导热理论热传导原理
摘要: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：gradt=limΔt∂t=Δn∂n(4-1)∂t温度梯度∂n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：gradt=dtdx三、傅里叶定律（4-2） 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：dQ=−λdS或∂t∂n（4-3）∂t∂n——温度梯度，是向量，其方向指向温度增加方向，℃/m；式中Q——导热速率，W；图4-3温度梯度与傅里叶定律S——等温面的面积，m2；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
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