
diathermanous
【化】 heat transfer; heat transference; heat transmission
thermal transmission
傳熱(Heat Transfer)是熱能因溫度差異從高溫區域向低溫區域傳遞的物理過程,其核心機制包含三種基本形式:
熱傳導(Conduction)
通過物質内部微觀粒子(分子、原子或電子)的相互作用傳遞熱能,例如金屬勺在熱湯中溫度上升的現象。傅裡葉定律(Fourier's Law)定量描述了該過程:
$$ q = -k abla T $$
其中 ( q ) 為熱流密度,( k ) 為材料導熱系數,( abla T ) 為溫度梯度。
熱對流(Convection)
流體(氣體或液體)因宏觀運動導緻的熱量傳遞,例如暖氣片加熱空氣形成循環。牛頓冷卻公式(Newton's Law of Cooling)給出:
$$ Q = hA(T{text{surface}} - T{text{fluid}}) $$
式中 ( h ) 為對流換熱系數,( A ) 為表面積。
熱輻射(Thermal Radiation)
物體通過電磁波輻射能量,如太陽熱量傳遞至地球。斯特藩-玻爾茲曼定律(Stefan-Boltzmann Law)表明輻射功率與溫度的四次方成正比:
$$ P = epsilon sigma T $$
其中 ( epsilon ) 為發射率,( sigma ) 為斯特藩常數。
應用領域涵蓋能源工程(如核反應堆冷卻系統、建築保溫設計、電子設備散熱等。例如,國際熱核聚變實驗堆(ITER)通過超導磁體與冷卻劑協同實現高效傳熱控制。
傳熱是指由于溫度差引起的能量轉移過程,又稱熱傳遞。以下是其詳細解釋:
傳熱是熱量從高溫物體(或區域)自發轉移到低溫物體(或區域)的自然現象。這一過程遵循熱力學第二定律,即隻要存在溫差,熱量必然從高溫處傳遞到低溫處。
熱傳導
通過物質微觀粒子(分子、原子等)的直接接觸傳遞熱量,主要發生在固體或靜止流體中。公式為傅裡葉定律:
$$
q = -k frac{dT}{dx}
$$
其中 ( q ) 是熱流密度,( k ) 為導熱系數,( frac{dT}{dx} ) 為溫度梯度。
熱對流
流體因宏觀運動導緻的熱量傳遞,如熱水流動散熱。牛頓冷卻定律描述其規律:
$$
q = h(T_s - T_f)
$$
( h ) 為對流換熱系數,( T_s ) 和 ( T_f ) 分别為表面與流體溫度。
熱輻射
通過電磁波傳遞能量,無需介質(如太陽輻射)。斯蒂芬-玻爾茲曼定律給出:
$$
E = epsilon sigma T
$$
( sigma ) 為輻射常數,( epsilon ) 為發射率。
通過以上機制,傳熱在自然界和工程領域普遍存在,是實現能量利用與調控的關鍵物理過程。
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