
diathermanous
【化】 heat transfer; heat transference; heat transmission
thermal transmission
传热(Heat Transfer)是热能因温度差异从高温区域向低温区域传递的物理过程,其核心机制包含三种基本形式:
热传导(Conduction)
通过物质内部微观粒子(分子、原子或电子)的相互作用传递热能,例如金属勺在热汤中温度上升的现象。傅里叶定律(Fourier's Law)定量描述了该过程:
$$ q = -k abla T $$
其中 ( q ) 为热流密度,( k ) 为材料导热系数,( abla T ) 为温度梯度。
热对流(Convection)
流体(气体或液体)因宏观运动导致的热量传递,例如暖气片加热空气形成循环。牛顿冷却公式(Newton's Law of Cooling)给出:
$$ Q = hA(T{text{surface}} - T{text{fluid}}) $$
式中 ( h ) 为对流换热系数,( A ) 为表面积。
热辐射(Thermal Radiation)
物体通过电磁波辐射能量,如太阳热量传递至地球。斯特藩-玻尔兹曼定律(Stefan-Boltzmann Law)表明辐射功率与温度的四次方成正比:
$$ P = epsilon sigma T $$
其中 ( epsilon ) 为发射率,( sigma ) 为斯特藩常数。
应用领域涵盖能源工程(如核反应堆冷却系统、建筑保温设计、电子设备散热等。例如,国际热核聚变实验堆(ITER)通过超导磁体与冷却剂协同实现高效传热控制。
传热是指由于温度差引起的能量转移过程,又称热传递。以下是其详细解释:
传热是热量从高温物体(或区域)自发转移到低温物体(或区域)的自然现象。这一过程遵循热力学第二定律,即只要存在温差,热量必然从高温处传递到低温处。
热传导
通过物质微观粒子(分子、原子等)的直接接触传递热量,主要发生在固体或静止流体中。公式为傅里叶定律:
$$
q = -k frac{dT}{dx}
$$
其中 ( q ) 是热流密度,( k ) 为导热系数,( frac{dT}{dx} ) 为温度梯度。
热对流
流体因宏观运动导致的热量传递,如热水流动散热。牛顿冷却定律描述其规律:
$$
q = h(T_s - T_f)
$$
( h ) 为对流换热系数,( T_s ) 和 ( T_f ) 分别为表面与流体温度。
热辐射
通过电磁波传递能量,无需介质(如太阳辐射)。斯蒂芬-玻尔兹曼定律给出:
$$
E = epsilon sigma T
$$
( sigma ) 为辐射常数,( epsilon ) 为发射率。
通过以上机制,传热在自然界和工程领域普遍存在,是实现能量利用与调控的关键物理过程。
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