热传导(通用版)
harnack不等式_热传导方程_概述说明
harnack不等式热传导方程概述说明1. 引言1.1 概述在数学和物理学领域中，热传导方程是一个重要的方程模型，用于描述物质内部的热传输过程。
它在许多实际问题中具有广泛的应用，例如材料科学、地球物理学和工程等领域。
本篇文章旨在介绍热传导方程以及与之密切相关的Harnack 不等式。
1.2 文章结构本文将按照如下的结构进行组织和详细说明：- 引言：对文章主题进行概述，说明文章结构和目的。
- Harnack不等式：介绍Harnack不等式的定义、背景以及其在数学领域中的重要性和应用。
- 热传导方程：给出热传导方程的方程模型及其基本性质，并介绍相应的初边值问题和解的存在唯一性。
- 概述说明：探讨Harnack不等式与热传导方程之间的关联性，并总结基于Harnack不等式所进行的研究，同时探讨实际应用案例。
- 结论：对全文进行回顾总结并展望未来对这一领域进一步的研究和发展。
1.3 目的本文的目的是通过对热传导方程和Harnack不等式的综述，使读者了解热传导方程及其性质，并认识到Harnack不等式在这一领域中的重要作用。
同时，希望激发读者对于研究热传导方程以及利用Harnack不等式进行相关探索和实际应用的兴趣。
通过该篇论文，读者可以系统地了解研究现状，为未来工作提供参考和启示。
2. Harnack不等式:2.1 定义和背景:Harnack不等式是数学上的一个重要不等式，最早由德国数学家阿道夫·海因里希·哈纳克在19世纪末提出。
它是研究热传导方程及其解的性质时经常使用的基本工具。
热传导方程描述了物体内部温度分布随时间的演化规律，是表达多种自然现象的一种偏微分方程模型。
在研究热传导方程解的性质时，我们常常需要借助Harnack不等式来推导结论。
2.2 Harnack不等式的表述:Harnack不等式可以用下述方式进行简单陈述：设u(x, t)是满足某些正则条件的关于空间变量x和时间变量t的函数，且满足热传导方程。
《热传导》教学设计
《热传导》教学设计热传导是热能在物体内部由高温区向低温区传递的过程。
在物理学中，它是热平衡的基本概念之一，也是研究热力学和热工学的重要内容之一。
下面我将根据教学大纲和学生的实际情况，设计一个关于热传导的教学方案。
一、教学目标：1. 知识目标：了解热传导的概念和基本特征，掌握热传导的方程和计算方法。
2. 能力目标：能够运用热传导方程解决相关问题，理解热传导的应用。
3. 情感目标：培养学生的实验观察能力和实践动手能力，增强学生对科学研究和实践的兴趣。
二、教学内容：1. 热传导的概念和基本特征。
2. 热传导的方程和计算方法。
3. 热传导的应用领域。
三、教学方法：1. 探究式教学法：通过实验观察和实践操作，让学生亲自操作实验仪器，感受热传导的过程。
2. 讲授法：通过讲解热传导的基本概念、方程和应用领域，帮助学生理解和掌握相关知识。
四、教学过程设计：1. 导入活动（10分钟）：通过一个生活实例（如锅炉传热）引导学生思考热传导的过程，从而激发学生对热传导的兴趣和好奇心。
2. 知识讲解（20分钟）：a. 讲解热传导的概念和基本特征，例如：高温区向低温区传热并使物体温度达到平衡。
b. 讲解热传导的方程和计算方法，例如：热传导方程（Fourier定律）和导热系数的概念。
3. 实验操作（30分钟）：a. 分组进行实验操作，实验内容为使用导热仪测量不同材料的热传导率。
b. 指导学生按照实验步骤操作，记录实验数据，并进行数据处理和分析。
c. 引导学生发现实验现象和规律，加深对热传导特征的理解。
4. 知识总结（20分钟）：a. 让学生归纳总结热传导的特征和方程，并回答相关问题。
b. 对实验结果进行讨论和解释，加深对热传导的理解。
c. 巩固热传导的相关知识，进行知识点回顾和小测验。
5. 拓展应用（20分钟）：a. 讲解热传导在工程领域的应用，例如：热传导在材料选择和设计中的应用。
b. 分组探究热传导在日常生活中的应用，例如：散热器、冷暖气等。
热传导
傅利叶导热定律适用条件：稳定传热的条件，即传热过程中， 傅利叶导热定律适用条件：稳定传热的条件，即传热过程中， 材料在x方向上各处的 是恒定的，与时间无关， 方向上各处的T是恒定的 是常数。 材料在 方向上各处的 是恒定的，与时间无关，∆Q/∆t是常数。 是常数
非稳定传热（ 非稳定传热（物体内各处的温度随时间而变化 ） 一个与外界无热交换，本身存在温度梯度的物体， 一个与外界无热交换，本身存在温度梯度的物体，随着时间的 推移温度梯度趋于零的过程， 推移温度梯度趋于零的过程，即存在热端温度不断降低和冷端 温度不断升高，最终达到一致的平衡温度。 温度不断升高，最终达到一致的平衡温度。该物体内单位面积 上温度随时间的变化率为： 上温度随时间的变化率为： 为密度， 为恒压热容） （ρ为密度，CP为恒压热容） 为密度
1、电子导热 、 纯金属： 纯金属：导热主要靠自由电子 合金：既要考虑自由电子，又要考虑声子（晶格振动） 合金：既要考虑自由电子，又要考虑声子（晶格振动）导热的 贡献 金属中大量的自由电子可视为自由电子气。合理的近似： 金属中大量的自由电子可视为自由电子气。合理的近似：用理 自由电子气 想气体热导率公式来描述自由电子热导率 理想气体热导率表达式为： 理想气体热导率表达式为：
材料的热学性能
第四节 材料的热传导
一、概述 dT/ dT/dx（作 温度梯度） 温度梯度）
用 于
T大 具有: 较多的振动模式 较大的振动振幅 较多的声子被激发 较多的声子数 声子的热传导
子
产 生
子 声子
Q = - λ dT/dx（ dT/
度） 度）J/s.cm2 的热 .
T小 具有: 较 的振动模式 较小的振动振幅 较 的声子被激发 较 的声子数 悪多的振动模式振 悪多的振动振幅 悪多的声子被激发 悪多的声子数
5热传导(教案)苏教版科学五年级上册
①热传导的概念：
-热传导是热量通过物体从高温区域传递到低温区域的过程。
②热传导的三种方式：
-传导：热量通过物体内部原子或分子的振动传递。
-对流：热量通过流体的流动传递。
-辐射：热量通过电磁波的形式传递。
③热传导在日常生活中的应用：
-建筑：选择热传导性能好的材料，提高建筑的节能效果。
-电器：热传导元件将热量从高温区域传递到低温区域，保证电器安全运行。
五、热传导的计算和应用
1.热传导方程：热传导方程是描述热量在物体内部传递的数学模型，包括傅里叶定律和热传导系数。
2.热传导计算：通过热传导方程，可以计算物体内部的热量传递速度和温度分布，为实际工程应用提供理论依据。
3.热传导应用：热传导在建筑、电器、食品加工等领域具有广泛的应用，通过热传导计算，可以实现对热量的有效控制和利用。
5.教学软件：准备与教学内容相关的教学软件，如热传导模拟软件、热传导计算软件等。这些软件可以帮助学生更直观地了解热传导的过程和原理，提高学生的学习效果。
教学过程设计
1.导入新课（5分钟）
目标：引起学生对热传导的兴趣，激发其探索欲望。
过程：
开场提问：“你们知道热传导是什么吗？它与我们的生活有什么关系？”
2.热传导在电器中的应用：电器中的热传导元件可以将热量从高温区域传递到低温区域，保证电器的安全运行。
3.热传导在食品加工中的应用：热传导在食品加工中可以将热量传递到食品内部，实现食品的加热和烹饪。
四、热传导的实验探究
1.实验目的：通过实验探究，让学生了解热传导的基本概念和原理，掌握热传导的三种方式。
3.热传导案例分析（20分钟）
目标：通过具体案例，让学生深入了解热传导的特性和重要性。
热传导问题的通用格林函数及格林函数解
=
0 ∈边界
Si
,t
> τ (9)
i = 1 ,2 , …s
初始条件 G t =τ = δ( r - r′) ec ∈区 域 R (10 ) ,
( IV)
解得本征值
λ m
,本征函数
ρcδ( r - r′)δ( t - τ) 的内热源分布. 根据能量守恒定律 ,τ时刻区域内任一空间位置处微元
dυ温度升高所吸收的热量等于其内热源产生的热量
ρcdυ[ G t =τ - G t =τ ] = ρcδ( r - r′)δ( t - τ) dυdτ
考虑到 (6) 式得
G t =τ = δ( r - r′)
产生的温度场 ,先求点源的场 ,即先求问题 ( I) 的辅助问题 ( II) 的解 —基本解.
可以证明 ,满足辅助问题 ( II) 的格林函数 G( r , t| r′,τ) 服从如下互易关系 :
G( r , t | r′,τ) = G( r′, - τ| r , - t)
(21)
根据 (21) 式 ,将 (4) 式写成以函数 G( r′, - τ| r , - t) 表示的形式 ,为
[2 ] 陆振球. 经典和现代数学物理方程. 上海 :上 海科技出版社 ,1991 ,112 —119
Generalpurpose Green Function and Green Function Solution to Heat Conduction Problems
Hu Hanping
( Department of Thermal Science and Energy Engineering , USTC)
m
N
1 (λm
)
e
热传导
4.2.1 傅立叶定律Fourier’s Law法国数学家Fourier: 法国拿破仑时代的高级官员。
曾于1798-1801追随拿破仑去埃及。
后期致力于传热理论，1807年提交了234页的论文，但直到1822年才出版。
1822年，法国数学家傅里叶（Fourier）在实验研究基础上，发现导热基本规律——傅里叶定律23n t A Q ∂∂λd d −=式中d Q ──热传导速率，W 或J/s ；dA ──导热面积，m 2；∂t/∂n ──温度梯度，℃/m 或K/m ；λ─导热系数,W/(m·℃)或W/(m·K)。
傅里叶定律：系统中任一点的热流密度与该点的温度梯度成正比而方向相反gradtq λ−= x y z t t t q q i q j q k i j k x y zλλλ∂∂∂=++=−−−∂∂∂r u r u u r u u r u r u u r u u r4负号表示传热方向与温度梯度方向相反q Q A t n ==−d d λ∂∂λ表征材料导热性能的物性参数λ越大，导热性能越好用热通量来表示对一维稳态热传导dxdt A Q d d λ−=注：傅里叶定律只适用于各向同性材料各向同性材料：热导率在各个方向是相同的5(2) λ是分子微观运动的宏观表现,反映了物质微观粒子传递热量的特性。
4.2.2 导热系数thermal conductivityλ∂∂=−q t n/(1) λ在数值上等于单位温度梯度下的热通量。
λ= f(物质的种类、材料成分、温度、湿度、压力、密度等）导热系数与物质几何形状无关,实验测定。
6λ金属固体> λ非金属固体> λ液体> λ气体0˚C 时：C m w °•=/22.2冰λCm w °•=/551.0水λCm w °•=/0183.0蒸汽λ(3) 各种物质的导热系数; λλλ>>固相液相气相不同物质热导率的差异：构造差别、导热机理不同Jack 的死因7)1(0at +=λλ在一定温度范围内：式中λ0, λ──0℃, t ℃时的导热系数，W/(m·K)；a ──温度系数。
小学热传导实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景热传导是物理学中的一个基本概念，指的是热量在物体内部或物体间的传递过程。
为了让学生更好地理解热传导的原理，我们进行了以下实验。
二、实验目的1. 了解热传导的概念和原理。
2. 观察不同材料的热传导性能。
3. 探讨影响热传导速度的因素。
三、实验器材1. 铜棒、铁片、木棒、塑料棒、玻璃棒、酒精灯、火柴、试管夹、烧杯、热水、凡士林。
四、实验步骤1. 实验一：（1）将铜棒固定在支架上，在火柴头上蘸少许凡士林，依次粘在铜棒的三个孔上。
（2）用酒精灯加热铜棒的一端，观察火柴由被加热的一端向另一端逐渐脱落的现象。
2. 实验二：（1）用试管夹夹住铁片，在铁片上放上蜡，分别从一边或中央加热铁片，观察铁片的熔化情况。
（2）将铁丝、木棒、塑料棒、玻璃棒、铜棒同时放入装有热水的烧杯中，用手感觉不同材料传热速度的快慢。
五、实验现象1. 实验一：（1）加热铜棒时，火柴由被加热的一端向另一端逐渐脱落。
（2）加热铁片时，从一边加热的熔化速度比从中央加热的快。
2. 实验二：将不同材料放入热水中，发现铜棒传热速度最快，其次是铁片、玻璃棒、塑料棒和木棒。
六、实验结论1. 热传导是指热量在物体内部或物体间的传递过程。
2. 不同材料的热传导性能不同，铜的热传导性能最好，其次是铁、玻璃、塑料和木棒。
3. 影响热传导速度的因素包括材料的热传导性能、物体的形状和大小等。
七、实验反思本次实验让学生直观地了解了热传导的原理，提高了学生的实验操作能力和观察能力。
在实验过程中，我们发现以下问题：1. 实验过程中，部分学生操作不规范，导致实验结果不准确。
2. 实验过程中，部分学生对实验现象的描述不够准确，影响了实验结论的可靠性。
针对以上问题，我们提出以下改进措施：1. 加强实验操作规范培训，确保实验结果准确。
2. 提高学生对实验现象的观察能力和描述能力，为实验结论提供有力支持。
八、实验总结本次实验让学生通过实际操作，了解了热传导的原理，掌握了不同材料的热传导性能，为今后的学习奠定了基础。
幼儿园大班科学教案热传导
幼儿园大班科学教案热传导幼儿园大班科学教案：热传导引言：热传导是我们日常生活中一个非常常见的现象。
不同物体之间的热量传递现象，被称为热传导。
对于幼儿来说，了解热传导现象有助于培养他们的科学观察力和探索精神，同时也能帮助他们更好地理解世界。
本文将为大班幼儿科学课提供一个简单而有趣的教案，介绍热传导的基本概念、实验和活动。
一、教学目标：1. 了解热传导的概念和原理。
2. 观察和解释不同物体之间的热传导现象。
3. 培养幼儿的科学观察力、实验技能和思考能力。
二、教学准备：1. 教学用具：两个不锈钢勺子，一个木质勺子，一把塑料勺子，一把冰块，热水，手套，一本插图丰富的儿童科普书籍。
2. 实验准备：将不锈钢勺子放入热水中加热，准备一个室外活动场地。
三、教学过程：1. 导入：借助插图或图片，向幼儿展示不同物体之间的热传导现象，例如将铁勺子放在火上变热的过程。
同学们为什么觉得铁勺子会变热呢？2. 引发思考：与幼儿进行互动讨论，引导他们思考为什么物体会变热，从而引出热传导的概念。
鼓励幼儿提出自己的想法和解释。
3. 概念讲解：简单介绍热传导的概念和原理。
解释热量是如何从热的物体传递到冷的物体的，引导幼儿理解热传导是一种能量传递的过程。
4. 实验演示：将一个不锈钢勺子放入热水中加热一段时间，然后取出用手触摸，让幼儿观察和感受。
接着将一个木质勺子和一个塑料勺子依次放入热水中加热，要求幼儿做同样的观察。
5. 实验讨论：引导幼儿观察不同材质勺子在加热后的差异，并问他们知道为什么不锈钢勺子变得更热吗？为什么木质勺子感觉不太热呢？6. 总结：总结热传导的概念和现象，并确保幼儿对热传导的基本原理有所理解。
帮助幼儿认识到热传导是日常生活中普遍存在的现象。
7. 拓展活动：- 将幼儿分成小组，让他们带来不同的物体，观察并记录物体在不同环境中的热传导现象。
例如，将同样大小的金属和塑料块放在冰箱里一段时间后取出，观察两者的温度差异。
- 带幼儿走出教室，到室外的操场上进行活动。
《热传导》ppt课件
烙饼 糖炒栗子
6 生活中的热传导
§生活中有许多热传导的事例，你能说说它们的传热过程吗？
电烙铁作画
电烙铁通电后温度升高， 把热传递给与其接触的木 板，接触点的木板受热后 颜色发生改变，利用这种 颜色变化完成作品。
总结
热传导
定义 方向
生活中的例子
热可以从物体的某一部分传递到另一部分，也可以通过接触，从一 个物体传递给另一个物体，这种传热方式叫作热传导。
6 生活中的热传导
§生活中有许多热传导的事例，你能说说它们的传热过程吗？
冷敷或热敷
冷敷是皮肤将热传递给布包里 的冰块，皮肤温度降低，从而 减慢血液循环；热敷是布包将 热传递给皮肤，皮肤温度升高， 从而加快血液循环。
6 生活中的热传导
§生活中有许多热传导的事例，你能说说它们的传热过程吗？
吹头发
电吹风通电后将吹出气体的 热传递给头发，头发温度升 高 ；另外电吹风吹出气体， 加速了空气流动。这两个因 素共同作用，使头发上的水 快速蒸发。
热传导时，热总是从温度较高处传到温度较低处。
6 生活中的热传导
§生活中有许多热传导的事例，你能说说它们的传热过程吗？
烙饼
火将热传递给锅面，饼 与锅面接触，锅面再将 吸收的热传递给饼， 饼 受热变熟了。
6 生活中的热传导
§生活中有许多热传导的事例，你能说说它们的传热过程吗？
量体温
人体将热传递给体温计 的感温探头，感温探头 变热，直到与人体温度 相同，热传导就会停止。 此时体温计上显示的温 度就是人体温度。
3 研究热在金属中的传(活动手册P4)
4 研究热的传递
玻璃杯里的热水温度 会怎样变 化 ？ 水槽 中的冷水温度又会怎 样变化 ？
《热传导》课件(32张PPT)
新知导入
有一首非常优美的小诗，读完后，你领悟到其中的道理了吗？
太阳把温暖传给了土壤， 土壤把温暖传给了种子； 太阳把温暖传给了小溪， 小溪把温暖传给了鱼儿； 太阳把温暖传给了空气， 空气把温暖传给了你我。 ……
道理：热会传递。
交流
一、热传导现象
卖火柴的小女孩在圣诞之夜又饥又 饿，微弱的火光不能抵御寒冷，最 后悲惨死去。
熨衣服时，加热 电熨斗的金属底 板，金属底板的 热量传递给与其 接触的衣服，使 衣服变热，变得 平整。
炒板栗时，沙子吸 收大量的热量，再 把热均匀地传给板 栗，板栗很快就被 炒熟了。
交流
像这样的事例 还有哪些？
动手
二、热传导实验
1.研究热在金属中的传递方向
实验材料：铁片、酒精灯、铁架台、火柴、凡士林、塑料片〔小勺〕
吹头发
电吹风产生的热传递给头发，头发温度升高 ； 另外电吹风吹出气体，加速空气流动。这两个 因素共同作用，使头发上的水快速蒸发。
交流
电烙铁作画
电烙铁通电后被加热，烙 铁把热传递给与其接触的 木板，接触点的木板受热 颜色发生改变，利用这种 颜色变化完成作品。
课堂练习
1.以下事例可以用热传导解释的是〔 C 〕 A.天冷多穿，天热少穿 B.冰棍箱用棉被蒙住 C.洗个热水澡
2.一个物体受热后，热的传递方向是〔 A 〕 A.向四周传递 B.沿直线从一端向另一端传递 C.无法确定，需根据具体情况而定
课堂练习
3.以下热传导过程不正确的选项是B 〔 〕 A.电熨斗金属底板→衣服 B.冰块→纱布→皮肤 C.水槽热水→玻璃杯→杯里的冷水
4.热传导的速度描述正确的一项为哪一A 项〔 〕
不同物体：一物体→另一物体
《热传导》 讲义
《热传导》讲义一、热传导的基本概念热传导，简单来说，就是由于温度差引起的热能传递现象。
当物体的不同部分存在温度差异时，热能就会从高温部分向低温部分转移。
这是自然界中一种常见且重要的热传递方式。
想象一下，在寒冷的冬天，我们握住一杯热咖啡。
手会逐渐感到温暖，这就是热传导在起作用。
热咖啡的热能通过杯子传递到我们的手上，使得手的温度升高。
二、热传导的基本原理热传导的发生基于热力学的基本原理。
热总是从高温区域向低温区域流动，以达到热力学平衡状态。
在微观层面上，热传导是通过分子或原子的热运动和相互碰撞来实现的。
当物体的一部分分子具有较高的能量（即温度较高）时，它们会与邻近温度较低的分子发生碰撞和能量交换。
这样，热能就逐渐从高温区域传递到低温区域。
热传导的速率取决于多个因素，其中最重要的是物体的导热系数、温度差以及物体的几何形状和尺寸。
导热系数是衡量物质导热能力的一个重要参数。
不同的物质具有不同的导热系数。
例如，金属通常具有较高的导热系数，所以它们能够迅速传导热量；而空气、塑料等物质的导热系数较低，热传导的速度相对较慢。
三、热传导的数学表达式为了定量描述热传导现象，科学家们推导出了热传导的数学表达式——傅里叶定律。
傅里叶定律指出：在单位时间内通过垂直于热流方向的单位面积的热量，与温度梯度成正比，其比例系数就是导热系数。
数学表达式为：Q ＝ kA(dT/dx)其中，Q 表示热流量（单位时间内传递的热量），k 是导热系数，A 是传热面积，dT/dx 是温度梯度（温度在空间上的变化率）。
这个定律为我们计算热传导过程中的热量传递提供了重要的理论依据。
四、常见材料的热传导性能在实际生活和工程应用中，了解不同材料的热传导性能是非常重要的。
金属材料，如铜、铝、银等，具有良好的导热性能。
这使得它们在需要高效传热的场合，如散热器、热交换器等中得到广泛应用。
非金属材料的导热性能则差异较大。
例如，陶瓷材料一般具有较低的导热系数，而一些特殊的合成材料，如石墨，却具有较好的导热性。
小学科学学年小学四年级科学上册_热传导
小学科学学年小学四年级科学上册_热传导热传导是物体之间传递热量的一种方式。
在我们日常生活中，我们经常会遇到热传导的现象。
热传导不需要介质的存在，它可以在实体物质中传递热量。
在小学四年级科学上册中，我们将学习关于热传导的概念、原理和一些实际应用。
首先，让我们了解一下热传导的概念。
热传导是指物体内部的分子和原子之间通过碰撞和振动传递热能的过程。
当物体的一部分受热，其内部的分子和原子会更加活跃，产生更多的振动和碰撞，从而将热量传递给周围。
这样，热量就通过物体内部的分子和原子传递了出去。
热传导的原理是基于分子和原子的运动。
在物体的内部，分子和原子不停地进行热运动。
当物体的一部分受热时，热能将传递给周围的分子和原子。
这些分子和原子的增加的动能会引发更多的振动和碰撞，从而传递热量。
这样，热量会从高温区域流向低温区域，直到达到热平衡。
在日常生活中，热传导有许多实际应用。
我们经常使用的锅碗瓢盆就是通过热传导来加热食物。
当我们将锅放在火上时，火的热量会通过锅底的分子传递给食物，从而使其加热。
此外，在寒冷的冬天，我们会使用暖气设备或电热毯来取暖。
这些设备会通过热传导将热能传递给周围的空气，从而提供舒适的温暖。
为了更好地理解热传导，我们可以进行一些简单的实验。
首先，我们需要准备一些材料，如铜棒、铁棒、木棒和塑料棒。
然后，我们可以通过将一个端点加热，观察整个棒的变化。
我们会发现，铜棒和铁棒的另一端会更快地变热，说明它们的热传导性能较好。
与此相反，木棒和塑料棒的另一端变热较慢，说明它们的热传导性能较差。
在学习热传导的过程中，我们还需要了解一些常见的热传导材料。
不同的材料具有不同的热传导性能。
金属材料，如铜、铝和铁，具有很好的热传导性能。
这也是为什么我们经常使用金属做热导材料的原因。
与此相比，木材和塑料等绝缘材料的热传导性能较差，所以它们常被用作隔热材料。
在科学课上，我们还可以进行一些有趣的实验来帮助我们更好地理解热传导。
传热之热传导PPT课件
方向：垂直于等温面，沿 温度增加的方向， 与热量传递的方向 相反
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热传导
热传导的基本概念和定律
傅立叶定律 热传导的基本定律，表示单位时间内传导的热量与温
度梯度及垂直热流方向的截面积成正比
传热方向和温度梯度相反
导热速率 W
dQ dA t
x
导热面积
温度梯度
物质热导率
m2
W/m•K ➢ 物质的物理性质之一，λ越大,导热越快，导热性能越好
热传导
通过平壁的定态热传导
例 某炉膛由三种材料的平砖构成，内层为耐火砖，厚度为150 mm；中间层为绝热层砖，厚度
为130 mm；外层为普通砖，厚度为230 mm。已知炉内外壁表面温度分别为900 ℃和40 ℃，
求耐火砖与绝热砖之间的温度。（热导率w/(m•℃),：耐火砖1.15，绝热砖0.15，普通砖0.8）
解 示意图如图所示
Q1 Q
900 ℃
t1 t2
t1 t4
b1
b1 b2 b3
40 ℃
1A 1A 2 A 3 A
b1=150 mm
b3=230 mm
b2=130 mm
等号两侧消去A， 代入数据得
t2 812.70C
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热传导
通过圆筒壁的定态热传导
L
dQ dA t
x
模型条件：1. 定态传热，即传热速率为常数，但热通量变化； 2. 圆筒壁长L，内外径为r1、r2； 3. 内外壁温度恒定，分别为t1、t2.
本章章节
第一节 概述（重点） 第二节 热传导（重点） 第三节 对流传热（重点） 第四节 传热过程计算（重点） 第五节 对流传热系数经验关联式 第六节 辐射传热 第七节 换热器
《热传导》说课稿(全国获奖实验说课案例)
《热传导》说课稿一、使用教材上海科学教育出版社《自然》小学三年级第一学期第七单元“热传递与热胀冷缩"第一课时。
2、实验器材学生实验器材：涂有感温变色油墨的铝棒、铁棒、陶瓷棒、木棒、铁架台（带铁夹）、酒精灯、火柴、透明塑料杯、保温杯、打孔的塑料盖、实验任务单等。
演示实验器材：涂有感温变色油墨的铝片、酒精灯、火柴、铁架台（带铁夹）等。
3、实验创新要点/改进要点（一）实验创新要点传统热传导实验大多利用凡士林粘上火柴棒,通过观察火柴棒掉落的顺序来观察热传递的过程。
实验操作对于小学生而言比较复杂，所用凡士林量的多少也影响实验成功率。
有老师制作了蜡烛小圈挂在金属材料上，通过观察蜡烛的融化看到热传递的过程，简化了学生的操作，但是老师在准备实验材料时比较繁琐，实验过程中难免有蜡油的滴落。
有一次偶然的机会，我看到一种感温变色杯子，倒入热水，杯子外壁颜色会发生变化，其中用到就是感温变色油墨。
于是，我尝试把感温变色油墨运用到热传导的教学中。
实验中，利用感温变色油墨有多个变色温度，采用43回感温油墨，可轻松、方便的让学生观察酒精灯加热金属棒、金属片等材料时热传导的过程；而当比较不同材料传热本领实验时，采用280感温油墨，涂抹在不同金属和非金属材料表面，借助热水就能看到各种材料热传导快慢，操作简单，现象易见，还突破了传统实验只能针对金属材料开展探究的局限。
利用感温变色油墨代替传统的火柴棒，实验稳定性强，温度降低油墨恢复原色，实验材料可以反复使用，能使教师准备实验器材轻松方便，减轻教师实验准备的负担。
（二）实验改进要点“探究热传导特点”实验中，本节课的教学设计采用的是涂油墨点的方法，也可以根据不同教学设计的需要灵活选择感温变色油墨的涂画方法。
“探究不同材料的传热本领”实验中，采用的是280变色的感温油墨，如果天气热，气温接近或高于28回的情况下开展教学，需要选用变色温度更高一些的感温油墨。
感温变色油墨有多种颜色，在实验中采用什么颜色对比效果最佳，有待研究。
小学物理教案：认识热传导的过程
小学物理教案：认识热传导的过程一、引言热传导是物理学中非常重要的概念，也是小学物理教育中的重点内容之一。
通过认识和了解热传导的过程，孩子们能够更好地理解热量在材料中如何传递，并为日常生活中的实际问题提供解决思路。
本教案将详细介绍如何向小学生介绍热传导的过程，以及相关实验和活动。
二、认识热传导1. 简单定义：热传导是指热量从温度较高的物体传递到温度较低的物体的过程。
2. 了解原子与分子：讲解原子与分子是所有物质都由微粒组成，它们通过不断运动发生碰撞来传递能量。
3. 介绍固体、液体和气体：比较不同状态下热传导特点，重点关注固体因为它是日常生活中最常见材料。
三、实验探究：探索热传导1. 实验目标：通过简单实验观察材料对热量的不同传递方式。
2. 实验准备：a) 材料：金属勺子、木质勺子、塑料勺子。
b) 热量源：开水。
c) 计时工具：计时器或手表。
3. 实验步骤：a) 将金属勺子、木质勺子和塑料勺子的一端分别放入热水中。
b) 使用计时器计算每个材料中热量传递所需的时间。
4. 实验记录与结果：a) 记录每个材料中热量传递所需的时间。
b）观察和比较不同材料的传热速度，得出结论。
四、活动推广：应用热传导1. 活动目的：通过实际活动让孩子更深入理解热传导，并将其运用于日常生活中。
2. 活动1：保温杯设计比赛a) 孩子们分组设计不同形状和材质的杯子，测试保温效果，观察传热速度，最后做出结论。
b) 引导问题：为什么有些杯子可以保持水温更长时间？3. 活动2：隔热手套制作a）孩子们使用不同绝缘材料制作隔热手套，并进行测试比较，看哪种材料对热量传递的影响更小。
b) 引导问题：为什么有些材料能够阻止热量的传递？4. 活动3：探索传导材料a）孩子们带来不同材质的常见物品，观察它们在加热后是否会导致其他物体变热。
b）引导问题：为什么有些物质会比其他物质更容易传递热量？五、回顾与总结通过本教案中的介绍、实验和活动，小学生可以初步了解和认识热传导的过程。
小学科学热传导(配套课件)学年五年级上册科学小学学霸速记苏教版
小学科学热传导（配套课件）学年五年级上册科学小学学霸速记苏教版热传导是小学科学课程中的重要内容之一，也是学生在学习科学时需要掌握的基本知识。
在学年五年级上册科学课程中，热传导是一个重要的主题，需要学生了解热的传导方式、热传导的过程和特点，并能够应用所学知识解决实际问题。
热传导是指物体间由高温区到低温区传递热量的过程。
根据热传导的方式不同，可以分为三种方式：导热、对流和辐射。
首先，导热是物体内部传热传导的方式。
我们可以用实验来观察导热现象。
拿一根金属棍子的一端放入火焰中受热，过一段时间，我们会发现金属棍子的另一端也变热了。
这就是因为热量沿着金属棍子从高温区向低温区传导，即发生了导热现象。
金属是一种导热性能较好的物质，所以导热很迅速。
其次，对流是指流体内外部传热传导的方式。
我们可以通过实验来观察对流现象。
将一杯冷水放在太阳下暴晒，水中的冷热会发生对流，从而使水温升高。
这是因为液体在受热时，热胀冷缩，而使得热量产生上升的运动，从而实现了传热。
所以对流是一种通过流体内部运动使热量传递的方式。
最后，辐射是指热能以电磁波的形式传播的方式。
我们可以通过实验来观察辐射现象。
将一块冰放在室温下，我们会发现冰慢慢融化。
这是因为室温会发出辐射热能，这些热能进入冰中使其温度升高，最终导致融化。
所以辐射是通过电磁波形式传递热能的一种方式。
除了了解热传导的方式，学生还要了解热传导的过程和特点。
热传导的过程是从高温区向低温区传输热能，并且这个过程不需要介质参与。
而热传导的特点则是高温区的能量减少，而低温区的能量增加。
在实际生活中，我们可以应用所学的热传导知识解决一些问题。
例如，我们可以通过选择合适的材料来降低能量的传导。
在夏天，我们可以选择穿着透气的衣服，因为透气性好的材料热传导较差，可以减少热能的传递，让我们感觉更凉爽。
而在冬天，我们可以选择穿着保暖的羽绒服，因为羽绒服内部有很多空气，而空气是一种较差的导热材料，可以防止热量的传递。
热传导PPT课件
负号表示热量向低温处传递，常数λ称为热导率（或导热系数）
热导率：材料传输热量的能力的表征参数。指单位温度梯度下，
单位时间内通过单位垂直面积的热量，所以其单位为W/(m•K)
或J/(m•s•K)
.
3
傅利叶导热定律适用条件：稳定传热的条件，即传热过程中， 材料在x方向上各处的T是恒定的，与时间无关，ΔQ/Δt是常数。
.
7
.
8
2、声子热导
从晶格格波的声子理论可知，热传导过程 ------声子从高浓度区域到低浓度区域的扩散过程。
热阻：声子扩散过程中的各种散射。
根据气体热传导的经典分子动力学，热传导系数 λ ：
1 c l 3
cV：单位体积气体分子的比热------单位体积中声子的比热； v ：气体分子的运动速度------声子的运动速度； l：气体分子的平均自由程------声子的平均自由程。
• 化学组成复杂的固体 具有小的热传导系数
如MgO,Al2O3和 MgAl2O4结构一样，而 MgAl2O4的热传导系数 低，2Al2O33SiO2莫来 石比尖晶石更小。
• 晶体是置换型固溶体， 非计量化合物时，热传 导系数降低。
0 20 40 60 MgO 体积分数
80 100 NiO
.
22
思考题：陶瓷、聚合物的导热情 况如何？
➢ 非稳定传热（物体内各处的温度随时间而变化 ） 一个与外界无热交换，本身存在温度梯度的物体，随着时间的 推移温度梯度趋于零的过程，即存在热端温度不断降低和冷端 温度不断升高，最终达到一致的平衡温度。该物体内单位面积 上温度随时间的变化率为：
（ρ为密度，CP为恒压热容）
.
4
二、热传导的物理机制
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第二节
对流换热
概念
当温度不同的各部分流体之间产生 宏观的相对运动时，各部分流体因相互 掺混所引起的热量传递过程，称为热对 流。流动着的流体与其相接触的固体壁 面之间的热量传递过程称为对流换热。
第二节
对流换热
对流换热时，流体内部各部分流体 之间存在热对流，并同时伴随有热传导， 这是因为微观粒子的热运动总是存在的； 在靠近固体壁面处，因流体的黏性力作 用，紧贴壁面薄层流体的流速为零，该 薄层流体与壁面之间只能通过导热方式 进行热量交换。因此，对流换热是热对 流和热传导综合作用的结果。
W
R (A) 导热面积为A时导热热阻 C W
q
Q A
t w1 t w 2
t w1 t w 2
t w1 t w 2 r
W
m
2
r 单位面积上导热热阻 m C W
2
大平壁导热
多层平壁
Q aS (t w t f )
第一节
导热
温度场（Temperature field） 某时刻空间所有各点温度分布的总称 温度场是时间和空间的函数，即：
t f ( x , y , z , )
第一节
导热
如果物体内各点的温度在温度不随时间 而变，称为稳态温度场。
若物体内的温度分布随时间变化，则为 非稳态温度场。
第一节
第三节
辐射换热
概念
辐射是指物体通过发射电磁波向外 传递能量的现象。一般，若电磁波的波 长在0.1～1000／μ m之间，则称为热辐 射。 物体在向外发射热辐射的同时，又 要接收周围物体投射到它表面上的热辐 射能，并将其转变为热能而吸收。通过 热辐射方式交换热量的过程称辐射换热。
第三节
辐射换热
特点 辐射换热与导热、对流换热的主要 不同点就是换热是物体（或物质）之间 不接触。
第三节
辐射换热
单位时间内射到物体单位面积上 的总能量，称为投射辐射Ee。其 中一部分被吸收，称为吸收辐射 Ea；一部分被物体反射出去，称 为反射辐射Er；其余部分则穿透 过物体，称为透射辐射Ed。按能 量守恒定律得：
现在研究外界热辐射的能量投射到某一物 体表面的情况。
Ee
n
Er
Ea
Ed
Ea Er Ed Ee
第三节
辐射换热
以总能量Ee通除全式，并分别由A、R、D表 示各项比值，则得 A+R+D=1
A:物体的吸收率; R:物体的反射率; D:物体的投射率;
第三节辐射换热源自R=1的物体称为白体； D =1的物体称为透热体； A=1表明落到物体表面上的辐射能被物体 全部吸收，这种物体称为黑体；黑体不 仅吸收能力最大，且与同温度的物体相 比，其辐射能力也最大。
第二节
对流换热
流体有相变时的对流换热 1、沸腾换热：指工质通过气泡运动 带走热量，并使其冷却的一种传热方式
大容器饱和沸腾曲线 通过对水在一个大气压（1.013×105Pa） 下的大容器饱和沸腾换热过程的实验观 察，可以画出下图所示的曲线，称为饱 和沸腾曲线。曲线的横坐标为加热面的 过热度；纵坐标为热流密度。
导热
在有温差存在的物体内，若将其温度 相同的点连接起来，则会形成一个等 温面。等温面可以是曲线、平面或封 闭的圆环面。等温面上各点的温度均 相等，只有穿过等温面时才会有温度 改变。将等温面法线方向上的温度变
dt
化率称为温度梯度，用
dx
表示。
第一节
导热
傅立叶定律及热导率
傅立叶定律以微分形式给出了导热体内热流量与温 度梯度的关系，即： dt q dx
备。
按其工作原理，火电厂中的换热器一
般可分为混合式、表面式和再生式三类。
第四节
传热过程与换热器
第四节
传热过程与换热器
第四节
传热过程与换热器
2、换热器内冷热流体的相对流向
流体在换热器内的相对流向
（a）顺流；（b）逆流；（c）平行混合流；（d）一次交叉流；
（e）顺流交叉流；（f）逆流交叉流；（g）、（h）混合流交叉流
一般情况下传热过程均是这几种方式的综合结果。
什么是导热？
当物体内部或相互接触的物体间存在温度差时，热量从高温 处传到低温处的过程称为导热或热传导。
什么是对流换热？
流动着的流体与其相接触的固体壁面之间的热量传递过程称 为对流换热。
什么是辐射换热？
物体在向外发射热辐射的同时，又要接收周围物体投射到它 表面上的热辐射能，并将其转变为热能而吸收。通过热辐射方式 交换热量的过程称辐射换热。
第四节
传热过程与换热器
2）．削弱传热 削弱传热一般用于减少热力设备及 热力管道对环境的散热，且通过敷设隔 热层的办法来实现 石棉、珍珠岩、矿渣棉等各类制品， 是电厂中广泛采用的隔热保温材料
谢谢观看
第三节
辐射换热
热辐射的基本定律 1.斯尔潘-波尔兹曼定律:黑体的辐射力与 热力学温度的四次方成正比。（解决了 黑体辐射力的计算。） ２.基尔霍夫定律:在热平衡的条件下实际 物体的吸收率在数值上等于该物体的黑 度。（解决了实际物体吸收率的计算）
第四节
传热过程与换热器
换热器
1、类型。
换热器是实现冷热流体热量交换的设
tw t f 1
Q
aS t w1 t w 4
1 1S
2 2 S
3 3 S
Q=温差除以热阻之和
q Q S t w1 t w 4
1 1
2 2
3 3
第一节
导热
Q t R
导热量
热阻→热流量 在导热分析计算中，热阻的概念 是很重要的。掌握了不同物体的导热 热阻，也就能计算这些物体的热流量。
3.流体的物理性质
h ( 流体内部和流体与壁面
间导热热阻小 )
、 c h ( 单位体积流体能携带更
多能量 )
h ( 有碍流体流动、不利于
热对流 )
第二节
对流换热
⒋几何因素的影响
壁面几何形状、大小，流体与固体 热接触的相对位置等对对流换热的影响。
⒌流体有无相变
h相变 h单相
第二节
对流换热
对流换热量的计算 牛顿冷却公式：
Q aS ( t w t f )
tw t f 1 aS
第二节
对流换热
对流换热量按牛顿冷却定律计算，但式 中的表面传热系数难以确定，要考虑到 诸多因素影响。表面传热系数的计算步 骤是，首先选择试验关联式；确定Nu准 则；根据Nu定义式，求解表面传热系数ą。
第四节
传热过程与换热器
2、换热器内冷热流体的相对流向
流体在换热器内的沿程温度变化 （a）逆流 （b）顺流
第四节
1）．强化传热
传热过程与换热器
3、传热的强化和削弱
强化传热即为根据传热学的基本原 理设法增强传热过程的传热效果，其目 的在于使一定的换热设备获得较大的传 热量，或在一定的传热量要求下使所需 的传热面积最小，设备成本最低
第三章
热传递的基本原理
摘要
传热学是研究热能传递规律的学科。温差的存 在，必然会引起热量从高温物体向低温物体进 行传递。 火电厂的生产过程和传热过程联系密切。 热量传递的基本方式有导热、对流换热和辐射 换热。一般情况下传热过程均是这几种方式的 综合结果。
热量传递的基本方式
导热
对流换热
辐射换热
第二节
对流换热
t tw ts
第二节
对流换热
2、 凝结换热 当蒸汽与低于其相应压力下的饱 和温度的壁面接触时，将发生凝结过程。 凝结时蒸汽释放出汽化潜热并传递给固 体壁称凝结换热过程。
分为膜状凝结、珠状凝结 液膜的导热热阻成为膜状凝结换热的主要阻力 不凝结气体——附加热阻（凝汽器设有抽气系统） 排除凝结液、减小液膜厚度——强化膜状凝结换热
第二节
对流换热
第二节
对流换热
h强制 h 自然
▲对流换热的主要影响因素
1.流动的起因
2.流体的流态
wd
h 紊流 h 层流
当Re<2320时为稳定层流； Re>10000时为旺盛紊流 ； 2320<Re<10000时则为流 态不 确定的过渡阶段。
Re
wd
第二节
对流换热
第一节
导热
概念
当物体内部或相互接触的物体间存在 温度差时，热量从高温处传到低温处的过 程称为导热或热传导。
第一节
导热
气体的导热：通过其处于杂乱无章运动中的分子间的 碰撞，进行能量的交换而实现导热。 固体的导热：主要是通过材料晶格的热振动波以及自 由电子的迁移来实现的。 液体的导热：在液体介电质中，热量的转移是依靠弹 性波的作用。 在金属内部则依靠自由电子的运动，而对于非金 属则主要通过晶格的热振动波进行热量的传递。
第二节
对流换热
分类
强制对流换热 自然对流换热 与固体表面相接触流体的流动，如 果是在风机或泵等所提供的外力推动下 形成的，称为强制对流换热； 如果是由于流体内部各部分之间密 度不同所引起的，称自然对流换热。
第二节
对流换热
单相介质对流换热 相变对流换热
被壁面加热或冷却的流体未发生相 变，称为单相介质的对流换热；否则称 为有相变的对流换热，如蒸汽凝结或液 体沸腾等。