热传导

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=℃Rca=(Tc-max-Ta)/P=(82.5-50)1.7=℃/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℃/W所以选用的散热器热阻必须小于℃/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,℃/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。

第一节 热传导一、傅立叶定律如图4—1所示，热能总是朝温度低的方向传导，而导热速率dQ 则和温度梯度n t∂∂以及垂直热流方向的截面dA 成正比：dQ=-dA n t∂∂λ(4—1)式中负号表示dQ 与n t∂∂的方向相反，比例系数λ称为导热系数。

根据傅立叶定律（4—1）可以导出各种情况下的热传导计算公式。

图4—1 温度梯度与 图4—2单层平壁的 热流方向的关系 稳定热传导 二、导热系数导热系数的定义式为：n t dAdQ ∂∂=λ（4—2）导热系数在数值上等于单位导热面积、单位温度梯度下在单位时间内传导的热量，这也是导热系数的物理意义。

导热系数是反映物质导热能力大小的参数，是物质的物理性质之一。

导热系数一般用实验方法进行测定。

通常金属导热系数最大，非金属固体的导热系数较小，液体更小，而气体的导热系数最小。

因而，工业上所用的保温材料，就是因为其空隙中有气体，所以其导热系数小，适用与保温隔热。

三、平壁的稳定热传导 （一） （一）单层平壁如图4—2所示，平壁内的温度只沿垂直于壁面的x 方向变化，因此等温面都是垂直于x 轴的平面。

根据傅立叶定律可由下式求算：导热热阻导热推动力=∆=-=-=R t A b t t t t bAQ λλ2121)((4—3)利用上式可解决热传导量（或热损失）Q ；保温材料厚度b ； 外侧温度t 2；结合热量衡算式可进行材料导热系数λ的测定。

设壁厚x 处的温度为t ，则可得平壁内的温度分布关系式（4—4），表示平壁距离和等温面t 两者的关系为直线关系。

A Qxt t λ-=1(4—4)(二) 多层平壁在稳定导热情况下，通过各层平壁的热速率必定相等，即 Q 1= Q 2=Q Q n == 。

则通过具有n 层的平壁，其热传导量的计算式为：R tAb t t Q i i ni n ∑∆∑=-=∑=+导热总热阻导热总推动力λ111(4—5)热阻大的保温层，分配于该层的温度差亦大，即温度与热阻成正比。

图4-3温度梯度与傅里叶定律 第二节热传导热传导是由物质内部分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。

热传导的机理非常复杂，简而言之，非金属固体内部的热传导是通过相邻分子在碰撞时传递振动能实现的；金属固体的导热主要通过自由电子的迁移传递热量；在流体特别是气体中，热传导则是由于分子不规则的热运动引起的。

4-2-1傅里叶定律一、温度场和等温面任一瞬间物体或系统内各点温度分布的空间，称为温度场。

在同一瞬间，具有相同温度的各点组成的面称为等温面。

因为空间内任一点不可能同时具有一个以上的不同温度，所以温度不同的等温面不能相交。

二、温度梯度从任一点开始，沿等温面移动，如图4-3所示，因为在等温面上无温度变化，所以无热量传递；而沿和等温面相交的任何方向移动，都有温度变化，在与等温面垂直的方向上温度变化率最大。

将相邻两等温面之间的温度差△t 与两等温面之间的垂直距离△n 之比的极限称为温度梯度，其数学定义式为：n tn t gradt ∂∂=∆∆=lim (4-1) 温度梯度nt∂∂为向量，它的正方向指向温度增加的方向，如图4-3所示。

对稳定的一维温度场，温度梯度可表示为：xtgradt d d =（4-2） 三、傅里叶定律导热的机理相当复杂，但其宏观规律可用傅里叶定律来描述，其数学表达式为：或ntS Q ∂∂-=d d λ（4-3） 式中nt∂∂——温度梯度，是向量，其方向指向温度增加方向，℃/m ； Q ——导热速率，W ；S ——等温面的面积，m 2； λ——比例系数，称为导热系数，W/（m ·℃）。

式4-3中的负号表示热流方向总是和温度梯度的方向相反，如图4-3所示。

傅里叶定律表明：在热传导时，其传热速率与温度梯度及传热面积成正比。

必须注意，λ作为导热系数是表示材料导热性能的一个参数，λ越大，表明该材料导热越快。

和粘度μ一样，导热系数λ也是分子微观运动的一种宏观表现。

4-2-2导热系数导热系数表征物质导热能力的大小，是物质的物理性质之一。

第二节热传导一、有关热传导的基本概念只要物体内部有温度差存在，就有热量从高温部分向低温部分传导。

所以研究热传导必须涉及物体内部的温度分布。

1.温度场和等温面温度场：某一瞬间空间中各点的温度分布，称为温度场。

等温面：温度场中同一时刻相同温度各点组成的面称为等温面。

因为空间同一点不能同时具有两个不同的温度，所以不同的等温面彼此不能相交。

2.温度梯度温度梯度是一个点的概念。

温度梯度是一个向量。

方向垂直4tl>二、导热系数1.固体的导热系数九在数值上等于单位温度梯度下的热通量。

九是分子微观运动的宏观表现。

常用的固体导热系数见表4-1。

在所有固体中，金属是最好的导热体。

纯金属的导热系数一般随温度升高而降低。

而金属的纯度对导热系数影响很大，如含碳为1%的普通碳钢的导热系数为45W/m・K,不锈钢的导热系数仅为16W/m・K。

2.液体的导热系数液体分成金属液体和非液体两类,前者导热系数较高,后者较低。

在非金属液体中,水的导热系数最大,除去水和甘油外,绝大多数液体的导热系数随温度升高而略有减小。

一般来说,溶液的导热系数低于纯液体的导热系数。

表4-2和图4-6列出了几种液体的导热系数值。

表4-2液体的导热系数液体温度，°C导热系数，久W/m*K 醋酸50% 20 0.353.气体的导热系数气体的导热系数随温度升高而增大。

在通常的压力范围内，其导热系数随压力变化很小气体的导热系数很小，故对导热不利，但对保温有利。

常见的几种气体的导热系数值见表4-3。

表4-3气体的导热系数三、对流传热1．对流传热的基本概念对流传热是在流体流动进程中发生的热量传递现象，它是依靠流体质点的移动进行热量传递的，帮与流体的流动情况密切相关。

工业上遇到的对流传热，常指间壁式换热器中两侧流体与固体壁面之间的热交换，变化即流体将热量传给固体壁面或者由壁面将热量传给流体的过程称之为对流传热（或称对流给热、放热）。

在第一章流体流动中已指出，流体产生流动的原因可以是流体以外力(如泵、鼓风机等)作用下而造成的强制对流，亦可是由流体内部的温度差而引起流体的密度差产生的自然对流。

热传导公式第二节传导传热传导传热也称热传导，简称导热。

导热是依靠物质微粒的热振动而实现的。

产生导热的必要条件是物体的内部存在温度差，因而热量由高温部分向低温部分传递。

热量的传递过程通称热流。

发生导热时，沿热流方向上物体各点的温度是不相同的，呈现出一种温度场，对于稳定导热，温度场是稳定温度场，也就是各点的温度不随时间的变化而变化。

本课程所讨论的导热，都是在稳定温度场的情况下进行的。

一、传导传热的基本方程式----傅立叶定律在一质量均匀的平板内，当t1 > t2热量以导热方式通过物体,从t1向t2方向传递,如图3-7所示。

图3-7 导热基本关系取热流方向微分长度dn，在dt的瞬时传递的热量为Q，实验证明，单位时间内通过平板传导的热量与温度梯度和传热面积成正比，即：dQ∝dA·dt/dn写成等式为：dQ=-λdA·dt/dn (3-2)式中 Q-----导热速率，w;A------导热面积，m2；dt/dn-----温度梯度，K/m；λ------比例系数，称为导热系数，w/m·K；由于温度梯度的方向指向温度升高的方向，而热流方向与之相反，故在式（3-2）乘一负号。

式（3-2）称为导热基本方程式，也称为傅立叶定律，对于稳定导热和不稳定导热均适用。

二、导热系数λ导热系数是物质导热性能的标志，是物质的物理性质之一。

导热系数λ的值越大，表示其导热性能越好。

物质的导热性能，也就是λ数值的大小与物质的组成、结构、密度、温度以及压力等有关。

λ的物理意义为：当温度梯度为1K/m时，每秒钟通过1m2的导热面积而传导的热量，其单位为W/m·K或W/m·℃。

各种物质的λ可用实验的方法测定。

一般来说，金属的λ值最大，固体非金属的λ值较小，液体更小，而气体的λ值最小。

各种物质的导热系数的大致范围如下：金属 2.3～420 w/m·K建筑材料 0.25～3 w/m·K绝缘材料 0.025～0.25 w/m·K液体 0.09～0.6 w/m·K气体 0.006～0.4 w/m·K固体的导热在导热问题中显得十分重要，本章有关导热的问题大多数都是固体的导热问题。

第一节 热传导一、傅立叶定律如图4—1所示，热能总是朝温度低的方向传导，而导热速率dQ 则和温度梯度 n t ∂∂以及垂直热流方向的截面dA 成正比：dQ=-dA n t ∂∂λ (4—1)式中负号表示dQ 与n t ∂∂的方向相反，比例系数λ称为导热系数。

根据傅立叶定律（4—1）可以导出各种情况下的热传导计算公式。

图4—1 温度梯度与 图4—2单层平壁的 热流方向的关系 稳定热传导二、导热系数导热系数的定义式为：n t dA dQ ∂∂=λ（4—2） 导热系数在数值上等于单位导热面积、单位温度梯度下在单位时间内传导的热量，这也是导热系数的物理意义。

导热系数是反映物质导热能力大小的参数，是物质的物理性质之一。

导热系数一般用实验方法进行测定。

通常金属导热系数最大，非金属固体的导热系数较小，液体更小，而气体的导热系数最小。

因而，工业上所用的保温材料，就是因为其空隙中有气体，所以其导热系数小，适用与保温隔热。

三、平壁的稳定热传导（一） （一）单层平壁如图4—2所示，平壁内的温度只沿垂直于壁面的x 方向变化，因此等温面都是垂直于x 轴的平面。

根据傅立叶定律可由下式求算：导热热阻导热推动力=∆=-=-=R t A b t t t t b AQ λλ2121)((4—3) 利用上式可解决热传导量（或热损失）Q ；保温材料厚度b ； 外侧温度t 2；结合热量衡算式可进行材料导热系数λ的测定。

设壁厚x 处的温度为t ，则可得平壁内的温度分布关系式（4—4），表示平壁距离和等温面t 两者的关系为直线关系。

A Qxt t λ-=1 (4—4)(二) 多层平壁在稳定导热情况下，通过各层平壁的热速率必定相等，即 Q 1= Q 2=Q Q n == 。

则通过具有n 层的平壁，其热传导量的计算式为：Rt A b t t Q i i n i n ∑∆∑=-=∑=+导热总热阻导热总推动力λ111(4—5) 热阻大的保温层，分配于该层的温度差亦大，即温度与热阻成正比。

物体的热传导规律热传导是指热量从高温区域传递到低温区域的过程，物体的热传导规律描述了热量在物体中传导的方式和特性。

本文将从微观角度分析物体的热传导规律，并介绍热传导的三种方式：导热、对流和辐射。

一、热传导的微观解释热传导是由物体内部分子或原子之间的碰撞和能量传递引起的。

微观上，物体中的分子或原子在热力学平衡状态下随机运动，高温区域的分子具有较大的动能，而低温区域的分子具有较小的动能。

当两个区域接触时，高温区域的分子向低温区域传递能量，使得整个物体的温度逐渐达到平衡。

二、导热传导导热传导是最常见的热传导方式，也是最主要的传热方式。

在固体中，导热主要通过晶格中的原子振动传递。

当固体受热时，高温区域的原子振动会引起周围原子的振动，从而使热量迅速传导。

导热的速率取决于物体的热导率和温度梯度。

热导率是描述物体导热性能的物理量，单位为瓦特/(米·开尔文)，常用符号为λ。

三、对流传热对流传热是通过流体介质传递热量的方式。

当物体表面与流体接触时，流体受到物体加热而热胀冷缩，在流动过程中带走物体表面的热量，从而实现热传递。

对流传热具有较高的传热效率，适用于气体和液体介质。

对流传热速率与温度差、流体速度和流体性质有关。

四、辐射传热辐射传热是通过电磁波传递热量的方式。

所有物体都会辐射能量，其中黑体是指能够完全吸收和辐射热量的物体。

辐射传热不需要介质参与，可以在真空中传播，因此适用于空气、真空等无法进行对流传热的环境。

辐射传热速率与物体的温度、表面特性以及辐射的波长有关。

五、物体热传导规律的应用物体的热传导规律在工程、制造和日常生活中有着广泛的应用。

例如，在制冷设备中，需要通过导热将热量从冷冻室传导到冷凝器中。

在建筑领域，需要通过对流传热保持室内的适宜温度。

同时，辐射传热在太阳能电池板、太阳能热水器等领域中得到广泛应用。

六、总结物体的热传导规律是热力学和能量传递的基础，详细解释了热量在物体中传导的方式和特性。

热传导热辐射与热对流热传导、热辐射与热对流热的传递方式主要有热传导、热辐射和热对流。

这三种方式在自然界和工程中都起着重要的作用。

本文将分别介绍热传导、热辐射和热对流的特点、应用以及相关原理。

一、热传导热传导是指通过物质内部的能量传递方式，其传热过程不需要物质的迁移。

热传导的特点是热量从高温区域传递到低温区域。

导热物质的选择也会影响传导效果，导热系数高的物质，传热速度更快。

传导过程中，热量经过物质内部的震动和碰撞来传递。

最常见的热传导例子是热锅带热把手、冬天踩在地板上脚感冷等。

热传导的应用非常广泛，特别是在工程领域的保温和散热方面。

例如，在建筑物的保温材料选择上，要使用导热系数较低的材料，减少热量的传导；在电子器件的散热设计中，也要合理选择材料来促进热量的传导，以防止电子元件过热。

二、热辐射热辐射是指物体由于温度的存在而发出的电磁波的传播过程。

所有物体在温度高于绝对零度时都会发出辐射。

热辐射的特点是无需介质，可以在真空中传播，并且以光速进行。

根据斯特藩-玻尔兹曼定律，热辐射的辐射功率与物体的温度的四次方成正比。

热辐射在各个领域都有应用，例如太阳光的辐射，通过光能转化为热能，使植物光合作用发生；太阳能、太阳能热发电等利用太阳辐射能源；红外线的利用，如红外线热成像技术，辐射测温等。

此外，在光谱学、天文学等许多领域都需要考虑热辐射的特性。

三、热对流热对流是指通过流体传递热量的方式，即在流体中形成对流环流使得热能传递。

热对流是由于流体的密度差异造成的。

高温区域的流体被热胀，密度减小，向上升起，低温区域的流体被冷缩，密度增加，向下沉降，形成对流循环。

热对流的传热速度也与流体的性质、流速、温差等因素有关。

热对流在天气、大气学、海洋学等领域具有重要应用。

例如，大气环流的形成与热对流有关，热对流对全球气候变化有着重要影响；在地球内部，热对流通过构造运动等方式导致板块运动，是地震和火山爆发等地质现象的主要驱动力。

四、热传导、热辐射和热对流的联系热传导、热辐射和热对流三者之间相互联系，往往在传热过程中共同发生。

热传导,热对流,热辐射的定义与区别三者的定义与区别： 1、热传导：物体直接接触，两端相连（传递热量）。

2、热对流：自由流动的空气在物体表面接触产生热对流。

（把温度较高的地方的热量带到温度较低的地方，使得物体附近的温度比周围的环境高）3、热辐射：以电磁波的形式发射能量。

（热能从一个物体传向另一个物体时，总是伴随有电磁波的发射。

）4、热传导和热对流只有在特定的条件下才会出现，所以也叫非绝热过程。

如果传导过程中有介质，则叫做绝热过程。

（只有固体才会有传导和对流。

）3、为什么热传导只能在固体中发生而不能在液体中发生？对流换热，也只能在气体或液体中发生。

因为气体或液体可以自由流动。

其实热传导和对流都需要物质。

如果没有物质，则热传导和对流就不能进行。

5、热辐射：以电磁波的形式发射能量。

（能量从一个物体传向另一个物体时，总是伴随有电磁波的发射。

）区别：热传导（导热）热对流（对流换热）热辐射（电磁辐射）对于黑体来说，他们之间并无区别。

因为对于同一种物质，黑体是一种理想状态，不论他吸收还是放出多少能量，他的温度都保持不变。

即使将他的外表加热或冷却，也只改变他的内能，不会改变它的温度。

不仅如此，就算用更精密的仪器测量他的温度，也只能显示出它的平均值，而不会显示出它真正的温度。

除非能控制他，不让他吸收能量或发射能量，否则测出的温度永远等于它的平均值。

当物体的温度达到平衡后，我们就说这个物体不再吸收热量和放出热量了。

为了纪念法拉第对热的研究，人们将此温度称为“法拉第温度”。

人们对温度的划分： T=Ａ+ C( T为室温；Ａ为摄氏温标； C为热力学温度)，一般情况下T为绝对零度。

热传导和热对流统称为温度差异，一切温度差异都是热传导造成的。

那么热对流和热辐射哪个会让物体的温度升高呢？在一些特殊的情况下，热传导和热对流可以相互转化。

当一个物体处于不稳定状态时，即物体表面的某一点受热很大，但是周围又存在着强烈的冷气流时，物体上表面的受热部分会向外辐射能量。

理解热传导与热辐射热传导和热辐射是热量传递的两种主要方式。

理解这两种方式对于我们认识热量的传递和应用热学知识都非常重要。

本文将详细介绍热传导和热辐射的概念、特点和应用。

一、热传导热传导是指物质内部的热量传递方式。

当物体的一部分温度升高时，其周围的物质也会受到影响，热量会从高温区域传递到低温区域，直到达到热平衡。

热传导的主要特点如下：1. 分子振动传递热量：热传导是由物质内部分子的振动引起的。

当物体受热时，分子的振动增强，能量传递给周围的分子，从而使热量传导。

2. 依赖物质的导热性质：不同物质的导热性质不同，导热性能好的物质热传导速度快。

例如，金属是良好的导热材料，而空气是较差的导热材料。

3. 依赖温度差：热传导的速度与温度差成正比。

温度差越大，热传导速度越快。

4. 依赖物体的形状和尺寸：物体的形状和尺寸也会影响热传导的速度。

例如，导热性能好的材料可以更快地传导热量。

热传导在日常生活中有着广泛的应用。

例如，我们使用的热水器就是利用热传导将热量传递给水，使其升温。

此外，热传导还被应用于热工业、建筑工程等领域。

二、热辐射热辐射是指物体通过辐射的方式传递热量。

与热传导不同，热辐射不需要介质来传递热量，可以在真空中传播。

热辐射的主要特点如下：1. 电磁波传播：热辐射是通过电磁波的形式传播的。

这些电磁波的频率范围从红外线到可见光，甚至到紫外线。

2. 无需介质：热辐射可以在真空中传播，不需要介质来传递热量。

这使得热辐射在太空中传递热量成为可能。

3. 依赖物体的温度：热辐射的强度与物体的温度有关。

温度越高，热辐射的强度越大。

4. 依赖物体的表面特性：物体的表面特性也会影响热辐射的强度。

例如，黑体是一种理想的热辐射体，其表面对所有波长的辐射都是完全吸收和发射的。

热辐射在日常生活中也有着广泛的应用。

例如，太阳能利用了太阳的热辐射来产生能量。

此外，热辐射还被应用于医疗、通信、遥感等领域。

总结：热传导和热辐射是热量传递的两种主要方式。

什么是热传导热传导是一种能量传递的方式，它发生在物体之间的直接接触中。

热量通过分子和原子之间的相互作用以及振动和碰撞的方式传递，从而使得温度得以传递或平衡。

本文将深入探讨热传导的概念、机制和应用。

一、热传导的概念热传导是指热量由高温区域传递到低温区域的过程。

当两个物体或物质直接接触时，它们会共享能量，使得它们的温度趋于平衡。

这种能量传递是由于分子和原子的热运动和相互作用引起的。

热传导是热量传递的基本机制之一，它可以通过导热物质，如金属、岩石和液体，传递热量。

这是因为导热物质的分子和原子之间的相互作用强，导致其能够迅速传递热量。

二、热传导的机制热传导是通过分子和原子之间的相互作用实现的。

具体来说，热传导通过三种主要的机制进行：导热、对流和辐射。

1. 导热：导热是指热量通过固体或液体传递的过程。

在固体中，导热主要是由振动的分子和原子之间的相互作用引起的。

在液体中，导热主要是由分子之间的碰撞引起的。

2. 对流：对流是指热量通过液体或气体传递的过程。

对流是由于液体或气体的流动导致的热量的传递。

在自然对流中，热量的传递是由于流体的密度差异引起的。

在强制对流中，热量的传递是通过外部力的作用而引起的。

3. 辐射：辐射是指热量通过电磁波辐射传递的过程。

由于它不需要介质的存在，辐射可以在真空中传递。

辐射的热传导是由于物体的热辐射而引起的。

三、热传导的应用热传导在日常生活中有着广泛的应用。

以下是一些常见的应用示例：1. 热散热器：热传导被广泛应用于散热器的设计中。

散热器通过导热材料来提高热量的散发速度，从而保持设备的温度在合理范围内。

2. 建筑材料：热传导在建筑材料中起着重要作用。

选择低热传导材料来隔离室内和室外的温度差异，可以有效节省能源，并提高建筑物的舒适性。

3. 热力学系统：在热力学系统中，热传导是温度平衡的基础。

通过热传导，热量可以从热源传递到冷源，使得系统达到热平衡。

4. 电子器件：热传导在电子器件的散热中起着重要作用。

热传导和热容量热传导和热容量是热学中常用的两个概念，它们在研究热现象和热力学过程中非常重要。

热传导是指热量通过材料或介质的传导过程，而热容量则是物质在吸收热量时产生的温度变化。

一、热传导热传导是热量从一个物体传递到另一个物体的过程。

当两个物体处于不同的温度时，它们之间存在温度梯度，热量就会从温度高的物体流向温度低的物体，直到两个物体的温度达到平衡。

热传导主要取决于物体的导热性质，包括物体的热导率、几何形状、距离和表面条件等。

1. 热导率热导率是描述物体导热性质的物理量，表示单位温度梯度下单位时间内通过单位面积的热量。

热导率的大小与物质的性质有关，不同材料的热导率也不同。

例如，金属通常具有较高的热导率，而绝缘材料则具有较低的热导率。

2. 几何形状和距离几何形状和距离也会影响热传导的速率。

如果物体的形状是长条形，热传导会比球体或立方体更快。

此外，物体之间的距离越小，热传导速率越快。

3. 表面条件物体表面的条件也会对热传导产生影响。

平滑的表面能够减小传热的阻力，因此热传导速率较高。

而粗糙的表面则会增加传热的阻力，导致热传导速率较慢。

二、热容量热容量是物质在吸收热量时产生的温度变化。

不同物质的热容量也不同，它取决于物体的质量和物质本身的热学性质。

热容量可以用来描述物体对热量变化的响应能力。

热容量的计算公式为：Q = mcΔT其中，Q表示吸收或释放的热量，m表示物质的质量，c表示物质的比热容，ΔT表示温度变化。

物质的比热容是一个常数，表示单位质量的物质吸收或释放的热量引起的温度变化。

不同物质的比热容也不同，一般来说，固体的比热容要比液体和气体大。

热容量的大小也受到物体的物态变化的影响。

例如，当物质处于固态时，它的热容量较小，因为固体分子的振动受到限制；而当物质处于液态或气态时，它的热容量较大，因为液体和气体分子的运动更加自由。

热容量还可以用来描述物质的内能，在热力学中具有重要的意义。

根据热容量的定义，当物体吸收一定量的热量时，其内能会增加，导致物体的温度升高。

热传导工作原理热传导是热量从一个物体传递到另一个物体的过程。

它是一个自然现象，我们可以在日常生活中观察到它的存在。

无论是我们身体感受到的热感或者是炉子传递给锅的热量，热传导都起到了至关重要的作用。

本文将探讨热传导的工作原理以及一些相关的重要概念。

一、热传导的基本原理热传导基于物质内部微观粒子的热运动。

物质的微观粒子（原子或分子）不断地做着随机的热运动，它们通过与周围粒子的碰撞传递热能。

热能会从高温区域自发地沿着温度梯度传递到低温区域，直到达到热平衡。

热传导的速度受到多个因素的影响，其中一个重要因素是物质的导热系数。

导热系数是一个物质特有的指标，表示单位面积上单位时间内通过该物质单位厚度的热量。

导热系数越大，物质对热传导的能力就越强。

二、导热方式热传导可以通过三种不同的方式进行，分别是传导、对流和辐射。

1. 传导传导是最常见和直接的热传导方式。

当两个物体接触时，它们之间的分子会通过碰撞来传递热量。

传导的速度与物体间的温差以及物质的导热性质有关。

例如，当你用手触摸冷冰块时，热量会从你的手掌传导到冰块上，因为手掌的温度高于冰块的温度。

2. 对流对流是指在流体中传递热量的过程。

流体中的分子会因热膨胀而上升，冷缩而下沉，形成对流循环。

这种对流现象可以加速热量的传递。

例如，在热水器中，加热后的水会上升，冷水则下沉，从而形成水的循环流动，快速传递热量。

3. 辐射辐射是一种通过能量电磁波传播的热传导方式。

与传统的热传导方式不同，辐射无需介质来进行热量传递，因此可以传递热量到无法通过传导或对流方式到达的地方。

太阳的热量就是通过辐射传递到地球上的。

三、影响热传导的因素热传导的速度受到多个因素的影响，其中最重要的因素是温度差和物体的导热性质。

温度差：温度差是影响热传导速度的主要因素。

当温差增大时，热传导速度会增加。

例如，在相同的时间内，温差为10度的热传导速度要快于温差为5度的。

导热性质：物体的导热性质是决定热传导速度的另一个重要因素。