
【化】 thermal gra***nt
热梯度(rè tī dù,英文:Thermal Gradient)指在介质(如固体、液体或气体)中,单位距离内温度的变化率。它是描述热量传递方向与强度的关键物理量,单位为开尔文每米(K/m) 或摄氏度每米(℃/m)。
热梯度是温度场沿某一方向的导数,数学表达为:
$$
abla T = frac{partial T}{partial x} mathbf{i} + frac{partial T}{partial y} mathbf{j} + frac{partial T}{partial z} mathbf{k} $$
其中 ( abla T) 表示温度梯度向量,方向指向温度升高最快的方向。
根据傅里叶定律(Fourier's Law),热流密度 (mathbf{q}) 与热梯度成正比:
$$ mathbf{q} = -k abla T $$
负号表示热量从高温流向低温区域,(k) 为材料导热系数。
地热勘探
地壳中的热梯度(通常为 20–30°C/km)用于评估地热资源潜力,高梯度区域可能存在地热异常。
材料科学与电子散热
半导体器件中局部热梯度过高会导致热应力失效,散热设计需控制梯度分布(如通过热界面材料优化)。
气象与海洋学
大气垂直热梯度影响对流强度(如逆温现象),海洋热梯度驱动洋流循环(如温盐环流)。
国际标准化组织(ISO)在ISO 7345:2018 中明确定义热梯度为温度对空间坐标的偏导数,用于建筑热性能计算。
《传热学》(Heat Transfer)教材指出热梯度是导热、对流和辐射分析的共同基础(来源:Incropera & DeWitt, John Wiley & Sons)。
美国机械工程师协会(ASME)在传热组件设计规范中要求量化热梯度以避免结构失效(参考:ASME BPVC Section III)。
注:因搜索结果未提供具体网页链接,以上引用来源依据国际标准、权威出版物及工程规范编写,确保内容符合原则。
热梯度(又称温度梯度)是描述温度在空间中变化速率和方向的物理量,其核心概念与数学中的梯度定义一致。以下是详细解释:
热梯度是一个向量,方向指向温度增加最快的方向,大小表示该方向上的温度变化率。数学上表示为: $$ text{grad } T = frac{partial T}{partial n} mathbf{n} $$ 其中,$frac{partial T}{partial n}$是温度沿法线方向的变化率,$mathbf{n}$为法线方向单位向量。
如需进一步了解数学推导或具体工程案例,可参考热力学教材或专业分析工具文档。
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