《热学》(第二版)绪论
No.01 0926 1 绪论传热学祥解
《对流换热》V. S. 阿巴兹
《凝结和沸腾》施明恒等编著
《数值传热学》陶文铨编著
《辐射换热》余其铮编著
2020/9/15
3
参考书
王秋旺, 曾敏编著. 《传热学——要点与解题》. 西安交通大学出版社，2006.
胡小平, 任海峰编著. 《传热学考试要点与真题精解》. 国防科技大学出版社, 2007.
、置于室外的冷库应该是什么颜色（深或浅）的比较好？ 有人说，外表是白色的冰箱（白色家电）比外表是绿色 的冰箱省电。你是否同一这个观点？
2020/9/15
18
、冬季沙漠中的变色龙身体迎着太阳的一侧变深，而另 一测变浅，为什么？
2020/9/15
19
3 传热学应用实例(续)
集成电路芯片
20世纪70年代
生物医学：肿瘤高温热疗； 生物芯片； 组织与器官的冷冻保存
军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；
高温水源热泵 新 能 源：太阳能；
燃料电池
4 传热过程的分类
稳
非
态
稳
态
t
800 C
0 2020/9/15
20 C
Q
x
t
突然加 热到 800C
0
20 C
x 22
5 学习目的 通过学习能熟练掌握传热过程的基本规
如：固体与固体之间及固体内部的热量传递。
2020/9/15
25
从微观角度分析气体、液体、导电固体与非金属固体的导 热机理。 气体中：导热是气体分子不规则热运动时相互碰撞的结果， 温度升高，动能增大，不同能量水平的分子相互碰撞，使热能 从高温传到低温处。
2020/9/15
化工热力学Ⅱ(高等化工热力学)——第一章 绪论
离子液体CO2吸收剂 离子液体
超临界CO2在离子液体中的溶解度很大,CO2溶解导致 在离子液体中的溶解度很大, 超临界 离子液体体积膨胀比传统溶剂小得多, 离子液体体积膨胀比传统溶剂小得多,CO2和离子液体的相 互作用中阴离子起主要作用,能形成弱的路易斯酸碱络合物. 互作用中阴离子起主要作用,能形成弱的路易斯酸碱络合物. 低压低浓度CO2在离子液体中的溶解度和溶解动力学的 低压低浓度 研究尚不多.引入胺基基团似乎是必须的. 研究尚不多.引入胺基基团似乎是必须的. 离子液体的高粘度是其应用的重大障碍. 离子液体的高粘度是其应用的重大障碍.
超级活性炭CO2吸附剂 超级活性炭
Content of CO2(%)
7 6
超高比表面积活性炭, 超高比表面积活性炭, 比表面积2000~4000 m2/g可调; 可调; 比表面积 可调 3800m2/g的超级活性炭对 的超级活性炭对CO 的超级活性炭对
2的
5 4 3 2 1 0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
目前成本:30～50美元/吨CO2 目前成本:30～50美元/ 美元 目标成本:10美元/吨CO2 目标成本:10美元/ 美元
CO2溶剂吸收分离
吸收溶剂必须具备的性能: 吸收溶剂必须具备的性能:
◆ CO2的溶解度大 ◆ 选择性好 ◆ 沸点高 无腐蚀, ◆ 无腐蚀,无毒性 ◆ 化学性能稳定 粘度小, ◆ 粘度小,扩散系数大
CH2 CH OH n
+
CH2O
CH2
CH O
CH2
CH O
.........
+
H2O
CH2
聚乙烯醇
例7.我国利用新能源"干空气能 获重要突破 .我国利用新能源"干空气能"获重要突破 干燥的空气也是一种能源,可用于空调制冷: 干燥的空气也是一种能源,可用于空调制冷:由清华大 学和新疆一公司联合研发的"干空气能间接蒸发冷水机" 学和新疆一公司联合研发的"干空气能间接蒸发冷水机", 日前在乌鲁木齐通过建设部研究开发成果验收.(摘自2007 .(摘自 日前在乌鲁木齐通过建设部研究开发成果验收.(摘自 日的《 年7月27日的《科技文摘报》) 月 日的 科技文摘报》 例8.2007年10月10日《Nature》一篇研究论文认为:全球变 . 年 月 日 》一篇研究论文认为: 暖提高空气湿度 英国科学家在该论文中写到, 年至2004年间,地球 年间, 英国科学家在该论文中写到,1976年至 年至 年间 表面平均温度升高了0.49摄氏度,大气水蒸气浓度升高了2.2 表面平均温度升高了 摄氏度,大气水蒸气浓度升高了 摄氏度 %.此前 科学家已经注意到,随着气温的升高, 此前, %.此前,科学家已经注意到,随着气温的升高,陆地和海 洋表面蒸发的水分增多, 洋表面蒸发的水分增多,从而导致空气湿度在过去几十年间 有所提高.论文采用了一套新的湿度观察数据. 有所提高.论文采用了一套新的湿度观察数据.该数据是在 20世纪末通过"地球气候系统"这一强大的计算机模拟计算 世纪末通过" 世纪末通过 地球气候系统" 得出的.(摘自2007年10月12日的《参考消息》) 得出的.(摘自 年 月 日的《参考消息》 .(摘自 日的
热学 第二版 李椿 绪论温度1PPT课件
总论
热力学基础 (宏观理论)
分子运动论 (微观理论)
计温和量热 热传递的一般规律
热力学平衡态的特征及充要条 热力学第零定律\温度和温标 理想气体定律与状态方程
热学理论的应用 (物性学)
热力学第一定律 热力学第二定律
热机
分子运动论的实验 基础及基本论点
理想气体分子运动 的规律 理想气体内迁移规律
范德瓦耳斯气体、 液体、固体的基 本性质
热学研究对象：所有与热相联系的现象。
特点：热物理学研究的是由数量很大的微观粒子所 组成的系统。
上页 下页
二、宏观描述方法与微观描述方法
1、宏观描述方法：热力学方法
热力学：由观察和实验总结出来的热现象规律，构成
热现象的宏观理论，叫做热力学。
热力学方法的优点：
热力学基本定律是自然界中的普适规律，只 要在数学推理过程中不加上其它假设，这些 结论也具有同样的可靠性与普遍性。 热力学的局限性：
1、它只适用于粒子数很多的宏观系统；
2、它主要研究物质在平衡态下的性质，它不能解答系统如何从非平 衡态进入平衡态的过程；
4
3、它把物质看成为连续体，不考虑物质的微观结构
2、微观描述过程：统计物理学
统计物理学则是热物理学的微观描述方法，它从物质由大
数分子、原子组成的前提出发，运用统计的方法，把宏观性质看 作由微观粒子热运动的统计平均值所决定，由此找出微观量与宏 观量之间的关系。
微观描述方法 在于它在数学上遇到很大的困难， 的局限性： 由此而作出简化假设（微观模型）
后所得的理论结果与实验不能完全 符合。
• 热力学基础
3、热物理学
• 统计物理学的初步知识 • 液体、固体、相变等物性学
1传热学第一章课件
辐射换热：物体间靠热 辐射进行的 热量传递
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
热 力学： tm , Q
传热学：过程的速率
水，M2
20oC
t = f ( x , y , z , ); Q = f ( )
传热学研究内容 热量传递的机理和速率、温度 场的变化
传热学的工程应用
1、 强化传热：即在一定的 条件下， 增加 所传递 的热量。 如热水的 搅拌冷 却
2 、 削弱传热，也称 热绝缘 ：即在一 定的温差 下，使 热量的传递 减到最小。如热 水瓶
教材
《传热学》，戴锅生著，第二版
学时
总学时：24，讲课：22，实验：2
参考资料：《传热学》，杨世铭、陶文铨编著，第四版 《传热学重点难点及典型题精解》，王秋旺，西安交大出版社
辅导
周四 4:00-5:00pm，一校区教4楼 热能教研室
第一章 绪论
§1-1 传热学概述 §1-2 热量传递的基本方式 §1-3 传热过程与热阻
燃煤电厂的基本流程
锅 炉 工 作 原 理
三、传热学与工程热力学的关系
相同点： 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础
热力学第一定律
热量始终是从高温物体向低温物体传递，在热量传递过程中 若无能量形式的转换，则热量始终保持守恒。
热力学第二定律
热量能自发的从高温物体传递到低温物体
不同点 a. 工程热力学：热能与机械能及其他形式能量之间 相互转换的规律。不考虑热量传递过程的时间。
《热学》课程教学大纲
《热学》课程教学大纲课程名称：热学课程类别：专业必修课适用专业：物理学考核方式：考试总学时、学分：48学时3学分其中实验学时：0 学时一、课程性质、教学目标《热学》是物理专业开设的一门主干专业基础课，也是专业核心课程。
通过本课程的学习，使学生系统掌握热学的基本概念和基本知识，建立起鲜明的物理图像，熟悉热学理论的一些实际应用，培养学生分析和解决一般热学问题的能力。
该课程主要包括热现象的宏观理论、热的微观理论以及在物性、相变过程中的综合应用等三块基本内容。
由于热学研究对象的普遍性和研究方法的特殊性,使它在物理学体系中和科技领域中都具有重要的地位和作用。
本课程既为《热力学与统计物理》、《量子力学》等专业核心课程打下基础，又为学生毕业后从事科学研究、教学和技术工作提供基本的热学知识。
其具体的课程教学目标为：课程教学目标1：熟练掌握有关物质热运动的基本概念和基本规律，能运用所学的知识解释有关的热现象，并能够胜任中学有关热学知识的教学工作。
课程教学目标2：深刻理解物质各种热现象的微观本质。
有意识地培养学生的正确思维方法和辩证唯物主义世界观，使学生能够应用热学知识独立地解决今后中学物理教学中所遇到的一般问题。
课程教学目标3：了解统计规律的涵义及方法，理解统计规律在物理中的应用，让学生感受数学工具在物理学中的重要地位。
课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H:表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。
二、课程教学要求本课程以热力学的三个定律为核心，在此基础上讨论统计规律的特点及应用。
其内容有热力学、统计物理学、物性学三部分。
1．教学过程中要注意本课程与中学物理“热学”部分及后继课程“热力学与统计物理学”课程的分工与衔接，以免遗漏或不必要的重复。
2．要注意讲清本课程中的基本概念和基本规律。
在保持课程的科学性及系统性的基础上，应突出重点、难点。
高等工程热力学 - 绪论
工程热力学 高等工程热ຫໍສະໝຸດ 学 热经济学二、本门课的内容
第一章 热力学基本原理及定义
§1-1 外界分析法(SAM)的热力学模型 §1-2 热力学第一定律 §1-3 热力学第二定律
第二章
热力学微分方程及工质的通用热力性质
§2-1 特性函数
§2-2 热物性参数 §2-3 热力学能、焓及熵的一般关系式 §2-4 有关比热的热力学关系式
四、教材与参考书目
教材：《工程热力学》（第二版）陈贵堂，王永珍， 北京理工大学出版社，2008.1
参考书目：
● 《工程热力学学习指导》陈贵堂，王永珍，北京理工大学出版社
●《高等工程热力学》陈宏芳，杜建华，清华大学出版社 ●《高等工程热力学》苏长荪，高等教育出版社 ●《高等工程热力学》童钧耕, 吴孟余, 王平阳编著，科学出版社
§2-5 焦尔—汤姆孙系数
§2-6 克拉贝龙方程 §2-7 工质的通用热力性质
第三章
无化学反应的多元系统
§3-1 吉布斯方程组 §3-2 齐次函数及欧拉定理 §3-3 分摩尔参数 §3-4 逸度 §3-5 标准态及理想溶液 §3-6 实际溶液、活度及活度系数 §3-7多元系统的相平衡
第四章
化学热力学
高等工程热力学
Advanced Engineering Thermodynamics
绪 论
一、热力学（Thermodynamics ）
（狭义）研究热能以及热能与其它能量相互转换 规律的科学。 （广义）研究能量属性及其转换规律，以及工质 热力性质及其变化规律的科学。 研究目的： 掌握和应用这些规律，充分合理地利用能量。 分类 分统计热力学 经典热力学
§4-1 质量守恒定律在化学反应过程中的应用
工程热力学第讲第章绪论
工程热力学第一讲第一章：绪论1. 热力学的概念热力学是研究热能转换、热效率、热平衡和热性质等方面的学科。
热力学的主要研究对象是热力学系统，包括封闭系统、开放系统和孤立系统等。
2. 热力学系统的分类封闭系统封闭系统是指物质不能从其中进出的系统。
封闭系统的热力学性质由体积、温度和内能等物理量描述。
开放系统开放系统是指物质可以从系统中进出的系统。
开放系统的热力学性质由流量、温度和内能等物理量描述。
孤立系统孤立系统是指不能与外界交换物质和能量的系统。
孤立系统的热力学性质由内能等物理量描述。
3. 热力学基本量温度温度是物质分子平均热运动的速度和能量大小的一种度量。
温度的单位是开尔文（K）或摄氏度（℃）。
压力压力是单位面积上的力的大小，单位为帕斯卡（Pa）或标准大气压（atm）等。
体积体积是物质占据的空间大小的一种度量，单位为立方米（m³）或升（L）等。
质量质量是物体所具有的惯性量的大小，单位为千克（kg）。
能量能量是物体所具有的做功能力的大小，单位为焦耳（J）或卡路里（cal）等。
4. 热力学过程热力学过程是指热力学系统在不同状态之间的变化，可分为四类：等温过程、等压过程、等容过程和绝热过程。
等温过程等温过程是指系统在恒定温度下进行热力学变化的过程，其内能恒定不变。
等压过程等压过程是指系统在恒定压力下进行热力学变化的过程，其体积恒定不变。
等容过程等容过程是指系统在恒定容积下进行热力学变化的过程，其压力恒定不变。
绝热过程绝热过程是指系统在无热交换的情况下进行热力学变化的过程，其熵不变。
5. 热力学第一定律热力学第一定律描述的是能量守恒原理，即在热力学系统进行热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统所做的功加上内能的变化。
6. 热力学第二定律热力学第二定律描述的是热力学过程的方向性原理，即热量只能从温度高的物体向温度低的物体流动，热力学系统不可逆过程的熵增。
7. 热力学基本方程热力学基本方程描述的是热力学系统状态变化过程中所涉及的热力学函数之间的相互关系。
《热学》教学大纲
《热学》教学大纲一、课程基本信息课程名称：热学课程类别：专业基础课课程学分：＿____课程总学时：＿____授课对象：＿____二、课程教学目标通过本课程的学习，使学生系统地掌握热学的基本概念、基本规律和基本方法，了解热学在物理学中的地位和作用，培养学生的科学思维能力和创新能力，为后续课程的学习和从事相关领域的研究工作打下坚实的基础。
具体目标包括：1、使学生理解热学中的基本概念，如温度、热量、内能、熵等。
2、掌握热力学定律，包括热力学第一定律、热力学第二定律，并能够运用这些定律分析和解决实际问题。
3、了解气体动理论的基本内容，能够运用气体动理论解释气体的宏观性质。
4、培养学生的科学思维方法和创新能力，提高学生分析和解决问题的能力。
三、课程教学内容与要求（一）绪论1、热学的研究对象和研究方法介绍热学的研究对象，包括热现象的宏观规律和微观本质。
阐述热学的两种研究方法：热力学方法和统计物理学方法。
2、热学的发展简史简述热学发展的几个重要阶段，如热力学第一定律和第二定律的建立。
（二）温度1、平衡态与状态参量解释平衡态的概念和特点。
介绍描述系统状态的常用参量，如压强、体积、温度等。
2、温度的概念定义温度的概念，说明温度是表征物体冷热程度的物理量。
引入热力学温标和摄氏温标，并介绍它们之间的换算关系。
3、理想气体温标讲解理想气体温标的建立过程。
说明理想气体温标与热力学温标的一致性。
（三）热力学第一定律1、功、热量和内能介绍功的概念和计算方法。
解释热量的概念和热传递的方式。
定义内能的概念，说明内能是系统状态的函数。
2、热力学第一定律阐述热力学第一定律的内容和表达式。
举例说明热力学第一定律在实际问题中的应用。
3、热容定义热容的概念，介绍定容热容和定压热容。
推导理想气体的定容热容和定压热容的表达式。
（四）热力学第二定律1、热力学第二定律的两种表述介绍克劳修斯表述和开尔文表述。
说明两种表述的等价性。
2、卡诺定理讲解卡诺定理的内容和意义。
热工基础(第二版)-张学学绪论学科知识
过热蒸汽19乏汽循环水
热机工作过程示意图
吸热Q1 作功W
放热Q2
汽轮机
冷却水
发电机
2.传热学的研究内容与研究方法（ 1） 研究内容传热学以热力学第一 、第二定律为 20基础 ， 研究热量传递的规律 。所谓热量 ， 是指在温差的作用下传递的热能的 数量 。 由于在人们的日常生活和生产实践中温差 几乎无处不在 ， 所以热量传递是普遍存在的物理现象。传热学的应用非常广泛 ， 传热学知识在能源、 电力 、冶金 、动力机械 、石油化工 、低温工程、环境与建筑等工业领域以及在许多高科技领域都发挥着极其重要的作用。7/3/2021
3. 能量的转换与利用能量的利用过程 ， 实质上是能量的传递与转换过程。
热机燃烧
直接利用90%直接利用
食物利用
燃料电池
光合作用
发电机
7/3/2021
14
据统计 ， 目前通过热能形式利用的能源在我国占总能源利用的90％以上 ， 世界其它各国平均也超过85％ 。 由此可见 ， 在能量转换与利用过程 中 ， 热能不仅是最常见的形式 ， 而且具有特殊重 要的作用 。热能的有效利用对于解决我国的能源 问题乃至对人类社会的发展有着重大意义。
热工基础17（热工理论基础）
工程热力学篇传热学篇
0-2 热工基础的研究内容
1.工程热力学的研究内容与研究方法（ 1） 研究内容18工程热力学主要研究热能和机械能 之间相互转换的规律及提高能量转换经济性的途径和技术措施 。（2） 研究方法工程热力学采用经典热力学的宏观 （不涉及微观 ， 整体对待） 研究方法 ， 还普遍采用抽象 、概括 、理想化和简化处理方法。7/3/2021
gl.热力学统计物理绪论
• 物态方程由实验获得; 也可由统计物理导出 • 物态方程是热力学统计物理学基本的、重要的方程;是寻求的
重要目标之一; 描述系统的平衡态、准静态过程等等都需要 物态方程, 物态方程具有极为重要的理论和应用价值
式中的 A, B, C, D, ; A, B, C, D,为位力(Virial)系数,
通常由实验测定
(3)(n=1mol的)范德瓦尔斯(Waals,van der)方程
(
p
a v2
)(v
b)=RT
式中 a, b为修正系数,由实验测定
采用合适的Virial系数,则Onnes方程的一级近似、二级近似分别
W đW pdV (V ) 17
(2)液体薄统计物理-绪论
如图例,长为L的金属丝浸触的皂液膜
有两个表面, 故所受皂液膜表面张力的
大小为T= 2L.则作用在长为L的金属
金属丝
T=(2L) F=T
L
皂液膜
dA dx
丝上的外力F 克服液膜表面张力T 所
为理想气体的物态方程和范德瓦尔斯方程
GL.热力学统计物理-绪论
10
GL.热力学统计物理-绪论
(4)简单固相系统、液相系统的物态方程
在一定温度范围,系统的等压热膨胀系数、等温压缩系数 T 的
值很小,可视为常量,在此前提下,将简单固相、液相系统的体积在
T=T0, p=p0 附近展开,取一级近似,则有以下称为:简单固相、液
V ( p )T
(
p T
)V
(
热学-绪论
10×4.9×1017 = 4.9×1018个分子
分子的物质的量
4.9 1018 6.02 1023
8.1104
mol
即在137亿年中,分秒不间断地数,到目前数出万分之八点一摩尔。
4
1.热力学系统的分类
通常情况下，系统和外界之间总存在着某种形式的相互作用，包括 物质和能量的交换。根据相互作用形式，可将系统进行分类。
热力学方法的局限性
不能给出决定宏观热现象的微观实质。只能说明描述宏观热现 象物理量之间是怎样的关系，而不能说明为什么有这样的关系。
统计物理学能够深入热现象的本质，使热力学理论获得更深刻 的意义，给出宏观观测量的微观决定因素。
微观描述方法的局限性
它在数学计算遇到很大的困难，由此而作出简化假设（微观模型） 后所得的理论结果常与实验不能完全符合。
宏观描述——热力学方法
由观察和实验总结出来的热现象规律，构成热现象的宏观理论， 叫做热力学。
微观描述——统计物理学方法
从物质的微观结构出发，即从分子、原子的运动及它们之间的
相互作用出发，用统计的方法研究热现象的规律。这个理论叫做统
计物理学。
7
热力学对热现象给出普遍和可靠的结果，并可用以验证微观理论 的正确性。
mHale Waihona Puke 3洛施密特常量宇宙现今的年龄约为137亿年（1.6×1010年）
1年 =365×24×60×60秒≈3.1×107秒
宇宙年龄（秒）：
1.37×1010×3.1×107秒≈4.9×1017秒
3
假如有一个“超人”，他从宇宙大爆炸那一刻起与宇宙同时诞生， 直到今天仍然健在，若他能够每秒钟数10个分子，则从他诞生时刻 数到现今，共数的分子数是
传热学_第一章
Aht AT 4
Newton 冷却公式：
3 传热过程的定义、传热过程分析、热阻的概念和分析方法？
Rh1 1 Ah1 R
A
Rh2
1 Ah2
传热过程
热阻和热阻分析法
(1)定义？
是研究有温差存在情况下的热量传递规律的科学。
(2) 热量传递过程的推动力？
热力学第二定律 有温差就会有传热
学习传热学的重要性： • 自然界温差无处不在，无时不有 • 传热学是能源、动力、化工பைடு நூலகம்机械、电子、土木等学科的主干技术基础课 • 传热学与流体力学、工程热力学并称能源动力类专业的三大支柱
• 学会传热学分析和解决实际问题的思路和方法,培养综合分析问题的能力 和创造性的思维能力 ;
• 加强工程实际训练，理论与实践相结合,培养工程分析能力和灵活应用经 验公式、计算图表的能力 • 充分认识自学的重要性, 培养独立地获取知识的能力 • 重视实验技能的锻炼, 培养动手能力 • 注意学习方法, 及时复习与小结
传热学的课程特点
• 实践性很强的科学,常称工程传热学 • 是一门专业基础课，联系基础课与专业课的纽带与桥梁 • 能量守恒定律是贯穿全书的主线 • 先修课程：高等数学、大学物理、计算方法、流体力学、工程热力学等。
传热学学习方法、要点
• 重视对基本概念和基本理论的学习, 做到对所研究的物理过程有深刻的理 解;
•1804年毕渥根据实验提出了导热比例系数的概念; •1807年傅立叶提出求解偏微分方程的分离变量法，和可以将解表示成一 系列任意函数的概念; •1822年傅立叶发表了著名论著“热的解析理论”，描述导热的定律就是以 他的名字命名的，奠定了导热的理论基础。
《传热学》2版 辅导资料 思考题参考答案
回答：导热系数等于常数的一维导热方程是（3-1-15），于是温度梯度可以写作(dt/dr) =c/r。可见，温度梯度与径向坐标成反比，即半径小的圆筒壁内侧的温度梯度一定大于外侧的温度梯度。所以附图(b)是正确的。
回答：非稳态导热问题遵循两个基本规律，一个是能量守恒定律，一个是傅里叶定律。在对物体内的任意微元体积做热平衡分析时，切记傅里叶定律中的热流密度和温度梯度均代表瞬时值，傅里叶定律的规律仍成立。
3．应用傅里叶定律时有哪些限制？
回答：限制条件是：（1）纯导热物体（非纯导热物体以当量或表观导热系数描述之）；（2）各向同性（各向异性物体须在导热主轴坐标系中运用傅里叶定律）；（3）非超短时间、超大热流密度或超低温度的导热问题。
3．凸状轴呈对称图形，如果侧面绝热且导热系数为常数，其一维稳态温度分布呈什么？
回答：在一维、稳态、无内热源且常物性条件下，热流量为常数，即A(x)dt/dx=常数。这表明导热的截面积A与温度梯度成反比。只有在等截面情况下，温度梯度才是常量。
回答：导热系数随温度变化时，函数关系一般是写作=0（1＋b t）的形式。但是一般来说0却并不代表0℃时该材料的导热系数。参见附图，这是因为0实际上是该式适用温度区间内近似线性关系的延长线与纵轴的交点。它一般不会正好与=f（t）曲线在0℃时的数值相等。
写为=0＋bt时，0未变，而b相当于原式中的0b。
8．已知某个确定的热流场q=f(x, y)，能否由此唯一地确定物体的温度场？或者还需要补充什么条件？反过来，从温度场能否唯一地确定热流场？
回答：导热问题中若全部边界条件都是第二类（包括绝热），将无法唯一地得到温度场的确定解。而对给定的温度场，却可以根据傅里叶定律唯一地确定热流场。因为一个物体若均匀地提升相同温度，其热流场将不会发生任何改变。即一个热流场可以对应无穷多个温度场。所以，导热问题必须至少具有一个温度参考点，才能唯一地确定其解。
数值传热学绪论热流问题的数值计算课件01
注意
1.4数值传热学及常用的数值方法
1.4.1数值传热学求解问题的基本思想:
把原来在空间与时间坐标中连续的物理量的场 ，用一系列有限个离散点（称为节点）上的值 的集合来代替，通过一定的原则建立起这些离 散点上变量值之间关系的代数方程（称为离散 方程），求解的建立起来的代数方程以获得所 求解变量的近似值。如图1-7所表示（见下页） 。
1.3控制方程的数学分类及基对数值 解的影响
1.3.1偏微分方程的3种类型
双曲型(hyperbolic)； 抛物型（parabolic）； 椭圆型（elliptic）.
1.3.2椭圆型方程
描写物理学中一类稳态问题，这种物理问 题的变量与时间无关而需要在空间的一个 闭区域内来求解。如图1-4所示。各节点上 的代数方程必须联立求解，而不能先解得 区域中某一部分上的值后再去确定其余地 区上的值。
u-动量方程:
v-动量方程:
w-动量方程:
流体的第2 分子黏度
流体的动力粘度
矢量形式为：
其中
为3个动量方程的广义
源项，其表达式为：
对粘性为常数的不可压缩流体
于是式（1-6）简化成为：
1.1.3能量守恒方程
对图1-1所示的微元体应用能量守恒定 律：
[微元体内热力学能的增加率]=[进 入微元体的净热流量]+[体积力与表 面力对微元体做的功]
再引入导热Fourier定律，可得出用流 体比焓h及温度T表示的能量方程：
导热系数
耗散函数
流体的内 热源
为由于粘性作用机械能转换为热能 的部分，其计算式如下：
对不可压流体有：
1.1.4控制方程的通用形式
1.1.5几点说明:
1. 式（1-4）是三维非稳态Navier-Stokes方程 ，无论对层流或湍流都是适用的。
《传热学》第1章_绪论总结
第1章 绪论
1.1.2 传热学在科学技术各领域中的应用
传热问题的种类: 强化传热：在一定的条件下(温差、体积、重量、泵能等)增加所
传递的能量。
削弱传热：在一定的温差下使热量的传递减到最小。 温度控制：对热量传递过程中物体关键部位的温度进行控制。 传热学基本技能: 了解概念：了解传热学课程中的基本概念，并且能够利用这些概
12
第1章 绪论
导热系数
表征材料导热性能优劣的参数，是一种物性参数，与材料 种类和温度有关。
金属 液体 气体
一维稳态导热公式：
《泰坦尼克号》
单位时间通过单位面积传递的热量称为热流密度，用字母q表 示，它与热流量 之间的关系表示为：
q Φ dt W 2 A dx m
• 考核办法：
• 平时成绩: 30% (包括：出勤15、作业15) • 期末考试: 70% (闭卷)
6
第1章 绪论
1.1 传热学的研究内容及其在科学技术和工程中的应用
1.1.1 什么是传热学 定义：研究由温差引起的热能传递规律的科学。 解释：
温差是传热学研究的推动力，热力学第二定律：“凡是有温 差存在的地方，就有热能自发地从高温物体向低温物体传递”。 热能传递规律是指单位时间内所传递的热量与物体中相应的 温度差之间的关系。 科学是指能够利用准确的数学表达式明确地描述热能传递规 律，并能利用这些知识测试、控制和优化热量传递过程。
dt W Φ A dx
tw2
0
单位时间内通过该层的导热热量与当地 的温度变化率及平板面积成正比，称为 Fourier定律(速率方程)。其中：
x
图1-2 一维稳态平板内导热
负号表示热量由高温处到低温处传递;:热流量,单位时间传递的 热量[W]; A:垂直于导热方向的截面积[m2];:导热系数(热导率) [W/(m·K)]。
大学_李椿_热学_教案
课程名称：热学授课对象：大学本科生授课学时：32学时教学目标：1. 理解热学的基本概念和原理，掌握热力学第一定律、第二定律及热力学势能等基本理论。
2. 熟悉热力学过程、热力学平衡态及热力学势等基本概念，并能应用于实际问题。
3. 掌握热力学系统在不同状态下的性质，如温度、压力、体积、内能等。
4. 培养学生的科学思维和创新能力，提高学生运用热学知识解决实际问题的能力。
教学内容：一、绪论1. 热学的起源和发展2. 热学的研究对象和方法3. 热学的学科地位和意义二、热力学基础1. 热力学第一定律：能量守恒定律2. 热力学第二定律：熵增原理3. 热力学势能：自由能、化学势等4. 热力学平衡态：温度、压力、体积、内能等状态参量三、热力学过程1. 等压过程、等体过程、等温过程、绝热过程2. 状态方程：理想气体状态方程、范德瓦尔斯方程等3. 热力学循环：卡诺循环、奥托循环、狄塞尔循环等四、热力学系统1. 热力学系统：封闭系统、开放系统、孤立系统2. 热力学势：自由能、化学势等3. 热力学平衡：热平衡、相平衡、化学平衡等五、热力学应用1. 热机：蒸汽机、内燃机、热泵等2. 热传导：傅里叶定律、热传导系数等3. 热辐射：斯特藩-玻尔兹曼定律、黑体辐射等4. 热力学在工程中的应用：制冷、空调、热力发电等教学过程：一、导入1. 结合生活实例，引入热学的基本概念，激发学生的学习兴趣。
2. 阐述热学的学科地位和意义，让学生明确学习目标。
二、讲解1. 讲解热学的基本概念、原理和公式，引导学生掌握核心知识点。
2. 通过实例分析，加深学生对热学知识的理解。
三、讨论1. 组织学生进行课堂讨论，引导学生运用所学知识解决实际问题。
2. 鼓励学生提出问题，培养学生的创新思维。
四、练习1. 布置课后习题，巩固所学知识。
2. 课堂练习，检验学生的学习效果。
五、总结1. 总结本节课的重点和难点，帮助学生梳理知识体系。
2. 提出课后学习建议，引导学生深入学习。
- 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)。
洛施密特常量
宇宙现今的年龄约为137亿年（1.6×1010年）
1年 =365×24×60×60秒≈3.1×107秒
宇宙年龄（秒）：
1.37×1010×3.1×107秒≈4.9×1017秒
4
假如有一个“超人”，他从宇宙大爆炸那一刻起与分子，则从他诞生时刻 数到现今，共数的分子数是
热学
（第二版）电子教案 杨体强 编
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社 出版
1
系统含有大量微观粒子是怎样的“大” 一摩尔物质含有的分子数：
N A6.021023个 /m ol
阿伏伽德罗常量
标准状态下，单位体积内的分子数：
n02 62 .0 .4 2 1 10 0 23 3 m -32.71025m -3
10×4.9×1017 = 4.9×1018个分子
分子的物质的量
64.0 .92110012 838.1104mol
即在137亿年中,分秒不间断地数,到目前数出万分之八点一摩尔。
5
1.热力学系统的分类
通常情况下，系统和外界之间总存在着某种形式的相互作用，包括 物质和能量的交换。根据相互作用形式，可将系统进行分类。
热力学和统计物理学，在对热现象的研究上，起到了相辅相成
的作用。
9
第一章 温度 第二章 气体分子动理论的基本概念 第三章 气体分子热运动速率和能量的统计分布律 第四章 气体内的输运过程 第五章 热力学第一定律 第六章 热力学第二定律 第七章 固体 第八章 液体 第九章 相变
10
宏观描述——热力学方法
由观察和实验总结出来的热现象规律，构成热现象的宏观理论， 叫做热力学。
微观描述——统计物理学方法
从物质的微观结构出发，即从分子、原子的运动及它们之间的
相互作用出发，用统计的方法研究热现象的规律。这个理论叫做统
计物理学。
8
热力学对热现象给出普遍和可靠的结果，并可用以验证微观理论 的正确性。
孤立系统： 与外界既不交换物质又不交换能量的系统。
系统
外界的物质、能量
封闭系统： 与外界不交换物质但可交换能量的系统。
系统
外界的能量
开放系统： 与外界既交换物质又交换能量的系统。
系统
外界的物质、能量
6
2.热学的研究内容
热学研究有关物质的热运动以及热现象的规律。 什么是热运动
组成宏观物体的大量微观粒子(分子、原子等)不停地进行着 的无规则运动。
什么是热现象
与温度有关的物理性质的变化。 热现象：是热运动的宏观表现。
热运动：是热现象的微观实质。
7
二、热学的研究方法
热力学系统不同于其他系统的一个特点是，它必须是由大量微观 粒子组成的一个整体。
针对热力学系统是由大量微观粒子组成这一个特点，热学研究在 方法上也有鲜明的特点，即有宏观描述和微观描述两种方法。
热力学方法的局限性
不能给出决定宏观热现象的微观实质。只能说明描述宏观热现 象物理量之间是怎样的关系，而不能说明为什么有这样的关系。
统计物理学能够深入热现象的本质，使热力学理论获得更深刻 的意义，给出宏观观测量的微观决定因素。
微观描述方法的局限性
它在数学计算遇到很大的困难，由此而作出简化假设（微观模型） 后所得的理论结果常与实验不能完全符合。