人们都知道热传导有三种形式
热传导和导热系数的应用
导热系数在传热设计中的应用
导热系数在建筑领域的应用：保温、隔热、节能 导热系数在电子设备中的应用：散热设计、防止过热 导热系数在航空航天领域的应用：轻质、高效的隔热材料 导热系数在汽车工业中的应用：发动机散热、座椅加热等
Hale Waihona Puke 导热系数在能源利用和节能领域的应用
热力发电：导热系数是影响热力发电效率的关键因素，通过提高导热系数可以提高热力发电效 率。
06
导热系数在工程实践中 的案例分析
导热系数在建筑保温设计中的应用案例
案例介绍：某建筑采用导热系数较低的材料进行保温设计，有效降低了能耗。
案例分析：通过导热系数的计算，选择合适的保温材料，实现建筑节能。
案例结论：导热系数在建筑保温设计中具有重要意义，能够提高建筑的能源利用效率和 舒适度。
案例应用：在实际工程中，导热系数是保温材料选择的重要依据，对于建筑节能具有重 要意义。
02 热传导的基本原理
热传导的定义
热传导是热量在物质内部从高温区域向低温区域传递的过程。 热传导可以通过物质的分子、原子或电子的运动来实现。 热传导的速率与物质的导热系数、温度梯度以及热阻有关。 热传导是三种基本传热方式之一，另外两种是热对流和热辐射。
热传导的物理机制
热传导是热量从高温区域向低温区域传递的过程 热传导的基本原理基于分子热运动和热能传递 热传导的速率与材料导热系数成正比 热传导的物理机制包括热辐射、热对流和热传导三种形式
05
导热系数的测量与计算 方法
导热系数的测量方法
稳态法：通过测量材料两边的温度差和热流量，计算导热系数
非稳态法：利用加热装置使材料内部产生温度梯度，通过测量温度随时间的变化来计算导热系 数
瞬态法：利用加热装置快速加热材料，通过测量材料表面温度随时间的变化来计算导热系数
《热的传递方式》科学教学PPT课件(2篇)
在研究液体对流时,利用材料超市中材料的提示,让学生自行探索液体 热对流的规律。 学生在设计实验的过程中势必会遇到如何看见水的流动 的问题。在第一课中,学生就已经在教师的指导下知道如何借助材料观察 一些不容易看到的现象,所以学生完全可以根据自己的“兴趣”,结合所学 设计出实验方案。 这正是培养学生实验能力的良好契机,放手让学生独立 探究,增加学生之间交流的途径,相互启发。
新知讲解
资料卡
空气受热以后，体积膨胀变轻，就会向上 升，而周围的冷空气比热空气的密度大， 就会流动过来补充，然后受热之后再向上 升……这样循环往复，整个房间的空气都 会变热。 热的这种传递方式叫热对流。 水和空气一样，都是可以流动的物体，所 以热对流也是热在水中的主要传递方式。
新知讲解
在生活中，我们发现过这样的热对流 现象吗？
一、说教材
《热的传递方式》是大象版最新版科学五年级上册第一单元第2课。 本课继续沿用冰淇淋融化的问题情境，从太阳下的冰淇淋融化得更快 这一现象，引发学生对“太阳是如何把热传递到地球上的”这一问题 的兴趣，培养问题意识,激发研究兴趣。接着利用灯泡发热体验热传递 的感受，体会热辐射的传热特征,初步认识太阳把热传递到地球表面的 方式。
回忆家里煮汤圆时，在加热过程中 汤圆的运动情况。
新知讲解
热传递方式包括:热传导、热对流、热辐射三种。 热不接触物体从热源直接散发出去的方式叫热辐射； 热在液体和气体内部通过流动传递的方式叫热对流； 热通过相互接触从温度高的物体传向温度低的物体， 或者从物体温度高的部分传向温度低的部分的方式叫 热传导。
我是不是可以理解为水在加热过程中会流动? 如果是这样,那么木屑会怎样变化? 学生交流：水会带动木屑一起运动,我们就能根据木屑的运动方向判断水 的运动方向。
热传导的方式
热传导的方式热传导是热量在物质之间传递的过程。
对于我们日常生活中的许多活动和现象，了解热量传导的方式非常重要。
本文将介绍热量传导的基本知识，包括传导的方式、如何减少传导等。
热传导的方式主要有三种：传导、对流和辐射。
首先，我们来了解传导。
传导是热量通过直接接触物质的方式传递。
当物体的一部分受热时，其分子会迅速运动并与周围分子发生碰撞。
这些碰撞会将能量传递给周围的分子，在相邻区域形成温度梯度。
热量会从高温区域传递到低温区域，直到形成一个热平衡。
金属是一个很好的导体，因为金属中的电子能够快速传递热量。
除了传导，对流也是热量传递的重要方式。
对流是热量通过流动的液体或气体传递。
当物质受热时，它的密度减小，上升；冷却时，密度增加，下降。
这种上升和下降的运动形成了对流循环。
例如，当我们在热水中放一根木棒时，水会被加热并上升，而冷水会下降。
这样，热量就通过对流传递了。
最后，辐射是热量传递的第三种方式。
辐射是指热量以电磁波的形式传递，不需要介质做媒介。
这是因为热量是由物体的分子振动或电子跃迁引起的。
当物体受热时，分子会变得更加活跃，从而产生电磁波。
举个例子，太阳可以通过真空传递热量，这是因为辐射是一种不需要媒介的方式。
除了了解热传导的方式，我们还可以尝试一些方法来减少热传导。
减少热传导是提高热效率和节能的关键。
一个常见的方法是使用绝缘材料来减少传导。
绝缘材料具有较低的热导率，可以有效地阻挡热量的传递。
常见的绝缘材料包括岩棉、泡沫塑料和玻璃纤维。
使用这些材料来隔热墙体和屋顶可以减少室内外温度差异，提高家庭的能源效率。
此外，使用窗帘、百叶窗或隔热膜也可以减少对辐射的散热。
这些材料可以有效地反射或减弱辐射的热量，从而减少热量的传递。
窗帘和隔热膜通常使用金属薄膜来实现这种功能。
金属具有良好的反射性能，可以有效地减少辐射传导。
此外，我们还可以通过使用隔热材料来减少对流的传导。
隔热材料可以减缓空气或液体的流动，从而减少热量的传递。
简述物体传递热的方式
简述物体传递热的方式
物体传递热的方式主要包括三种：导热、对流和辐射。
1. 导热：导热是指热量通过物体内部的分子或原子的碰撞传递。当物体的一部分受热后， 其分子或原子会获得更多的能量，然后通过与相邻分子或原子的碰撞传递能量，使整个物体 逐渐均匀升温。导热主要发生在固体和液体中，因为固体和液体的分子或原子之间有较强的 相互作用力。
2. 对流：对流是指通过流体的运动将热量传递的方式。当流体受热后，其密度减小，从而 形成上升的热流，同时冷流下沉。这种流动可以通过自然对流（如热气上升）或强迫对流（ 如风扇吹风）来实现。对流主要发生在气体和液体中，因为气体和液体具有流动性。
简述物体传递热的方式
3. 辐射：辐射是指热量以电磁波的形式通过空气或真空传递。热辐射是由物体的温度决定 的，温度越高，辐射的能量越大。辐射可以在真空中传播，因此在没有传导或对流的情况下 ，也可以传递热量。辐射可以通过热辐射（如太阳辐射）或热辐射器（如电炉）来实现。
湘科版小学科学五年级上册第五单元《热的传递》课程设计
湘科版小学科学五年级上册第五单元《热的传递》课程设计第一课热传导一、教学目标1.科学知识知道热从物体温度高的部分传到温度低的部分，或者从温度高的物体传到温度低的物体，这种传热方式称为热传导。
2.科学探究针对生活中的热传导现象提出问题，作出假设，并能用金属棒、金属片、两杯温差较大的水进行实验，观察热的传递过程进行求证。
3.科学态度、STSE对热传递现象有探究兴趣，积极完成探究任务，以观察到的事实为依据进行判断，善于总结发现规律，乐于合作与分享。
二、教学准备教师准备：金属勺、烧杯、热水、冷水、凡士林、火柴棒、金属棒、酒精灯、圆的金属片、铁架台、温度计等，教学课件。
学生准备：记录笔、活动手册。
三、教学时间1课时四、教学过程（一）教学导入（1）提取生活经验：如果把金属勺子放入一杯热水中，过一会儿摸摸勺柄端，有什么感觉？（2）现场演示：教师操作，请一名学生摸摸勺柄端，然后谈感受。
（3）提出问题：热在金属勺中是怎样传递的？请将热传递的路径和方向画出来。
（4）交流汇报后形成假设：水的热量先传递给浸入热水中的金属部分，浸入热水中的金属温度变高，然后向勺柄端的低温部分传递，于是勺柄端也热了。
究竟是不是这样？让我们一起研究——热传导。
（二）新课学习1. 物体怎样传热（1）介绍材料：金属棒、凡士林、火柴棒、酒精灯等。
（2）讨论：怎样用这些材料做热传递的实验？而且能借助某些物体看到热传递的路径和方向？（3）交流汇报实验方案。
用凡士林把火柴棒粘在金属棒上，用酒精灯在金属棒的一端（或中间）加热，如果火柴按顺序掉落就说明热是按一定方向传递的。
（4）学生预测火柴掉落的顺序，并将预测顺序记录在活动手册上。
（5）实验验证：用酒精灯在铁棒的一端（或中间）加热。
观察火柴掉落的顺序，将结果记录在活动手册上。
（6）小结：通过实验，我们知道热是按照一定方向传递的。
热从温度高的部分向温度低的部分传递。
（7）继续讨论：热在圆的金属片上又会怎样传递呢？说一说你的猜想并画下来。
【课程思政教学案例】《传热学》课程
一、课程简介热能传递过程是与人类生存和发展最为密切的物理过程之一，在人们的日常生活和科学技术的各个领域都有十分广泛的应用，而研究温差作用下热能传递规律的学科就是传热学。
大家都知道，热能传递有三种基本方式，因此传热学主要介绍热能传递三种基本方式的概念、原理和计算方法，目的是使学生获得扎实的热能传递规律的理论基础，掌握解决工程复杂传热问题的基本方法并具备相应的计算和分析能力。
我校是石油石化特色鲜明的高水平大学，毕业生广泛就业于石油石化等能源开发、生产和加工领域。
近年来，尽管行业在能源利用方面取得了广泛的技术进步，但仍然是我国的高耗能行业之一。
因此，节能降耗成为行业可持续发展的关键。
传热学作为我校能源动力类专业、石油类优势骨干专业的学科基础课程，不仅要讲授课程的学科专业知识，还要将课程与行业发展和社会需要紧密结合起来，在传授知识的同时，不断提高学生的家国情怀、人文素养和职业规范，建立起“节能优先”的意识，使他们成为能适应行业和社会发展需要的高素质人才。
二、课程思政设计思路从落实“立德树人”需要的角度重新审视课程及课程教学。
作为我校能源动力类专业和石油类优势特色专业的学科基础课，传热学以满足“高素质工程技术人才”培养为目标，以“知冷知热，舒适生活；调温控热，和谐工程”为理念，构建了“知行合一”的课程思政教学模式。
传热现象是人们日常生活中最为常见的现象，衣食住行都离不开传热的应用，因此授课过程中首先从学生身边最熟悉的传热现象出发，激发学生的兴趣，引导学生积极思考，在解释了现象的同时实现了知识的传授，使学生能够从专业的角度理解身边的冷热现象。
在工程领域，能源动力、石油化工、建筑等传统行业离不开传热学，航空航天、微电子、新能源等许多高科技领域需要传热学的最新研究成果。
针对课程知识点，以温度调节或热量控制为目标，引入科技或工程领域的应用背景，形成教学案例，贴着具体应用场景展开教学内容，在解决了问题的同时实现能力的提升。
2024年《热辐射》教学设计
2024年《热辐射》教学设计《热辐射》教学设计1教材分析本课是苏教版五年级上册第2单元“热传递”中的第三课。
本课有四部分内容，第一部分是聚焦烈日下身体的感受，通过太阳的热传递为切入点介绍热辐射的概念。
第二部分是利用身边的材料做一个太阳能灶。
第三部分是思考怎样才能使太阳能灶的加热速度变快。
第四部分是辨别生活中热传递事例的传递方式，将知识与生活联系起来，并找出三种传热方式的相同与不同，进一步对知识进行辨析，强化对知识的理解。
学情分析本课是在认识了热传导、热对流的基础上，认识热的另外一种传递方式——热辐射。
学生对热传导、热对流有了感性的认识，知道热可以通过固体、液体和气体传播，热的这两种传递方式比较好理解，热的传递有一定的媒介（固体、液体、气体）。
关于热辐射，理解起来有一定的难度，需要在学生认知“热传导”、“热对流”的基础上，迁移学生的认知，找出问题的切入点，通过探究实验，找出证据，帮助学生形成认知。
学习目标科学知识：1.知道太阳的热可以不依靠任何物体直接传递地球上来。
2.知道热辐射是一种热传递的方式。
3.知道三种热传递方式之间的区别和联系科学探究：能基于所学知识，制定较完整的探究计划，初步具备控制变量的意识，并能设计单一变量的实验方案。
科学态度：能从不同视角提出研究思路，采用新的方法完成探究.在进行多人合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。
科学、技术、社会与环境：了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，科学技术的发展和应用影响着社会发展。
重点与难点重点：认识热辐射现象以及与其他两种方式的区别和联系；难点：制作太阳能灶。
教学准备学生：课前准备：回忆在烈日下你的感觉是怎样的？分组实验材料：纸板、锡纸、剪刀、美工刀、热熔胶、玻璃管或透明塑料管。
教学过程问题导入同学们，夏天，站在烈日下你有什么感觉？在哪些情况下还会有类似的感觉？（二）探究新知（1）太阳和地球之间有很大一部分空间没有任何物质，但是太阳仍然能够将热传递给地球。
五年级上册科学知识点
五年级上册科学知识点科学是一门充满奥秘和乐趣的学科，在五年级上册的科学课程中，我们将探索许多有趣的知识。
以下是为大家整理的五年级上册科学的重要知识点。
第一单元：光光是我们生活中不可或缺的一部分。
我们知道，光沿直线传播。
比如，在一个黑暗的房间里，打开手电筒，我们会看到笔直的光柱。
光源可以分为自然光源和人造光源。
太阳、闪电等是自然光源，而电灯、蜡烛则属于人造光源。
光在传播过程中遇到不同的物体时，会发生反射现象。
镜子能够反射光，让我们看到自己的影像。
还有一个有趣的现象是光的折射。
当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生改变。
比如把一根铅笔插入水中，从水面上看，铅笔好像折断了，这就是光的折射造成的。
第二单元：地球表面的变化地球的表面形态多种多样，有高山、平原、河流、海洋等。
地震和火山喷发是地球内部力量作用的结果。
地震会使地面震动，房屋倒塌；火山喷发则会喷出岩浆、火山灰和气体。
风、水等外部力量也会对地球表面产生影响。
比如，河流会侵蚀河岸，带走泥沙，在下游形成平原和三角洲。
长期的风化作用会使岩石逐渐破碎、剥落。
第三单元：计量时间在古代，人们通过观察太阳的位置、水钟、沙漏等方式来计量时间。
随着科技的发展，现在我们有了更精确的时钟和手表。
摆具有等时性，摆的快慢与摆长有关，摆长越长，摆动越慢；摆长越短，摆动越快。
第四单元：健康生活身体的健康包括身体健康和心理健康。
我们需要保持均衡的饮食，摄入足够的蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素和矿物质。
适量的运动有助于保持身体健康，增强心肺功能，提高免疫力。
睡眠对于身体的恢复和生长非常重要，小学生每天应该保证足够的睡眠时间。
不良的生活习惯，如吸烟、酗酒、长时间使用电子设备等，会对健康造成危害。
第五单元：热热是一种能量形式，可以在物体之间传递。
热传递主要有三种方式：热传导、热对流和热辐射。
金属是热的良导体，塑料、木头等是热的不良导体。
我们在生活中经常利用热胀冷缩的原理，比如安装铁轨时会预留缝隙，防止铁轨受热膨胀变形。
2.3 热力学第一定律
2.3热力学第一定律【学习目标】1．知道物体的内能是物体内所有分子的动能和势能的总和．2．知道物体内能的变化量可以由做功的数值来量度．3．通过焦耳的实验的观察，分析和思考，培养学生实事求是，严谨的科学态度和想象能力．4．能区别功和内能．做功与内能变化的关系．5．知道热传递及热传递的三种方式以及热传递的实质．6．知道热传递与内能变化的关系，理解热功当量。
7．知道做功和热传递对改变物体内能的等效结果．8．明确温度、热量、功和内能四个物理量的区别和联系．9．掌握热力学第一定律及其表达式，能够从能量转化的观点理解定律；10．会用表达式ΔU=W+Q对问题进行分析和计算；11．掌握能量守恒定律，理解定律的重要意义，会用能量转化和守恒的观点分析物理现象；12．能综合运用学过的知识，用能量守恒定律对有关问题进行计算、分析；13．了解第一类永动机不可能制成的原因．【要点梳理】要点一、功和内能1．热功当量实验——焦耳实验（1）方法：在水中放置叶片，叶片上缠绕两根绳子，每根绳子各跨过一滑轮，且分别悬挂一个重物，盛水的容器用绝热性能良好的材料包好．如图所示，当重物下落时便带动叶片转动，容器中的水受叶片的搅动，水由于摩擦而温度上升．（2）结论：只要重力所做的功相同，容器内水温上升的数值就相同，即系统的状态变化相同．2．利用电流的热效应给水加热的实验（1）方法：如图所示，利用降落的重物使发电机发电．电流通过浸在液体的电阻丝．引起液体温度上升．（2）结论：对同一个系统，在绝热过程中，只要所做的电功相等，系统温度上升的数值就相同，即系统的状态变化相同．3．内能（1）内能是物体内部所有分子做热运动的动能和分子势能的总和．内能类比于重力做功与路径无关，仅由物体初、末位置决定．而热力学系统的绝热过程中，外界对系统所做的功也仅由初、末状态决定，与具体做功的过程和方法无关，我们认识到。
任何一个热力学系统必定存在一个只依赖于系统自身状态的物理量，这个物理量是系统的一种能量，叫内能．（2）内能变化和做功的关系系统由状态1在绝热过程中达到状态2时，内能的增加量21U U U∆=－，U W∆=。
2024年人教鄂教版五年级科学上册 3.炉火周围的热现象(教案)
一、用手感受热源发出的热
教师拿出一根蜡烛并点燃，让学生把手慢慢靠近火焰的侧面，说一说有什么感受？
小组讨论：
1.手靠近火焰时感受的热是固体传导的吗？
2.手和火焰之间有空气存在，是空气热对流的原因吗？
3.热传递方式除了传导、热对流外，还有其他方式吗？
二、用温度计测量，研究热源传递热的特点。
④举例说明影响热传递的主要因素，列举它们在日常生产生活中的应用。
教学目标
科学观念（对客观事物的总体认识）科学思维（对客观事物的认识方式）
探究实践（科学探究能力 技术与工程实践能力 自主学习能力）态度责任（科学态度 社会责任）
科学观念
1.学生通过认识热源，知道热传递有传导、热对流和热辐射三种形式。
2.热辐射与热传导、热对流不同，不通过固体、液体和气体直接传递热。
刚才我们用手感受了火焰周围的温度，现在我们就来测量一下火焰周围的温度吧？
1.用一支温度计测量热源发出的热
把一支温度计放在蜡烛火焰周围，记录温度变化。
2.用两支温度计研究哪些因素影响了蜡烛火焰传递热的效果。
在蜡烛周围相同距离放置两支温度计，待稳定后记录它们的温度。
遮挡其中一支温度计，待稳定后记录它们的温度。
人教版 五年级上册 《烧水过程中的热传递》单元 3.炉火周围的热现象 教学设计
单元
《烧水过程中的热传递》
课题
3.炉火周围的热现象
课时
1
核心 概念
4.能的转化与能量守恒
学习内容及要求
4.1能的形式、转移与转化
5～6年级
③举例说出生活中常见的热传递现象，知道热从温度高的物体传向温度低的物体，从物体温度高的部分传向温度低的部分。
石墨散热原理
石墨散热原理(总3页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除都知道能量是守恒的，热量传输无非就三种：热传导热对流热辐射。
热对流其实就跟电风扇一样原理，通过快递的空气传递，但手机里木有风扇，所以不可能是他，而热辐射也可能是主要传递方式，那么就还是热传导了。
下表罗列了几种材料与散热情况关系比较大的三个参数（导热系数、比热容以及密度）的参考值，见下表。
以上理论参数上，我们可以这样来考虑：其中导热系数非常容易理解，通俗理解就是导热的快慢，对于散热器来说，当然越快越好，即数值越大越好，对于保温材料则相反。
上面提到，石墨散热膜尽管拥有水平方向让其它金属难以企及的热传导系数，但在垂直方向上其热传导系数是很低的，这个特征就是手机为什么会选择其作为散热器的一个重要原因。
那么手机的热量到底去哪了？还是传导，石墨把局部的热量快速的水平传递。
它一方面将热量均匀，缓解了手机内部的局部过热。
同时，它在热量还没有传至外壳之前就将其快速地扩散了，从而使用户手感不至于过烫。
这种应用下就需要评估热源产生热量的大小、石墨散热膜的面积以及最终的目标温度。
因为如果热源过大，最后手机整体温度的抬升依然会被关注，石墨散热膜面积的增加一方面可以增加其热容量，让其温度抬升控制在一定的范围，同时也可以增加散热面积，加快热量的耗散。
所以石墨散热并不是散热，只是把局部的热量快速的传递到整个贴有石墨的地方。
当然热量不是储存在石墨中，而是传递给了手机别的位置，说白了把受热点放大，所以感觉不到那么热了。
以前只是主板位置受热，那块材质抗的主高温，别的地方抗不抗的住不清楚。
普通机油，要求不是很高，热量也不怎么滴，再热也不至于烫手，发烧友的话，如果贴了石墨的话，肯定会心里有底气嗨起来玩，而热量自己感觉不到，那么整个手机不是每个部分都可以承受高温的，如果当你感觉到很热的时候停下来，估计都已经晚了。
热传递过程中物体吸热放热公式
热传递过程中物体吸热放热公式热传递过程中的物体吸热和放热，其实就像是我们生活中的“冷暖自知”，跟物体周围的环境互相交流着温度，亲密无间地来回传递热量。
你想想，当你从冰箱里拿出一瓶冰饮料，立马感受到外面温暖的空气在亲吻它，慢慢地，瓶身的冰凉感逐渐消失，这个过程其实就是热传递的一部分。
别小看这件事，背后可是有一套复杂的规则在支配着呢。
热传递就是热量从温度高的地方往温度低的地方流动，像人们总说的“水往低处流”，热量也是一样的道理。
那瓶饮料冷，它就从外面的空气里“偷”热，一点点吸收，让自己慢慢变暖。
而这个“偷”热的过程，其实就和物体的吸热公式有关系。
这时候，物体吸热的数量，跟它的质量、温度差，以及它本身的热容都有关系。
你看，物体的质量越大，吸收的热量也就越多；而温度差越大，它吸收热量的速度也越快。
你就像坐在太阳底下，太阳光热辣辣地照在你身上，气温一高，你的身体就开始“变热”了，周围的空气也开始悄悄“吸”走你身上的热量。
放热也是类似的道理。
就像你把热汤倒进碗里，汤一放到外面，开始慢慢冷却。
这是热量从热的汤流向了空气，环境中的温度低，汤里的热量就主动“跑”出去，直奔低温的地方。
也就是说，物体一旦高温，它就自然会把自己的热量释放出去。
我们生活中看到的这些现象，其实都在悄悄执行着热的“放电”过程。
说到热传递，就得提一提热传导、热对流和热辐射这三种主要方式。
你要是问我哪个最厉害？这个不好说，看你怎么定义了。
热传导呢，就是那种直接通过物体之间的接触，把热量传递过去。
比方说，你用铁勺子搅拌一锅热汤，铁勺子的另一端马上就会变热，这就是热传导。
这种方式最快了，毕竟金属这些东西热量传递效率高。
再比如，大家都知道穿衣服的时候，冬天穿厚厚的羽绒服可以挡住冷风，主要就是羽绒服的“保温”能力强，热量不容易流失，靠的是热的“保留”。
至于热对流呢，咱就拿水煮沸的例子来说吧。
水锅里加热，锅底温度高，水一加热就开始流动。
这个流动的水会带走热量，换个说法，锅底的热量通过水流传递到锅里的其他地方，就形成了对流。
13.2 内能(解析版)
第十三章内能13.2 内能一、学习目标1.了解内能的概念；能简单地描述温度和内能的关系。
2.知道热传递可以改变物体的内能；知道热量的概念及单位。
3.知道做功可以改变物体的内能。
4.学会区分温度、热量、内能；理解做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。
二、学习过程一）、知识点梳理-------- 内能1、构成物体的所有分子，其热运动的_______与___________的总和，叫作物体的内能。
内能的单位是________，符号________。
【答案】：动能分子势能焦耳J2.内能与机械能的比较机械能与整个物体的____________情况（如运动的快慢、高度、位置等）有关【答案】：机械运动内能与物体内部分子的__________和分子之间的_____________情况有关，内能是不同于机械能的另一种形式的能【答案】：热运动相互作用3、物体，不论温度高低，都具有内能。
物体温度降低时内能，温度升高时内能。
【答案】：一切减少增加4、1.热传递改变物体的内能（1）热量：热传递过程中，传递能量的叫作热量，单位：焦耳（J）。
物体吸收热量时内能________ 放出热量时内能 。
物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越 。
【答案】： 多少 增加 减少 大（2）发生热传递时，高温物体___ _ 热量，内能______；低温物体___ __热量，内能_____ 。
【答案】：放出 减少 吸收 增加【拓展】发生热传递的条件：不同物体或者物体的不同部分之间存在温度差。
热传递的三种形式：热传导、热对流和热辐射。
5、 做功改变物体的内能实验：迅速压活塞，硝化棉燃烧起来 活塞压缩气体做功，使空气的内能_________，温度________，达到硝化棉的燃点【答案】：增大 升高气体膨胀对外做功，气体的温度________，内能________，水蒸气液化形成可以看到的小水滴【答案】：降低 减少知识要点二物体内能的改变项目实质 表达形式热传递内能的转移（由高温物体转移到低温物体） 凡是带有“热得”“晒得”“暖手”“加热”“遇冷”等词语来描述物体温度变化的情景为热传递做功其他形式的能量（主要是机械能）与内能之间的转化凡是带有“压缩”“摩擦”“锻打”“拧弯”“钻木”等词语来描述运动形式的情景为做功知识要点三温度、热量、内能的区分温度热量内能定义宏观：表示物体的冷热程度；微观：反映物体内大量分子无规则运动的剧烈程度在热传递过程中，传递能量的__多少___，是能量转移的量度物体内部_所有_分子热运动的动能与分子势能的总合表述一般说“降低”“升高”，不能说“吸收”“放出”一般说“吸收”“放出”，不能说“具有”一般说“有”“具有”“增大”“减小”，不能说“降低”“升高”“吸收”“放出”性质状态量过程量状态量单位摄氏度（℃）焦耳（J）焦耳（J）温度热量内能说明及示例物体温度升高，内能增加，不一定吸热物体吸收热量，内能增加，不一定升温物体内能增加，不一定升温物体内能增加，不一定吸热钻木取火，摩擦生热晶体熔化，水沸腾晶体熔化，水沸腾钻木取火，摩擦生热联系同一物体，温度升高，内能增大，但内能增大，温度不一定升高（如晶体的熔化、水的沸腾）；物体吸收了热量，内能增大，但内能增大，不一定是吸收了热量（如锻打物体做功、钻木取火）二) 、例题练习例1、由于分子在不停地运动，所以分子具有能；又由于分子之间有相互作用力，所以分子还具有能。
沪教版八年级下学期第五章热与能-5.1分子动理论和热传递(培优教案)
分子动理论和热传递学习目标知道物质是由分子构成的，分子在不停地做无规则运动；了解扩散现象的重要意义，能识别扩散现象，并会解释扩散现象；初步了解分子动理论的基本观点，能用其解释某些现象；知道热量的概念，掌握热传递的三种方式。
知识梳理一、分子动理论1、物质是由分子组成的。
（1）分子是保持物质化学性质的最小单位；原子是参加化学反应的最小单位。
（2）分子非常小，用眼睛不能直接看到分子的运动。
分子的直径约10-10m。
2、分子的热运动：一切物质的分子在永不停息的做无规则运动。
（1）物体由大量分子组成，分子的数目非常大，体积非常小，肉眼无法观察到分子的行为。
但我们可以通过某些实验间接地窥探物质内部分子的情况，从而判断分子的行为。
如闻到花香，气球漏气，堆着煤的墙角变黑等。
（2）由于分子的运动和温度有关，所以这种无规则运动也叫做分子的热运动。
温度越高，热运动越剧烈。
3、扩散现象。
相互接触的两种物质，彼此进入对方的现象叫做扩散现象。
（1）气体、液体、固体之间均可以发生扩散。
（2）扩散现象是由于分子运动的结果，反过来也说明了一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
（3）扩散想象同时可以说明组成物质的分子不是紧密地挤在一起的，而是彼此之间存在间隙。
（4）扩散速度的快慢与温度有关，温度越高，扩散速度越快。
3、分子间同时存在相互作用的引力和斥力。
（1）分子间既有引力又有斥力。
分子之间的引力和斥力是同时存在的。
（2）当两个分子处于某一特定距离（r0=10-10）时，引力和斥力平衡，对外表现为不受力；（3）当将分子间的距离缩小，此时斥力大于引力，作用力表现为斥力；（4）当将分子间的距离拉大，此时引力大于斥力，作用力表现为引力。
（5）如果分子相距很远(大于10r0)，此时引力和斥力都变得十分微弱，可以忽略了。
例题精讲例1、关于分子直径的估量中，较为合理的是（）A．0.1mm B．0.1cm C．0.1μm D．0.1nm【答案】D【解析】解：分子的直径非常小，是肉眼所无法观察到的，一般用纳米来度量，选项中“0.1mm”、“0.1cm”、“0.1μm”都比分子的直径大得多，不合题意．只有选项D符合题意。
热传导的三个方式
热传导的三个方式
1、热传导
热传导是介质内无宏观运动时的传热现象，，是热量传递的三种方式之一。
热传导在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在流体中热对流与热传导同时发生。
简单来说就是：温度不同物体(一般是固体)相接触传递热量。
2、热辐射
热辐射，物体由于具有温度而辐射电磁波的现象，是热量传递的三种方式之一。
一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。
热辐射是所有物体都有的传热方式，以看见光、微波等向外传递热量。
且由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。
所以，太阳的热主要通过热辐射传递到地球上。
3、热对流
热对流又称对流传热，指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，是传热的三种方式之一。
人教版高中物理选修(3-3)《热和内能》教案
热和内能目标导航1．知道热传递的三种方式。
2．理解热传递是改变系统内能的一种方式。
3．知道传递的热量与内能变化的关系。
4．知道热传递与做功对改变系统的内能是等效的。
诱思导学1．热传递①热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，叫做热传递。
②热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。
2．热传递的实质：热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。
传递能量的多少用热量来量度。
3．传递的热量与内能改变的关系①在单纯热传递中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少。
即ΔU= Q吸②在单纯热传递中，系统向外界放出多少热量，系统的内能就减少多少。
即Q 放= -ΔU4．热传递具有方向性，热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发的从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。
5．改变系统内能的两种方式：做功和热传递。
做功和热传递都能改变系统的内能，这两种方式是等效的，都能引起系统内能的改变，但是它们还是有重要区别的。
做功是系统内能与其它形式的能之间发生转化，而热传递只是不同物体（或物体不同部分）之间内能的转移。
典例探究例1 如果铁丝的温度升高了，则（）A.铁丝一定吸收了热量B.铁丝一定放出了热量C.外界可能对铁丝做功D.外界一定对铁丝做功解析：做功和热传递对改变物体的内能是等效的，温度升高可能是做功，也可能是热传递。
故C正确。
答案：C友情提示：铁丝的温度升高从结果我们无法判断是哪种方式改变了内能，因为做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
例2 下列关于热量的说法，正确的是（）A.温度高的物体含有的热量多B.内能多的物体含有的热量多C.热量、功和内能的单位相同D.热量和功都是过程量，而内能是一个状态量解析：热量和功都是过程量，而内能是一个状态量，所以不能说温度高的物体含有的热量多，内能多的物体含有的热量多；热量、功和内能的单位相同都是焦耳。
教科版科学五年级下册第四单元第4课热在金属中的传递教学设计
教科版五年级下4.4《热在金属中的传递》教学设计活动帮助卡3．交流：引导学生分组展开交流讨论，说说热在汤勺中是怎样传递的。
探索二：观察热在金属条中的传递1．过渡：大家通过交流讨论，现在基本一致认为热是从汤传到勺口再传到勺柄的。
事实究竟是否和大家猜测的一样呢？接下来我们就用金属条模拟金属勺来探究一下。
2．提问：热量看不见，那么我们应该如何观察热量的传递呢？(预设：可以在金属条上涂蜡，然后观察蜡的熔化情况；也可以在金属条上涂感温油墨，观察油墨的颜色变化；还可以用温度传感器，将温度传感器按照一定距离固定在金属条上，直接测量温度。
)大家的想法都很不错，今天我们就用涂蜡的方式进行观察。
3．活动：指导学生分组实验，并完成实验帮助卡。
4.小结：通过实验观察，我们发现热在金属条中是沿着一条线的方向从中间向两端传递的，因此可推知热在金属勺中是从勺口传到勺柄的。
热热传导:当物体内或物体间温度不均匀时,热量通过固体中在固体中传递的方式叫作热传导，又称“导热”。
探索三：观察热在金属片中的传递1．提问：(教学提示：出示金属片。
)热在金属片中又是怎样传递的呢？大家猜想一下。
(预设：由加热位置向四周传递。
)你们打算怎样设计实验验证猜想？(预设：在金属片上均匀涂蜡，然后在金属片的一个点上加热，观察金属片上蜡的变化情况。
)2．活动：指导学生分组实验，并完成实验帮助卡。
3．小结：热在金属片中是从热源中心向四周各个方向传递的。
【设计意图】先交流和预测热在勺柄中的传递，使学生注意到勺柄中的温度变化，再开展“热在金属条中的传递”和“热在金属片中的传递”的观察实验，学生能直观地看到热在物体中的传递过程，从而加深对热传递的过程和方向的理解。
研讨汇报。
热传递方式
热传递有三种方式：传导、对流和辐射传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分，叫做传导。
热传导是固体中热传递的主要方式。
在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。
各种物质都能够传导热，但是不同物质的传热本领不同。
善于传热的物质叫做热的良导体，不善于传热的物质叫做热的不良导体。
各种金属都是热的良导体，其中最善于传热的是银，其次是铜和铝。
瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体。
最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。
液体中，除了水银以外，都不善于传热，气体比液体更不善于传热。
对流靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流。
对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流现象比液体更明显。
利用对流加热或降温时，必须同时满足两个条件：一是物质可以流动，二是加热方式必须能促使物质流动。
辐射热由物体沿直线向外射出，叫做辐射。
用辐射方式传递热，不需要任何介质，因此，辐射可以在真空中进行。
地球上得到太阳的热，就是太阳通过辐射的方式传来的。
一般情况下，热传递的三种方式往往是同时进行的。
补充内容：一、热传递与动量传递、质量传递并列为三种传递过程。
二、热传递与热传导的关系有许多人在学习物理、解答物理习题时，常把热传递与热传导混为一谈，认为热传递与热传导描述的是同一物理过程，殊不知它们是两个不同的概念。
由内能与热能一节以及热、热运动与热现象的阐述可知，物体的内能就是组成物体全部分子、原子的动能、势能和内部电子能等总和，物体内能的改变可以通过分子、原子有规则运动的能量交换来达成，也可以通过分子、原子的无规则运动的能量交换来达成（或者是两者兼有）。
前者能量交换的方式就是作宏观机械功的方式，后者能量交换的方式就是所谓的热传递。
更确切地讲，所谓热传递就是没有作宏观机械功而使内能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分的过程。
它通过热传导、对流和热辐射三种方式来实现。
实际热传递过程中，这三种方式常常是相伴进行的，重要的是看哪一种方式占主要地位。
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人们都知道热传导有三种形式：辐射、传导、对流。
①热传导：热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一系统的现象叫做热传导。
热传导是固体中热传递的主要方式。
在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。
各种物质的热传导性能不同，一般金属都是热的良导体，玻璃、木材、棉毛制品、羽毛、毛皮以及液体和气体都是热的不良导体，石棉的热传导性能极差，常作为绝热材料。
热从物体温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式叫做热传导。
②对流：液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程。
对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流现象比液体明显。
对流可分自然对流和强迫对流两种。
自然对流往往自然发生，是由于温度不均匀而引起的。
强迫对流是由于外界的影响对流体搅拌而形成的。
靠气体或液体的流动来传热的方式叫做对流。
③热辐射：物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领，这种热传递的方式叫做热辐射。
热辐射虽然也是热传递的一种方式，但它和热传导、对流不同。
它能不依靠媒质把热量直接从一个系统传给另一系统。
热辐射以电磁辐射的形式发出能量，温度越高，辐射越强。
辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500摄氏度以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射。
热辐射是远距离传热的主要方式，如太阳的热量就是以热辐射的形式，经过宇宙空间再传给地球的。
高温物体直接向外发射热的现象叫做热辐射。
热的导体各种物体都能够传热，但是不同物质的传热本领不同．容易传热的物体叫做热的良导体，不容易传热的物体叫做热的不良导体。
金属都是热的良导体。
瓷、木头和竹子、皮革、水都是不良导体。
金属中最善于传热的是银，其次是铜和铝．最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花，石棉、软木和其他松软的物质。
液体，除了水银外，都不善于传热，气体比液体更不善于传热．散热器材料的选择散热片的制造材料是影响效能的重要因素,选择时必须加以注意!目前加工散热片所采用的金属材料与常见金属材料的热传导系数:金 317 W/mK银429 W/mK铝401 W/mK铁237 W/mK铜 48 W/mKAA6061型铝合金155 W/mKAA6063型铝合金201 W/mKADC12型铝合金96 W/mKAA1070型铝合金226 W/mKAA1050型铝合金209 W/mK热传导系数的单位为W/mK,即截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(1K＝1℃)时的热传导功率.热传导系数自然是越高越好,但同时还需要兼顾到材料的机械性能与价格.热传导系数很高的金、银,由于质地柔软、密度过大、及价格过于昂贵而无法广泛采用;铁则由于热传导率过低,无法满足高热密度场合的性能需要,不适合用于制作计算机空冷散热片.铜的热传导系数同样很高,可碍于硬度不足、密度较大、成本稍高、加工难度大等不利条件,在计算机相关散热片中使用较少,但近两年随着对散热设备性能要求的提高,越来越多的散热器产品部分甚至全部采用了铜质材料.铝作为地壳中含量最高的金属,因热传导系数较高、密度小、价格低而受到青睐;但由于纯铝硬度较小,在各种应用领域中通常会掺加各种配方材料制成铝合金,寄此获得许多纯铝所不具备的特性,而成为了散热片加工材料的理想选择.各种铝合金材料根据不同的需要,通过调整配方材料的成分与比例,可以获得各种不同的特性,适合于不同的成形、加工方式,应用于不同的领域.上表中列出的5种不同铝合金中:AA6061与AA6063具有不错的热传导能力与加工性,适合于挤压成形工艺,在散热片加工中被广为采用.ADC12适合于压铸成形,但热传导系数较低,因此散热片加工中通常采用AA1070铝合金代替,可惜加工机械性能方面不及ADC12.AA1050则具有较好的延展性,适合于冲压工艺,多用于制造细薄的鳍片.如何判断芯片是否需要增加散热措施如何判断芯片是否需要增加散热措施【铝合金散热器】第一步:搜集芯片的散热参数.主要有:P、Rja、Rjc、Tj等第二步:计算T c-max:Tc-max=Tj- Rjc*P第三步:计算要达到目标需要的Rca:Rca=(Tc-max-Ta)/P第四步:计算芯片本身的Rca’:Rca’=Rja-Rjc如果Rca大于Rca’,说明不需要增加额外的散热措施.如果Rca小于Rca’,说明需要增加额外的散热措施.比如增加散热器、增加风扇等等.如前所述,Rja不能用于准确的计算芯片的温度,所以这种方法只能用于简单的判断.而不能用于最终的依据.下面举一个简单的例子:例:某芯片功耗——1.7W;Rja——53℃/W;Tj——125℃;Rjc——25℃/W,芯片工作的最大环境温度是50℃.判断该芯片是否需要加散热器,散热器热阻是多少.Tc-max=Tj- Rjc*P=125℃-25℃/W*1.7W=82.5℃Rca=(Tc-max-Ta)/P=(82.5-50)1.7=19.12℃/WRca’=Rja-Rjc=53-25=28℃/WRca小于Rca’,所以需要增加散热器.散热器的热阻假设为Rs,则有:Rs//Rca’小于RcaRs*28/(Rs+28)小于19.12Rs小于60.29℃/W所以选用的散热器热阻必须小于60.29℃/W.在普通的数字电路设计中,我们很少考虑到集成电路的散热,因为低速芯片的功耗一般很小,在正常的自然散热条件下,芯片的温升不会太大.随着芯片速率的不断提高,单个芯片的功耗也逐渐变大,例如:Intel的奔腾CPU的功耗可达到25W.当自然条件的散热已经不能使芯片的温升控制在要求的指标之下时,就需要使用适当的散热措施来加快芯片表面热的释放,使芯片工作在正常温度范围之内.通常条件下,热量的传递包括三种方式:传导、对流和辐射.传导是指直接接触的物体之间热量由温度高的一方向温度较低的一方的传递,对流是借助流体的流动传递热量,而辐射无需借助任何媒介,是发热体直接向周围空间释放热量.在实际应用中,散热的措施有散热器和风扇两种方式或者二者的同时使用.散热器通过和芯片表面的紧密接触使芯片的热量传导到散热器,散热器通常是一块带有很多叶片的热的良导体,它的充分扩展的表面使热的辐射大大增加,同时流通的空气也能带走更大的热能.风扇的使用也分为两种形式,一种是直接安装在散热器表面,另一种是安装在机箱和机架上,提高整个空间的空气流速.与电路计算中最基本的欧姆定律类似,散热的计算有一个最基本的公式:温差= 热阻×功耗在使用散热器的情况下,散热器与周围空气之间的热释放的"阻力"称为热阻,散热器与空气之间"热流"的大小用芯片的功耗来代表,这样热流由散热器流向空气时由于热阻的存在,在散热器和空气之间就产生了一定的温差,就像电流流过电阻会产生电压降一样.同样,散热器与芯片表面之间也会存在一定的热阻.热阻的单位为℃/W.选择散热器时,除了机械尺寸的考虑之外,最重要的参数就是散热器的热阻.热阻越小,散热器的散热能力越强.散热设计的一些基本原则业裕铝合金散热器散热设计的一些基本原则从有利于散热的角度出发,印制版最好是直立安装,板与板之间的距离一般不应小于2cm,而且器件在印制版上的排列方式应遵循一定的规则:·对于采用自由对流空气冷却的设备,最好是将集成电路(或其它器件)按纵长方式排列,如图3示;对于采用强制空气冷却的设备,最好是将集成电路(或其它器件)按横长方式排列.·同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列,发热量小或耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等)放在冷却气流的最上流(入口处),发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却气流最下游.·在水平方向上,大功率器件尽量靠近印制板边沿布置,以便缩短传热路径;在垂直方向上,大功率器件尽量靠近印制板上方布置,以便减少这些器件工作时对其它器件温度的影响.·对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域(如设备的底部),千万不要将它放在发热器件的正上方,多个器件最好是在水平面上交错布局.·设备内印制板的散热主要依靠空气流动,所以在设计时要研究空气流动路径,合理配置器件或印制电路板.空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动,所以在印制电路板上配置器件时,要避免在某个区域留有较大的空域.整机中多块印制电路板的配置也应注意同样的问题.业裕铝合金散热器-功率器件的散热计算及散热器选择功率器件的散热计算及散热器选择目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热。
进行大功率器件及功率模块的散热计算，其目的是在确定的散热条件下选择合适的散热器，以保证器件或模块安全、可靠地工作。
散热计算任何器件在工作时都有一定的损耗，大部分的损耗变成热量。
小功率器件损耗小，无需散热装置。
而大功率器件损耗大，若不采取散热措施，则管芯的温度可达到或超过允许的结温，器件将受到损坏。
因此必须加散热装置，最常用的就是将功率器件安装在散热器上，利用散热器将热量散到周围空间，必要时再加上散热风扇，以一定的风速加强冷却散热。
在某些大型设备的功率器件上还采用流动冷水冷却板，它有更好的散热效果。
散热计算就是在一定的工作条件下，通过计算来确定合适的散热措施及散热器。
功率器件安装在散热器上。
它的主要热流方向是由管芯传到器件的底部，经散热器将热量散到周围空间。
若没有风扇以一定风速冷却，这称为自然冷却或自然对流散热。
热量在传递过程有一定热阻。
由器件管芯传到器件底部的热阻为R JC，器件底部与散热器之间的热阻为R CS，散热器将热量散到周围空间的热阻为R SA，总的热阻R JA=R JC+R CS+R SA。
若器件的最大功率损耗为PD，并已知器件允许的结温为TJ、环境温度为TA，可以按下式求出允许的总热阻R JA。
R JA≤(TJ-TA)/PD则计算最大允许的散热器到环境温度的热阻R SA为R SA≤({T_{J}-T_{A}}\over{P_{D}})-(R JC+R CS)出于为设计留有余地的考虑，一般设TJ为125℃。
环境温度也要考虑较坏的情况，一般设TA=40℃60℃。
R JC的大小与管芯的尺寸封装结构有关，一般可以从器件的数据资料中找到。
R CS的大小与安装技术及器件的封装有关。
如果器件采用导热油脂或导热垫后，再与散热器安装，其R CS典型值为0.1 0.2℃/W;若器件底面不绝缘，需要另外加云母片绝缘，则其R CS可达1℃/W。
PD为实际的最大损耗功率，可根据不同器件的工作条件计算而得。
这样，R SA可以计算出来，根据计算的R SA值可选合适的散热器了。