能）
‹#›
第二章 热 量 传 输
‹#›
第二章 热 量 传 输
（2） 对流传热（对流）
①定义：有流体存在，并有流体宏观运动情况 下所发生的传热叫对流。
②条件：温差、有物质宏观运动。 ③取决于：物质本身的物性、流动状态。
‹#›
第二章 热 量 传 输
（3）辐射传热（辐射）
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。
热量传递速率
热量传递速率在物理学中，热量传递速率是指热量从一个物体传递到另一个物体的速度。
热量传递是指热量通过传导、对流或辐射等方式从一个物体向另一个物体传递的过程。
1. 热传导热传导是指热量通过物体内部粒子之间的碰撞和振动传递的方式。
在固体中，热量的传递主要依靠传导。
传导速率的大小取决于材料的导热性能和温度差异。
传导速率可以通过热传导定律来计算，即Fourier定律：\[q = -kA\frac{{d T}}{{d x}}\]其中，\(q\)表示热传导速率，\(k\)表示热导率，\(A\)表示传热面积，\(\frac{{d T}}{{d x}}\)表示温度梯度。
2. 对流传热对流是指热量通过流体的传递方式。
在流体中，热量的传递可以通过自然对流或强迫对流来实现。
自然对流是由密度差异引起的热对流，而强迫对流则是通过外部力或设备的作用导致的流体运动。
传热速率可以通过牛顿冷却定律来计算，即：\[q = hA(T_s - T_\infty)\]其中，\(q\)表示热传递速率，\(h\)表示对流换热系数，\(A\)表示传热面积，\(T_s\)表示表面温度，\(T_\infty\)表示流体的环境温度。
3. 辐射传热辐射是指热量通过电磁波的辐射传递的方式。
所有物体都会辐射热能，而辐射速率取决于温度和表面特性。
根据斯特藩—玻尔兹曼定律，辐射传热速率可以用下式计算：\[q = \sigma A(T_s^4 - T_\infty^4)\]其中，\(q\)表示热传递速率，\(\sigma\)表示斯特藩—玻尔兹曼常数，\(A\)表示传热面积，\(T_s\)表示表面温度，\(T_\infty\)表示环境温度。
通过以上三种传热方式的结合，可以计算得到总的热传递速率。
对于一个复杂的系统，可能会有多种传热方式同时存在，因此需要将各种传热方式进行综合考虑。
在工程实践中，通过合理设计和优化传热方式，可以提高热能的利用效率，降低能源消耗。
总结起来，热量传递速率是热量从一个物体传递到另一个物体的速度，可以通过热传导、对流和辐射三种方式来实现。
热量传递的基本方式和公式
热量传递的基本方式和公式热量传递是热力学中非常重要的一个概念，它是指热量从高温区域到低温区域的传输过程。
具体而言，热量传递是通过能量传递的方式，将高温物质的热量转移到低温物质中的过程。
在这个过程中，温度差是推动热量传递的主要因素。
在本文中，我们将探讨热量传递的基本方式和公式。
1. 热传导热传导是指热量通过物体内部分子的碰撞传输的过程。
物体内部分子的平均动能（温度）差异导致热量传递的不均匀分布。
热传导有三个主要因素：物质的热导率、物体的厚度和温度差。
热传导的基本方程式可以用傅氏定律表示为：q = -kA(dT/dx)其中q代表单位时间内的热量传导量，k代表热导率，A代表传热面积，dT/dx是温度梯度。
根据热传导方程，可以得出热量传递的速率与温度梯度成正比，与热导率和传热表面积成反比。
因此，在实际应用中，可以通过改变材料或者调整温度差来控制热传导的速率。
2. 热对流热对流是指热量通过流体介质的对流传输的过程。
在热对流过程中，物体表面所处的流体介质被加热后产生的热胀冷缩现象导致流体产生对流运动。
热传导方程中的温度梯度被温度差和流体的热扩散率代替，由于在对流过程中，传热面积难以精确测量，因此，热对流的传热速率通常根据下列的涡度传热公式进行计算：q = hA(Ts - T∞)其中q代表单位时间内的热量传递量，h代表表面传热系数，A 代表传热面积，Ts代表表面温度，T∞代表流体的自由温度。
涡度传热公式适用于低速流体和对流区域不是很大的情况。
3. 热辐射热辐射是指热量通过电磁波的传输机制传输的过程。
热辐射是一种没有传质物质的热量传递方式，在宇宙中的传热过程中非常重要。
热辐射传热速率取决于热辐射强度和传热面积。
通常来说，热辐射强度和温度的4次方成正比，表面之间的热辐射率和表面温度差的第4次方成正比。
总之，热量传递是自然界中一种常见的现象，在许多工业和科学领域中都有广泛的应用。
热传导、热对流和热辐射是三种基本的热量传递机制，在不同的情况下都有各自特点和适用范围，正确选择适当的传热机制对于提高传热效率至关重要。
热量传输的基本概念
(1) 第一类边界条件
是给定边界温度 随时间的变化规律, t ｜w =f (τ),
最简单的是在传热过程中，边界上的温度始终为
一常数，即： t ｜w = Const
(2) 第二类边界条件 是给定边界上的热通量随时间的变化规律即: qw = -λ( ∂t/∂ｎ)w = f（τ） qw 可以是一常数，亦可以是时间的函数。
此类边界条件较特殊的是在边界上完全绝热。
即 : qw =0 亦即 -λ( ∂t/∂n)w = 0
即边界上的导热热通量等于零。
所以说它是第二类边界条件的一种特殊情况。
(3) 第三类边界条件（对流边界条件）
给出物体周围介质的温度 tf 和物体表面之间的
对流传热系数h，其表达式为：
-λ( ∂t/∂ｎ)w ＝h t 应用热量传输微分方程和所给定的定解条件， 可以运用数学的方法求解温度场，此种方法即为 解析法。
导热情况下，由傅立叶导热定律得：
t q x x x
t q y y y
t qz z z
代入上述方程得：
Dt t t t C p [ ( x ) ( y ) ( z )] qv D x x y y z z
由此得到热量传输微分方程。方程中各项的物理意
义如下： [参见P87 ，式(9.15)]
qv t t t t 2t 2t 2t u x u y u z a( 2 2 2 ) x y z x y z C p C p
热焓变化
热量蓄积
（3）对于一维非稳态导热：
t 2t a x 2
三 热量传输微分方程的定解条件
热量传输微分方程是用数学形式表达出了热量
热量的传导与传导热的能量传递方式
热量的传导与传导热的能量传递方式热量是物体内部微观粒子间传递能量的一种方式，热量的传导指的是热能从高温物体传递到低温物体的过程。
热量的传导过程中，会出现热量传递的方式和途径，本文将介绍热量的传导方式以及热量通过传导的能量传递方式。
一、热量传导的方式热量的传导主要有三种方式：1. 热传导：热能通过物质中相邻分子或离子的碰撞传递，沿着物体内部传导。
固体是热传导最好的物质，因为在固体中分子间距离小、排列紧密。
而液体和气体中的分子间距离较大，相互之间的碰撞也相对较少，导致热传导能力较差。
2. 对流传导：对流传导是指在流体（液体或气体）的内部，由于温度差异引起流体的对流运动，将热量从一个区域传递到另一个区域。
对流传导是流体中的分子通过碰撞传递热量的过程，其中流体的密度和粘度是影响对流传导的重要因素。
3. 辐射传导：辐射传导是指热能以电磁波的形式在真空中或距离较远的物体之间传递。
辐射传导不需要媒介物质，因此可以在真空中传播。
太阳向地球传递的热能就是通过辐射传导方式完成的。
二、传导热的能量传递方式通过以上热量传导的方式，实现了传导热的能量传递。
下面将介绍几种常见的能量传递方式。
1. 热平衡：当两个物体处于接触状态，并且温度相等时，它们之间不再存在能量传递。
此时两个物体达到了热平衡。
2. 热传导：在热传导的过程中，高温物体通过与低温物体的接触，使得热量从高温物体传递到低温物体。
这种传导方式是通过物质内部的分子或离子之间的碰撞实现的。
3. 热辐射：热辐射是指物体表面处于不同温度下，通过发射和吸收电磁辐射的方式将热量传递给周围环境。
热辐射不需要媒介物质，可以在真空中传播，因此是一种重要的能量传递方式。
4. 热对流：对流是通过流体介质的运动而传递热量的方式。
当流体中存在温度梯度时，会产生对流运动，这样热量就可以通过流体中的运动传递。
三、热传导与能量转化的关系热传导是热能传递的方式之一，而能量转化是在能量形式之间转换的过程。
热量传递的方式与特点
热量传递的方式与特点热量传递是热力学中的一个重要概念，它是描述热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
热量传递的方式有三种：传导、对流和辐射。
每种方式在不同的条件下有着独特的特点和规律。
一、热量传导热量传导是通过物体内部分子之间的碰撞传递热量的方式。
它发生在固体、液体和气体中，主要通过固体介质的传导。
热传导是由于物体内部的温度不均匀导致的热量流动。
它的特点包括以下几个方面：1.1. 热量传导速度和温度梯度成正比关系。
热量在物体内部传导的速度与物体内部温度差异的大小成正比，温度差异越大，传导速度越快。
1.2. 热量传导受物体的导热性质影响。
导热性是一个物体传导热量的能力，与物质的热导率有关。
热导率高的物质可以更有效地传导热量。
1.3. 热导率与物体的材料有关。
不同材料的热导率不同，金属等导热性较好的材料能够更快传导热量。
二、热量对流热量对流是通过液体和气体中的流体粒子传递热量的方式。
对流分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是指由于温度差异引起的流体的自发运动，如空气的气流。
强制对流是通过外部力驱动流体的流动，如风扇的风。
2.1. 热量对流速度与流体流动速度成正比。
流体的流动速度越快，热量对流的速度越快。
2.2. 热量对流受流体的热交换系数影响。
热交换系数是描述流体传热能力的一个参数，与流体的性质和流体流动的条件有关。
2.3. 热量对流会造成流体局部的温度均匀化。
通过对流传递热量，可以使流体中的温度均匀化，减小温度梯度。
三、热量辐射热量辐射是通过电磁波的辐射传递热量的方式。
它是一种无需介质的热传递方式，可以在真空中传递热量。
热量辐射是由于物体的热运动产生的电磁辐射。
3.1. 热量辐射的速度与物体的温度的四次方成正比。
物体的温度越高，辐射传递的速率越快。
3.2. 热量辐射可以在真空中传递。
由于热辐射不依赖于介质传递，因此在真空或者非常稀薄的介质中也可以传递热量。
3.3. 热量辐射的强度与物体表面的性质有关。
高中物理教案：热量传递的方式
高中物理教案：热量传递的方式热量传递是物理学中一个重要的概念，它描述了热量从高温物体传递到低温物体的过程。
在高中物理课程中，学生需要理解不同的热量传递方式，并掌握相关的计算方法和实验操作。
本文将介绍三种常见的热量传递方式：传导、对流和辐射。
一、传导1. 什么是传导？传导是指直接通过物质内部分子之间的碰撞和振动来进行热量传递的方式。
在固体和液体中，由于分子之间相对较近且受力复杂，所以能够进行传导。
而气体由于分子间距离较大以及分子运动情况复杂，通常无法进行明显的传导。
2. 传导的特点与公式（1）特点：在不同温度下，物质内部会形成温度梯度，从而使得热量从高温区向低温区进行等温线上原子或者电子速度均减小；（2）热流密度：根据Fourier定律可以计算出热流密度。
热流密度等于单位时间内通过单位面积进行传导的热量。
3. 传导的实例（1）金属：金属是良导体，其内部电子相对较松散，能够迅速地进行传导。
因此，我们常用金属来制作散热器、导线等具有良好的导热性能的设备。
（2）石头：如大理石、花岗岩等都有较好的传导性能，因此室内地面普遍使用这种具有良好传导性能的材料。
二、对流1. 什么是对流？对流是指通过液体或气体中不同密度和温度的区域形成对流环流并伴随着物质输运而进行热量传递的方式。
液体和气体都可以通过自然或强迫对流来进行热量传递。
2. 对流的特点与公式（1）特点：在不同密度区域之间形成密度梯度，从而引发来自低密度区向高密度区运动电子增加；（2）对流方程：由于液体和气体在为载体上具有不固定个数圆周所以无法给线性满意答案！3. 对流的实例（1）大气对流：大气层中，由于地面受太阳辐射而变得温暖，导致空气的密度降低，从而形成气流上升。
这种对流现象会带来大气环境中温暖空气和冷空气之间的热量传递。
（2）液体对流：比如在煮水时，火源加热底部的水层后，底部的水因处于高温状态而密度降低，上升后与表面凉快的水发生热交换形成对流。
这种对流现象促使整个锅内的水达到均匀加热。
热量传输
稳定传热 定态传热
9.1 热量传输的基本概念
一维温度场 空间
温 度 场
二维温度场 三维温度场
物理量性质
数量场
一维稳定温度场： t = f ( x ) 一维不稳定温度场： = f ( x,τ ) t
9.1 热量传输的基本概念
等温面：温度场中，同一时刻 温度相同的点所构成的面。 等温线：一平面与等温面的交 线。
vz
9.3傅里叶 克希荷夫导热微分方程 傅里叶—克希荷夫导热微分方程 傅里叶 F-K方程 方程
2）元体导热热收支差 x方向 经A面导入
t λ dydz x
A
经B面带出 导热热收支差
t λ t + dx dydz x x B
2t λ 2 dxdydz x
同理 y方向、z方向元体的导热热收支差 x → y z
9.1 热量传输的基本概念
（2）对流 对流
定义：有流体存在，并 有流体宏观运动情况下 所发生的传热。 条件：温度差，流体的 宏观运动。取决于流体 本身的物性、流动状态。
9.1 热量传输的基本概念
（3）辐射 辐射
定义：物体因受热发出热辐射，高 温物体向低温物体热辐射，同时低 温物体向高温物体热辐射，最终结 果是高温物体失去热量而低温物体 得到热量。辐射传热不需要物体作 传热媒介，而是依靠物体发射电磁 波来传递热量。 条件：温度差。取决于两物体空间 位置（辐射角系数）和物体表面辐 射特性（黑度）。
9.1 热量传输的基本概念
Q = K t A τ φ = K t A q = K t
R= 1 KA
J J/s (W) W/m2
t t φ = = 1 R KA
t t = 1 r K
q=
热量传递的计算
热量传递的计算热量传递是热力学中重要的概念之一，它描述了热量在物体之间的传输过程。
在工程领域尤为重要，能够帮助我们理解和设计热力学系统。
本文将介绍热量传递的计算方法。
1. 热量传递的基本原理热量传递主要有三种形式：导热、对流和辐射。
导热指的是热量在固体内部的传输过程，通常遵循傅里叶热传导定律。
对流是指热量通过流体的传输过程，包括自然对流和强制对流。
辐射是指热量通过电磁波的传输过程，在真空中也能进行。
根据具体情况和假设条件，选择适当的计算方法。
2. 导热的计算导热主要用于固体材料内部的热量传递计算。
当温度差异存在时，热量会通过物质内部的分子振动和传播来传递。
导热的计算方法涉及到傅里叶热传导定律，即：q = -kA(dT/dx)其中，q表示热流，k为材料的导热系数，A为传热面积，dT/dx表示温度梯度。
3. 对流的计算对流是流体内部的热量传递方式，涉及到流体的运动和传热面积的影响。
对于自然对流，通常采用格拉希夫数或劳德数来描述；而对于强制对流，通常采用纳塔数或雷诺数来描述。
对流传热计算公式如下：q = hAΔT其中，q表示热流，h为对流换热系数，A为传热面积，ΔT表示温差。
4. 辐射的计算辐射是热量通过电磁波的传输方式。
根据黑体辐射定律，可以计算辐射传热。
辐射传热通常与温度的四次方成正比，计算公式如下：q = εσA(T₁⁴-T₂⁴)其中，q表示热流，ε为发射率，σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数，A为传热面积，T₁和T₂是两个表面的温度。
5. 综合计算在实际问题中，往往需要综合考虑多种热量传递方式。
此时，可以采用热传递方程来计算总的热传导系数和热流量。
通过总的热传导系数和热流量，可以得到物体的温度分布。
综上所述，热量传递的计算方法包括导热、对流和辐射三种方式。
通过选择适当的计算公式和参数，可以准确计算热量的传递过程。
这对于理解和设计热力学系统至关重要，帮助我们优化能源利用和提高能效。
【结语】本文简要介绍了热量传递的计算方法，包括导热、对流和辐射。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
u
t
A
tw
Convection heat transfer coefficient
— 热流量[W]，单位时间传递的热量
q — 热流密度
h — 表面传热系数
A — 与流体接触的壁面面积
— 固体壁表面温度
— 流体温度
• 表面传热系数（对流换热系数）
（Convection heat transfer coefficient）
热导率表示材料导热能力大小；物性参数；实验确定
热导率（导热系数）(Thermal conductivity)
q t W/m2 q
t
特点： 是物质的一个热物性参数 各种物质的导热系数均随温度而变化
0 1 bT
各种物质的导热系数有很大的差异，一般来 说，固体的导热系数大于液体，气体的导热系 数最小。
• 《传热学》 杨世铭 陶文铨 编著 • 《HEAT TRANSFER》Yanhui Feng等编著 • 《Transport Phenomena》R.Byron Bird编著
第一章 绪论
§1-1 热量传输概述 §1-2 热量传输的基本方式 §1-3 传热过程与热阻
第一章 绪论
§1-1 热量传输概述
T 0 T 0
等温线
温度梯度
两等温面之间的温度差与某点法线方向距 离的比值的极限称为该点的温度梯度
gradT lim T T n 0n n
温度梯度是一个矢量，正方向是沿法线方 向朝向温度增加的方向。gradT源自 iT
j
T
k
T
x y z
：平壁的厚度[m]；
：平壁两侧壁温之差
热导率(导热系数)
Thermal conductivity
热导率（导热系数）(Thermal conductivity)
q t W/m2 q
t
—— 具有单位温度差（1℃）的单位厚度的物体 (1m)，在它的单位面积上(1m2)、每单位时间(1s) 的导热量(J)
热运动而传递热量 • 不发生宏观的相对位移
2.导热机理
• 气体：气体分子不规则热运动时相互碰 撞的结果。
• 导电固体：自由电子运动。 • 非导电固体：晶格结构的振动。 • 液体：很复杂。
3. 傅立叶公式: 1822年，法国数学家Fourier：
q：热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量 [W/m2]；
解： 暖气片和室内空气之间是稳态的自然对流换热，
Q= Ah(tw – tf) = 3m2×4 W/(m2·K)×(50-20)K = 360W = 0.36 kW
即相当于功率为0.36kW的电暖气。
三、热辐射（Thermal radiation） 1.定义 ——物体通过电磁波来传递热量的方式。
物体的温度越高、辐射能力越强； 若物体的种 类不同、表面状况不同， 其辐射能力不同
/ m2
高炉——铜冷却壁和铸铁冷却壁 连铸——铜结晶器 炒勺——木质手柄
傅立叶定律与牛顿粘性定律的类似
单位体积物体 具有的热量
q T
n
c
qy
c
cT
y
cT
y
热扩散系数
c
m2 s
单位体积物体在y方向 上的热量浓度梯度
y
d vx
3. 黑体
—— 为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规 律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体 (black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。
黑体：能全部吸收投射到其表面辐射能的物 体，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然 要向外辐射)。或称绝对黑体。（Black body）
—— 按照基尔霍夫辐射定律(Kirchhoff)，在一 定温度下，黑体必然是辐射本领最大的物体，可 叫作完全辐射体
4. 斯蒂芬-玻尔兹曼定律
（Stefan-Boltzmann law）
• 黑体向外发射的辐射能：
Eb bT 4 W m2
Eb — 绝对黑体辐射力
T — 黑体表面的绝对温度（热力学温度） K b— 斯蒂芬-玻尔兹曼常数，5.67 10-8 W (m2K4 )
• 实际物体辐射能力：低于同温度黑体
h Φ ( A(tw t )) W (m2 C)
—— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面 面积上、单位时间内所传递的热量
•h 是表征对流换热过程强弱的物理量 • 影响h因素：流动原因、流动状态、流体物性、
有无相变、壁面形状大小等
例题1-2 一室内暖气片的散热面积为3m2，表面温度 为tw = 50℃，和温度为20℃的室内空气之间自然对流 换热的表面传热系数为h = 4 W/(m2·K)。试问该暖气 片相当于多大功率的电暖气?
dy
单位体积流体的动量
动量扩散系数 m2 s
单位体积流体x方向的动量在 y方向上的梯度
传递通量等于扩 散系数乘以浓度 梯度的方程－－
唯象方程
二、热对流(convection)与对流换热
1. 定义与特征 • 热对流：流体中（气体或液体）温度不同
的各部分之间，由于发生相对的宏观运动 而把热量由一处传递到另一处的现象。
热量传输 • 研究热量传递规律的科学。 • 热量传递过程的推动力：温差 (热力学第
二定律：热量可以自发地由高温热源传给 低温热源。有温差就会有传热)
（The Second Law of Thermodynamics）
传热学与工程热力学的异同
铁块，M1 300oC
热力学：tm , Q
传热学：过程的速率
动；也必须有温差
对流换热 • 有温差 • 直接接触 • 宏观运动
• 流体 • 加热元件表面 • 杯壁内表面
2.分类
对流换热按照不同的原因可分为多种类型
是否相变，分为：有相变的对流换热和无 相变的对流换热 流动原因，分为：强迫对流换热和自然对 流换热。
流动状态，分为：层流和紊流。
3.牛顿冷却公式（1701）
tf1 ，
F
h∑1
Q = k Δt F (w) k : 综合传热系数
tf2，h∑2
Δt : 高温流体于低温流体的温差
F : 选定的固体表面传热面积
2、热 阻
Q F T
s
Q Tw Tf F TF
Q T T
s F R
℃
T T
W
Q
1 F Ra
E bT 4 W m2
— 实际物体表面的发射率（黑度），0~1； 与物体的种类、表面状况和温度有关 （Emissivity）
• 通过物体间相互辐射和吸收进行 的热量传输过程称为辐射换热
T1
T2
Q 0 T14 T24 F
§1-3 传热过程与热阻
对于三种方式同时存在的 综合传热，总传热量为：
q T T s r
q T T 1 ra
m2 ℃W
I U R
由上述三种传热量的计算式来看，其形式均与欧姆定律的形式相同
导热热阻、对流热阻、表面热阻、空间热阻。
温度场
在某一瞬间物体内部各点的温度分布
T f x, y, z,
连续介质
dT T d T dx T dy T dz x y z
金属 非金属固体 液体 气体
纯铜＝398W /(m K ); 丝绸＝0.0363W /(m K );
棉花＝0.0589 W /(m K );
水 0.6W (m K ) ; 空气 0.026 W (m K ) (20C)
例题1-1 有三块分别由纯铜(热导率λ1=398W/(m·K))、 木 材 ( 热 导 率 λ2=0.12W/(m·K)) 和 铸 铁 ( 热 导 率 λ3=40W/(m·K)) 制 成 的 大 平 板 ， 厚 度 都 为 10mm ， 两 侧表面的温差都维持为tw1 – tw2 = 50℃不变，试求通过 每块平板的导热热流密度。 解：
热量传输
在下列技术领域大量存在传热问题
动力、化工、制冷、建筑、环境、机械制 造、新能源、微电子、核能、航空航天、 微机电系统（MEMS）、新材料、军事科 学与技术、生命科学与生物技术…
参考书
• 《冶金传输原理》的“热量传输部分” 张先棹 编著
• 《冶金传输原理》的“热量传输部分” 沈颐身等 编著
辐射换热：物体间靠热辐射进行的热量传递
Radiation heat transfer
2.辐射换热的特点
——不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介 质的存在，在真空中就可以传递能量
——在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换 物体热力学能 电磁波能 物体热力学能
——无论温度高低，物体都在不停地相互发射电 磁波能、相互辐射能量；高温物体辐射给低温物 体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量;总 的结果是热由高温传到低温
水，M2 20oC
§1-2 热量传递的基本方式
• 热量传递基本方式：热传导、热对流、热 辐射
一、热传导（导热）heat conduction
1.定义和特征
定义：指温度不同的物体各部分或温度不 同的两物体间直接接触时，依靠分子、 原子及自由电子等微观粒子热运动而进 行的热量传递现象。
导热的特点 • 必须有温差 • 物体直接接触 • 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子
流体中有温差 — 热对流必然同时伴随着 热传导，自然界不存在单一的热对流
• 对流换热：流体流过与之温度不同的固体 壁面时的热量交换。 Convection heat transfer
对流换热的特点