每天的早中晚，一年中的春夏秋冬，我們感受到的溫度在不斷變化，涼水加熱會(huì)沸騰，沸騰的水放置一段時(shí)間又會(huì)冷卻。為什么會(huì)發(fā)生這種溫度由高到低和由低到高的變化呢？這里就要說(shuō)到一個(gè)物理學(xué)概念——熱傳遞。

熱傳遞是一種物理現(xiàn)象，是指由于溫度差引起的熱能傳遞現(xiàn)象。熱傳遞中用熱量量度物體內(nèi)能的改變。只要在物體內(nèi)部或物體間有溫度差存在，熱能就必然會(huì)從高溫到低溫處傳遞。

熱傳遞主要存在三種基本形式：熱傳導(dǎo)、熱輻射和熱對(duì)流。

熱傳導(dǎo)

熱傳導(dǎo)指當(dāng)不同物體之間或同一物體內(nèi)部存在溫度差時(shí)，就會(huì)通過(guò)物體內(nèi)部分子、原子和電子的微觀振動(dòng)、位移和相互碰撞而發(fā)生能量傳遞現(xiàn)象。鐵鍋炒菜，溫度計(jì)量體溫等都屬于熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。不同相態(tài)的物質(zhì)內(nèi)部導(dǎo)熱的機(jī)理不盡相同。氣體內(nèi)部的導(dǎo)熱主要是其內(nèi)部分子做不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)是相互碰撞的結(jié)果；非導(dǎo)電固體中，在其晶格結(jié)構(gòu)的平衡位置附近振動(dòng)，將能量傳遞給相鄰分子，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱；而金屬固體的導(dǎo)熱是憑借自由電子在晶格結(jié)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)完成的。

熱傳導(dǎo)是固體熱傳遞的主要方式。在氣體或液體等流體中，熱的傳導(dǎo)過(guò)程往往和對(duì)流同時(shí)發(fā)生。

熱導(dǎo)率：法國(guó)科學(xué)家傅里葉于1822年提出傅立葉定律，指出導(dǎo)熱速率與微元所在處的溫度梯度成正比。熱導(dǎo)率(thermal conductivity)是單位溫度梯度下的導(dǎo)熱熱通量，因而它代表物質(zhì)的導(dǎo)熱能力

物體的熱導(dǎo)率與材料的組成、結(jié)構(gòu)、溫度、濕度、壓強(qiáng)及聚集狀態(tài)等許多因素有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)：金屬的熱導(dǎo)率Z大，非金屬次之，液體的較小，而氣體的Z小；固體金屬材料熱導(dǎo)率與溫度反比，固體非金屬材料與溫度成正比；金屬液體的熱導(dǎo)率很大，而非金屬液體的熱導(dǎo)率較??；氣體的熱導(dǎo)率隨溫度升高而增大。各種物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)通常用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定。

熱輻射

物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象,我們稱為熱輻射。一切溫度高于零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射，溫度愈高，輻射出的總能量就愈大。熱輻射的光譜是連續(xù)譜，波長(zhǎng)覆蓋范圍理論上可從0直至∞，一般的熱輻射主要靠波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見(jiàn)光和紅外線傳播。

溫度較低時(shí)，主要以不可見(jiàn)的紅外光進(jìn)行輻射，當(dāng)溫度為300℃時(shí)熱輻射中Z強(qiáng)的波長(zhǎng)在紅外區(qū)。當(dāng)物體的溫度在500℃以上至800℃時(shí)，熱輻射中Z強(qiáng)的波長(zhǎng)成分在可見(jiàn)光區(qū).

熱輻射能把熱能以光速穿過(guò)真空，從一個(gè)物體傳給另一個(gè)物體。任何物體只要溫度高于零度，就能輻射電磁波，被物體吸收而變成熱能，稱為熱射線。電磁波的傳播不需要任何媒質(zhì)，熱輻射是真空中唯yi的熱傳遞方式。太陽(yáng)傳遞給地球的熱能就是以熱輻射的方式經(jīng)過(guò)宇宙空間而來(lái)。

輻射源表面在單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上所發(fā)射（或吸收）的能量同該表面的性質(zhì)及溫度有關(guān) ，表面越黑暗越粗糙，發(fā)射（吸收）能量的能力就越強(qiáng)。任何物體都以電磁波的形式向周?chē)h(huán)境輻射能量。輻射電磁波在其傳播路上遇到物體時(shí)，將激勵(lì)組成該物體的微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)，使物體加熱升溫。

一個(gè)物體向外輻射能量的同時(shí)，還吸收從其他物體輻射來(lái)的能量。如果物體輻射出去的能量恰好等于在同一時(shí)間內(nèi)所吸收的能量，則輻射過(guò)程達(dá)到平衡，稱為平衡輻射，此時(shí)物體具有固定的溫度。

熱輻射的重要規(guī)律有4個(gè)：基爾霍夫輻射定律、普朗克輻射分布定律、斯蒂藩-玻耳茲曼定律、維恩位移定律。這4個(gè)定律，統(tǒng)稱為熱輻射定律。

熱對(duì)流

熱對(duì)流（thermal convection）是指流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移的熱量傳遞過(guò)程。由于流體間各部分是相互接觸的，除了流體的整體運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的熱對(duì)流之外，還伴生有由于流體的微觀粒子運(yùn)動(dòng)造成的熱傳導(dǎo)。

工業(yè)中熱對(duì)流可分為以下四種類(lèi)型：

流體無(wú)相變化時(shí)，根據(jù)產(chǎn)生的原因不同，有自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流兩種，其中強(qiáng)制對(duì)流傳熱根據(jù)流動(dòng)狀態(tài)的不同，又可分為層流傳熱和湍流傳熱。

流體有相變化時(shí)，包括蒸汽冷凝對(duì)流和液體沸騰對(duì)流。

對(duì)流傳熱通常用牛頓冷卻定律來(lái)描述。

對(duì)流傳熱系數(shù)代表對(duì)流傳熱能力。影響對(duì)流傳熱系數(shù)的主要因素有：引起流動(dòng)的原因、流動(dòng)狀況、流體性質(zhì)、傳熱面性質(zhì)等。對(duì)流傳熱系數(shù)可由理論推導(dǎo)、因次分析、實(shí)驗(yàn)等方法獲得

熱傳遞的工業(yè)應(yīng)用

工業(yè)上有許多以熱傳導(dǎo)為主的傳熱過(guò)程，如橡膠制品的加熱硫化、鋼鍛件的熱處理等。在窯爐、傳熱設(shè)備和熱絕緣的設(shè)計(jì)計(jì)算及催化劑顆粒的溫度分布分析中，熱傳導(dǎo)規(guī)律都占有重要地位。在高溫高壓設(shè)備（如氨合成塔及大型乙烯裝置中的廢熱鍋爐等）的設(shè)計(jì)中，也需用熱傳導(dǎo)規(guī)律來(lái)計(jì)算設(shè)備各傳熱間壁內(nèi)的溫度分布，以便進(jìn)行熱應(yīng)力分析。

2018-07-30 10485 熱門(mén)標(biāo)簽： 熱量單位_熱量與功單位轉(zhuǎn)換_熱量計(jì)算公式什么是焦耳熱_焦耳定律_焦耳熱推導(dǎo)求解_焦耳熱融冰技術(shù)物質(zhì)的燃燒熱_燃燒熱測(cè)定_燃燒熱與溫度關(guān)系 上一篇 下一篇