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热传递的三种方式
传热理论基础刁乃仁 diaonr@ 电话： 1一、热量传递的基本方式热量传递有三种基本方式:?导热?对流 ?辐射21、导热在物体内部或相互接触的物体表面之 间，由于分子、原子及自由电子等微观粒 子的热运动而产生的热量传递现象。 纯导热现象可以发生在固体内部，也可 以发生在静止的液体和气体之中。3大平壁的一维稳态导热 特点：平壁两表面维持均匀恒定不变的 温度， 平壁各处温度不随时间改变； 壁内温度只沿垂直于壁面的方向变化； t 热量只沿着垂直于壁面的方 向传递。 tw1热流量：单位时间传过的热量? ? A?tw1 ? t w 2?: 材料的导热系数，表明材料的导热能力，W/(m? K)。?W0tw2??4x热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量q?导热热阻?A??tw1 ? tw 2?? ? A?tw1 ? tw 2??t w1 ? t w 2? 称为平壁的导热热阻，表示物体对 R? ? A? 导热的阻力，单位为K/W 。? A?tw1 ? tw 2 ? R??热阻网络tw1R?tw25导热系数导热系数物质导热能力的大小。单位：W/m.K。绝大多数材料的导热系数值都可以通过实验测得。6物质的导热系数在数值上具有下述特点:(1) 对于同一种物质 , 固态的导热系数值最大 , 气态 的导热系数值最小； (2)一般金属的导热系数大于非金属的热导率 ； (3)导电性能好的金属, 其导热性能也好 ； (4)纯金属的导热系数大于它的合金 。 导热系数数值的影响因素较多, 主要取决于物质 的种类、物质结构与物理状态, 此外温度、密度、湿 度等因素对导热系数也有较大的影响。其中温度对导 热系数的影响尤为重要。7温度对导热系数的影响：一般地说 , 所有物质 的 导热系数 都是温度的函 数 , 不同物质的热导率随 温度的变化规律不同。 纯金属的 导 热 系 数 随 温度的升高而减小。 一般合金和非金属的 导热系数 随温度的升高而 增大。 8保温材料（或称绝热材料）： 用于保温或隔热的材料。国家标准规定，温度低于 350℃时导热系数小于0.12 W/(m?K)的材料称为保温材料。 多孔材料的导热系数随温度的升高而增大。 多孔材料的导热系数与密度和湿度有关。一般情况 下密度和湿度愈大，热导率愈大。典型材料导热系数的数值范围纯金属 合金 非金属固体 液体(非金属) 绝热材料 气体
50--415 12--120 1--40 0.17--0.7 0.03--0.12 0.007--0.17 W/m? K W/m? K W/m? K W/m? K W/m? K W/m? K92 、对流由于流体的宏观运动使不同温度的流体相 对位移而产生的热量传递现象。 特点：热对流只发生在流体之中，并伴随有 微观粒子热运动而产生的导热。 对流换热 ：流体与相互接触的固体表面之间 的热量传递现象，是导热和热对流两种基本传热方 式共同作用的结果。牛顿冷却公式:? = Ah(tw C tf)q = h(tw C tf) 10h 称为对流换热的表面传热系数（习惯称 为对流换热系数），单位为W/(m2?K)。 对流换热热阻：t ? t t w ? tf w f ? = Ah(tw C tf) ? ? 1 Rh Ah1 Rh ? 称为对流换热热阻，单位为 W/K。 Ah对流换热热阻网络：?twRhtf11表面传热系数的影响因素：h 的大小反映对流换热的强弱，与以下 因素有关：（1）流体的物性（热导率、粘度、密度、比 热容等）； （2）流体流动的形态（层流、紊流）； （3）流动的成因（自然对流或受迫对流）；（4）物体表面的形状、尺寸； （5）换热时流体有无相变（沸腾或凝结）。 12表1-1一些表面传热系数的数值范围表面传热系数 h W /( m2?K)对流换热类型空气与外墙面自然对流换热2～2550～0 50～～100000液体自然对流换热 气体强迫对流换热 液体强迫对流换热 液体沸腾蒸气凝结133、热辐射 －电磁波的波谱：? 射线：? & 5×10-5 ?m X射线： 5×10-7 & ? & 5×10-2 ?m 紫外线： 4×10-3 & ? & 0.38 ?m 可见光： 0.38 & ? & 0.76 ?m 红外线： 0.76 & ? & 103 ?m3 ?m 无线电波 ： ? & 10 14微波： 103&? & 106 ?m微波炉就是利用微波加热食物，因微波可穿 透塑料、玻璃和陶瓷制品，但会被食物中水分子 吸收，产生内热源，使食品均匀加热。热辐射由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向 外发射辐射能的现象。理论上热辐射的波长范围从零到无穷大，但在 日常生活和工业上常见的温度范围内，热辐射的波 长主要在0.1?m至100?m之间,包括部分紫外线、可 见光和部分红外线三个波段 。 15热辐射的主要特点：（1）所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐 射的能力，温度愈高，发射热辐射的能力愈强。发射热辐射时：内热能 辐射能 （2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力 ， 吸收热辐射时：辐射能 内热能 ；（ 3） 热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传 播；（4）物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的。高温 物体低温 热 辐 射 是 热 量 传 递 物体 的基本方式之一 。16辐射换热：以热辐射的方式进行的热量交换。 辐射换热的主要影响因素：（1）物体本身的温度、表面辐射特性； （2）物体的大小、几何形状及相对位置。注意：（ 1 ）热传导、热对流和热辐射三种热量传递基 本方式往往不是单独出现的；（ 2 ）分析传热问题时首先应该弄清楚有那些传 热方式在起作用，然后再按照每一种传热方式的 规律进行计算。 （ 3 ）如果某一种传热方式与其他传热方式相比 作用非常小，往往可以忽略。 17二、传热过程传热过程是指热量从固体壁面一侧的流体 通过固体壁面传递到另一侧流体的过程。 传热过程由三个相互串联的环节组成:（ 1 ） 热量从高温流体以对流换热（或对流换热 ＋辐射换热）的方式传给壁面； （ 2 ） 热量从一侧壁面以导热 高 的方式传递到另一侧壁面； 温 （ 3 ） 热量从低温流体侧壁面 流 以对流换热（或对流换热＋辐射 体 换热）的方式传给低温流体。固 体 壁低 温 流 体18通过平壁的稳态传热过程tf1、tf2、h1、h2不随时间变化；?为常数。 假设：tf1t（1）左侧的对流换热tw1 ? tf 1 ? ? Ah1 ? tw1 ? tf1 ? ? 1 Ah1 tw1 ? tf1 ? Rh1tw1 h1??h2 tw2tf2? ?（2）平壁的导热? ? A?tw1 ? tw 2??tw1 ? tw 2? A?tw1 ? tw 2 ? R?0?x19（3）右侧的对流换热t w 2 ? tf 2 t w 2 ? tf 2 ? ? ? Ah2 ? tw2 ? tf 2 ? ? 1 Rh 2 Ah2tf 1 ? t f 2在稳态情况下，以上三式的热流量相同，可得1 ? 1 ? ? Ah1 A? Ah2 式中 Rk ? Rh1 ? R? ? Rh 2 ，Rk称为传热热阻。传热热阻网络：tf1??tf 1 ? t f 2 tf 1 ? t f 2 ? ? Rh1 ? R? ? Rh 2 Rk?Rh1tw1 R tw2 ?Rh 2tf220传热系数将传热热流量的计算公式写成? ? Ak ? tf 1 ? tf 2 ? ? Ak ?t式中 k ?k 称为传热系数，单位为 1 ? 1 ? ? W/(m2? K)，?t为传热温差。 h1 ? h2 通过单位面积平壁的热流密度为1tf 1 ? tf 2 q ? k ? tf1 ? tf 2 ? ? 1 ? 1 ? ? h1 ? h2利用上述公式 , 可以很容易求得通过平壁的 热流量?、热流密度q及壁面温度tw1、tw2。 21热传递传递的是什么?热量?温度?能量?内能?_百度知道
热传递传递的是什么?热量?温度?能量?内能?
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初中所学的热传递交换的能量叫做热量，单位为J（焦耳），能量单位，事实上交换的是内能（温度高低决定方向）。
采纳率：85%
热传递的是热量
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69位同学学习过此题，做题成功率73.9%
（选修模块3-3）（1）如图甲所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，如果环境保持恒温，此过程可用下列 （图乙）AD&图象表示（2）以下说法正确的是BD&．A．两个分子甲和乙相距较远（此时它们之间的作用力可以忽略），设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力先增大后减小，分子势能先减小后增大B．晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点C．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体D．控制液面上方饱和汽的体积不变，升高温度，则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大（3）如图丙所示，用面积为S&的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞质量为m，在活塞上加一恒定压力F，使活塞下降的最大高度为△h，已知此过程中气体放出的热量为Q，外界大气压强为p0，问此过程中被封闭气体的内能变化了多少？
本题难度：一般
题型：填空题&|&来源：2009-盐城一模
分析与解答
习题“（选修模块3-3）（1）如图甲所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，如果环境保持恒温，...”的分析与解答如下所示：
（1）封闭气体等温膨胀，结合玻意耳定律分析；（2）分子力做功等于分子势能的减小量；（3）根据热力学第一定律列式求解即可．
解：（1）A：双曲线的方程：PV=恒量，故A正确，B错误；C：①到②的过程体积减小，与题意相悖，故C错误；D：①到②的过程温度不变，压强减小，根据玻意耳定律，气体的体积增大，故D正确．故选AD；（2）A、两个分子甲和乙相距较远（此时它们之间的作用力可以忽略），设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力先增大后减小最后再增加，分子势能先减小后增大，故A错误；B、晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点，故B正确；C、凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体，故C错误；D、控制液面上方饱和汽的体积不变，升高温度，则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大，故D正确；故选BD；（3）解：由热力学第一定律△U=W+Q得△U=（F+mg+P0S）△h-Q&&故答案为：（1）AD；（2）BD；（3）（F+mg+P0S）△h-Q．
本题对热学部分内容进行了较为全面的考查，知识点多，难度不大，关键多看书．
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（选修模块3-3）（1）如图甲所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，如果环境...
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经过分析，习题“（选修模块3-3）（1）如图甲所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，如果环境保持恒温，...”主要考察你对“理想气体的状态方程”
等考点的理解。
因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
理想气体的状态方程
与“（选修模块3-3）（1）如图甲所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，如果环境保持恒温，...”相似的题目：
一个敞口的瓶子，放在空气中，气温为27℃。现对瓶子加热，由于瓶子中空气受热膨胀，一部分空气被排出。当瓶子中空气温度上升到57℃时，瓶中剩余空气的质量是原来的几分之几？&&&&
一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的气缸内，开始时气体体积为V，温度为27℃．在活塞上施加压力，将气体体积压缩到V，温度升高到57℃．设大气压强p=l.0&105pa，活塞与气缸壁摩擦不计．（1）求此时气体的压强；（2）保持温度不变，缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到VO，求此时气体的压强．&&&&
（1）如图（a），两个相同密闭盛水容器装有相同水位的水，现从它们顶部各插入一根两端开口的玻璃管，A容器中的玻璃管下端在水面上方，B容器中的玻璃管下端插入水中，打开容器底部的阀门后两容器均有水流出，在开始的一段时间内，水流流速很快减小的是容器&&&&（选填“A”或“B”）．（2）为了进一步验证水流速度与水面上方空气的压强有关，某同学设计了如图（b）所示装置，由阀门K2控制、位于容器底部的出水小孔水平，利用阀门K1可以改变并控制密闭容器水面上方气体压强p，并通过传感器测得其数值；利用平抛运动的知识可以测得K2刚打开时水流的初速度v0．在保持容器内水位深度为0.2m的情况下，用测出的p和对应v02的数据绘出的图象如图（c）所示．根据该图象，可以得到：在该实验中，水面上方气体压强p（Pa）和水流初速度v0（mos-1）在数值上满足的关系为p=&&&&，实验时外界大气压强为&&&&×105Pa（小数点后保留两位）．（已知水的密度为1.0×103kg/m3，重力加速度取10m/s2）
“（选修模块3-3）（1）如图甲所示，导热...”的最新评论
该知识点好题
1空气压缩机的储气罐中储有1.0atm的空气6.0L，现再充入1.0atm的空气9.0L．设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为 （　　）
2（2007o宁夏）（物理--选修3-3）如图所示，两个可导热的气缸竖直放置，它们的底部都由一细管连通（忽略细管的容积）．两气缸各有一个活塞，质量分别为m1和m2，活塞与气缸无摩擦．活塞的下方为理想气体，上方为真空．当气体处于平衡状态时，两活塞位于同一高度h．（已知m1=3m，m2=2m）（1）在两活塞上同时各放一质量为m的物块，求气体再次达到平衡后两活塞的高度差（假定环境温度始终保持为T0）．（2）在达到上一问的终态后，环境温度由T0缓慢上升到T，试问在这个过程中，气体对活塞做了多少功？气体是吸收还是放出了热量？（假定在气体状态变化过程中，两物块均不会碰到气缸顶部）．
3如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K．两气缸的容积均为V0，气缸中各有一个绝热活塞（质量不同，厚度可忽略）．开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体（可视为理想气体），压强分别为p0和p03；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为V04．现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡．已知外界温度为T0，不计活塞与气缸壁间的摩擦．求：（i）恒温热源的温度T；（ii）重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积Vx．
该知识点易错题
1如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管，下部有长l1=66cm的水银柱，中间封有长l2=6.6cm的空气柱，上部有长l3=44cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐．已知大气压强为P0=76cmHg．如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度．封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气．
2（2009o宁夏）[物理-选修3-3]（1）带有活塞的气缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如V-T图所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb和Pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab，Qac，则&&&&（填入选项前的字母，有填错的不得分）A．Pb＞Pc，Qab＞Qac B．Pb＞Pc，Qab＜QacC．Pb＜Pc，Qab＞Qac D．Pb＜Pc，Qab＜Qac（2）图中系统由左右两个侧壁绝热、底部导热、截面均S的容器组成．左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭．两容器的下端由可忽略容积的细管连通．容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气．大气的压强为P0，温度为T0=273K，两活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1P0．系统平衡时，各气柱的高度如下图所示．现将系统底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定高度．用外力将A缓慢推回第一次固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h．氮气和氢气均可视为理想气体（ⅰ）第二次平衡时氮气的体积；（ⅱ）水的温度．
3（2014o浦东新区二模）如图所示，竖直放置的弯曲玻璃管a端封闭，b端开口，水银将两段空气封闭在管内，管内各液面间高度差为h1、h2、h3且h1=h2=h3；K1、K2为两个阀门，K2位置与b管水银面等高，打开阀门后可与外界大气相通．打开K1或K2，下列判断正确的是（　　）
欢迎来到乐乐题库，查看习题“（选修模块3-3）（1）如图甲所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，如果环境保持恒温，此过程可用下列 （图乙）____图象表示（2）以下说法正确的是____．A．两个分子甲和乙相距较远（此时它们之间的作用力可以忽略），设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力先增大后减小，分子势能先减小后增大B．晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点C．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体D．控制液面上方饱和汽的体积不变，升高温度，则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大（3）如图丙所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞质量为m，在活塞上加一恒定压力F，使活塞下降的最大高度为△h，已知此过程中气体放出的热量为Q，外界大气压强为p0，问此过程中被封闭气体的内能变化了多少？”的答案、考点梳理，并查找与习题“（选修模块3-3）（1）如图甲所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，如果环境保持恒温，此过程可用下列 （图乙）____图象表示（2）以下说法正确的是____．A．两个分子甲和乙相距较远（此时它们之间的作用力可以忽略），设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近，在整个移动过程中分子力先增大后减小，分子势能先减小后增大B．晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点C．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体D．控制液面上方饱和汽的体积不变，升高温度，则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大（3）如图丙所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞质量为m，在活塞上加一恒定压力F，使活塞下降的最大高度为△h，已知此过程中气体放出的热量为Q，外界大气压强为p0，问此过程中被封闭气体的内能变化了多少？”相似的习题。热传递与温度试题及解答_百度文库
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