如何实现物体内部或与其他物体的热交换？——热传导机制

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：热能从物体的一部分向另一部分，或从物体向与之接触的另一物体传递的现象称为热传导，它是借分子热运动而实现的。热传导是固态物质传热的主要方式，温差的存在是热交换的充要条件。一般来说，热导率为式中：λ0——发热体温度为0℃时的热导率； l——发热体的长度； θ——发热体的温度； βλ——热传导温度系数。这是由不同物质有不同的热传导过程所决定的。气体的λ值在0.006～0.6之间，其βλ值为正值。

热能从物体的一部分向另一部分，或从物体向与之接触的另一物体传递的现象称为热传导，它是借分子热运动而实现的。参与金属热传导过程的是自由电子，它明显地加速了此过程。热传导是固态物质传热的主要方式，温差的存在是热交换的充要条件。

两等温线的Δθ与等温线间距Δn之比的极限称为温度梯度，即

在单位时间内通过垂直于热流方向单位面积的热量称为热流密度，即

式中：Q——热量；

　　 A——面积；

　　 t——时间。

热传导的基本定律——傅里叶定律，确定了热流密度与温度梯度之间的关系，即

热量是向温度降低的方向扩散，而温度梯度则是指向温度升高的方向，故式（2-15）右边有负号。比例系数λ称为热导率或导热系数，其单位为W/（m·K）。它相当于沿热流方向单位长度上的温差为1 K时在单位时间内通过单位面积的热量。各种物质有不同热导率，且为其物理性质所决定。一般来说，热导率为

式中：λ0——发热体温度为0℃时的热导率；

　　 l——发热体的长度；

　　 θ——发热体的温度；

　　 βλ——热传导温度系数。