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1简介

物体或系统内的温度差,是热传导的必要条件。或者说,只要介质内或者介质之间存在温度差,就一定会发生传热。热传导速率决定于物体内温度场的分布情况。

热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一个系统的现象叫 传热。热传导是三种传热模式(热传导、 对流、辐射)之一。它是固体中传热的主要方式,在不流动的液体或气体层中层层传递,在流动情况下往往与同时发生。

热传导实质是由物质中大量的 互相撞击,而使 能量从物体的 高温部分传至低温部分,或由高温物体传给低温物体的过程。 在 固体中,热传导的微观过程是:在温度高的部分, 晶体中结点上的微粒振动动能较大。在低温部分,微粒振动动能较小。因微粒的振动互相作用,所以在 晶体内部 热能由动能大的部分向动能小的部分传导。 固体中热的传导,就是 能量的迁移。

在导体中,因存在大量的 自由电子,在不停地作无规则的热运动。一般 晶格震动的 能量较小,自由电子 在 中对热的传导起主要作用。所以一般的电 导体也是,但是也有例外,比如说钻石(Diamond)--事实上,珠宝商 可以通过测钻石的来判断钻石的真假。在液体中热传导表现为:液体分子在温度高的区域热运动比较强,由于液体分子之间存在着相互作用,热运动的 能量将逐渐向周围层层传递,引起了热传导现象。由于热传导 系数小,传导的较慢,它与 固体相似;不同于气体,气体分子之间的间距比较大,气体依靠分子的无规则热运动以及分子间的碰撞,在气体内部发生 能量迁移,从而形成 宏观上的 热量传递。

热量从物体温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式叫做热传导。

2数学表达

傅立叶定律

当物体内的温度分布只依赖于一个,而且温度分布不随时间而变时, 热量只沿温度降低的一个方向传递,这称为 一维 热传导。此时的热传导可用下式描述:

式中 为是,即在与传输方向相垂直的单位面积上,在x方向上的传热速率; 为温度; 为 方向的坐标; 为 。此式表明 正比于 温度梯度d /d ,但热流方向与温度梯度方向相反。此规律由法国物理学家 傅里叶于1822年首先提出,故称为