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一、導熱(熱傳導)
基本概念 :
物體各部分之間不發生相對位移時,依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產生的熱量傳遞稱導熱。
如:固體與固體之間及固體內部的熱量傳遞。
從微觀角度分析氣體、液體、導電固體與非金屬固體的導熱機理。
( 1 )氣體中:導熱是氣體分子不規則熱運動時相互碰撞的結果,溫度升高,動能增大,不同能量水平的分子相互碰撞,使熱能從高溫傳到低溫處。
( 2 )導電固體:其中有許多自由電子,它們在晶格之間像氣體分子那樣運動。自由電子的運動在導電固體的導熱中起主導作用。
( 3 )非導電固體:導熱是通過晶格結構的振動所產生的彈性波來實現的,即原子、分子在其平衡位置附近的振動來實現的。
( 4 )液體的導熱機理:存在兩種不同的觀點:第一種觀點類似于氣體,只是復雜些,因液體分子的間距較近,分子間的作用力對碰撞的影響比氣體大;第二種觀點類似于非導電固體,主要依靠彈性波(晶格的振動,原子、分子在其平衡位置附近的振動產生的)的作用。
說明:只研究導熱現象的宏觀規律。
二、對流
1、基本概念 :
1) 對流:是指由于流體的宏觀運動,從而使流體各部分之間發生相對位移,冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過程。
對流僅發生在流體中,對流的同時必伴隨有導熱現象。
2) 對流換熱:流體流過一個物體表面時的熱量傳遞過程,稱為對流換熱。
2 、對流換熱的分類
根據對流換熱時是否發生相變分:有相變的對流換熱和無相變的對流換熱。根據引起流動的原因分:自然對流和強制對流。
1 )自然對流:由于流體冷熱各部分的密度不同而引起流體的流動。
如:暖氣片表面附近受熱空氣的向上流動。
2 )強制對流:流體的流動是由于水泵、風機或其他壓差作用所造成的。
3 )沸騰換熱及凝結換熱:
液體在熱表面上沸騰及蒸汽在冷表面上凝結的對流換熱,稱為沸騰換熱及凝結換熱(相變對流沸騰)。
三、熱輻射
基本概念
1 )輻射和熱輻射
物體通過電磁波來傳遞能量的方式稱為輻射。因熱的原因而發出輻射能的現象稱為熱輻射。
2 )輻射換熱
輻射與吸收過程的綜合作用造成了以輻射方式進行的物體間的熱量傳遞稱輻射換熱。
自然界中的物體都在不停的向空間發出熱輻射,同時又不斷的吸收其他物體發出的輻射熱。
說明:輻射換熱是一個動態過程,當物體與周圍環境溫度處于熱平衡時,輻射換熱量為零,但輻射與吸收過程仍在不停的進行,只是輻射熱與吸收熱相等。
3 )導熱、對流、輻射的評述
① 導熱、對流兩種熱量傳遞方式,只在有物質存在的條件下,才能實現,而熱輻射不需中間介質,可以在真空中傳遞,而且在真空中輻射能的傳遞最有效。
② 在輻射換熱過程中,不僅有能量的轉換,而且伴隨有能量形式的轉化。
在輻射時,輻射體內熱能 → 輻射能;在吸收時,輻射能 → 受射體內熱能,因此,輻射換熱過程是一種能量互變過程。
③ 輻射換熱是一種雙向熱流同時存在的換熱過程,即不僅高溫物體向低溫物體輻射熱能,而且低溫物體向高溫物體輻射熱能,
④ 輻射換熱不需要中間介質,在真空中即可進行,而且在真空中輻射能的傳遞最有效。因此,又稱其為非接觸性傳熱。
⑤ 熱輻射現象仍是微觀粒子性態的一種宏觀表象。
⑥ 物體的輻射能力與其溫度性質有關。這是熱輻射區別于導熱,對流的基本特點。
[ 本帖最后由 chenshi 于 2007-1-10 12:27 編輯 ] |