
[thermal cycle] 热由一部分传递到另一部分的工作循环。在反应堆中,通常将热传递回路与动力分开,以防止液体在热传递回路流过时变为放射性后再污染其动力回路
热循环是指物质或系统在特定条件下经历周期性温度变化的过程,这一术语在工程学、材料科学及环境科学领域具有重要应用价值。根据《现代汉语应用科学词典》的定义,热循环包含"热能的传递与转化"和"周期性的动态平衡"两个核心要素。
从热力学角度分析,热循环遵循以下公式表达的能量守恒定律: $$ Q{in} - Q{out} = Delta U + W $$ 其中Q表示热量传递,ΔU为内能变化,W代表系统对外做功。这种循环过程常见于发动机工作、金属热处理等场景。
在材料工程领域,《材料科学大辞典》指出热循环会导致材料产生热应力,其计算公式为: $$ sigma = E cdot alpha cdot Delta T $$ 式中σ为热应力,E是弹性模量,α是热膨胀系数,ΔT为温差。这种现象在电子元器件可靠性测试中尤为关键。
环境科学领域的研究显示,地球大气系统本身就是一个巨型热循环体系,其能量转换过程遵循: $$ frac{dQ}{dt} = mc_pfrac{dT}{dt} $$ 该方程描述了单位时间内热能变化与温度变化的关系,这对理解全球气候模式具有重要意义。
“热循环”这一术语在不同语境下有不同含义,需结合科学定义和应用场景综合理解:
科学定义
热循环指热力学系统中,热量通过传导、对流或辐射等方式传递,最终使系统从初始状态经历变化后回归原态的过程。其核心特征是系统的终态与初态重合,形成闭合循环。例如,理想气体经历等温膨胀、绝热膨胀等过程后回到初始温度。
工作原理
基于能量守恒定律,热能在传递中转化为其他形式(如机械能),但总能量不变。实际应用中通过蒸发器、冷凝器等装置实现热量回收与再利用。例如炼铁厂利用余热循环水降温,空调系统通过制冷剂相变完成热交换。
工程应用
其他引申含义
在汉语成语中,可比喻问题因内部相互作用持续恶化,如“沉迷游戏导致成绩下降,形成恶性热循环”。此为文学化表达,与科学定义无关。
需注意,热循环实际效率受热力学第二定律限制,无法达到100%能量转化率。更多技术细节可参考热力学教材或工程文献。
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