📜  关于热传导的示例问题

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:37.562000             🧑  作者: Mango

关于热传导的示例问题

热量可以通过任何由原子和分子组成的物质传递。在任何时候,原子都处于多种运动状态。热量或热能是由分子和原子的运动产生的,它存在于所有物质中。

分子移动越多,释放的热能就越多。然而,当谈到传热时,它只是指将热量从高温体传递到低温体的行为。热量可能以多种方式从一个位置转移到另一个位置。同时,如果两个系统有温差,热量就会找到一种方法从上层系统流到下层系统。

以下是传热方式:传导、对流和辐射。

什么是传导?

热能从高动能区转移到低动能区。当高速粒子与慢速粒子碰撞时,慢速粒子的动能增加。传导可以发生在固体、液体和气体中。

当热量通过传导从一个分子传递到另一个分子时,热能通常从一个分子传递到另一个分子,因为它们是直接接触的。然而,分子的位置保持不变。他们只是彼此产生共鸣。

传导方程

在传导方面,导热系数表明金属体更好地传递热量。

以下等式可用于计算传导率:

示例问题

问题 1:一块 10 厘米厚的冰块,温度为 0°C,位于 2400 厘米2石板的上表面。板坯在 100 °C 的温度下暴露在下表面上。假设冰的熔化潜热为 80 cal ⁄ gm,则在一小时内融化 4000 g 冰,求石头的热导率。

解决方案:

问题 2:一根 0.4 m 长和 0.04 m 直径的金属棒,一端为 373 K,另一端为 273 K。计算 1 分钟内传导的总热量。 (给定 K = 385 J ⁄ ms °C)

解决方案:

问题3:将等长2.0m、截面积2cm 2的铝棒和铜棒平行焊接在一起。一端保持在 10 °C,另一端保持在 30 °C。计算每秒从热端带走的热量。 (铝的导热系数为 200 W ⁄ m °C,铜的导热系数为 390 W ⁄ m °C)。

解决方案:

问题4:能量通过地表向外传导的平均速率为50.0 mW ⁄ m 2 ,近地表岩石的平均热导率为2.00 W ⁄ m K。假设地表温度为20.0° C,求 25.0 km 深度处的温度。

解决方案:

问题 5:一块 10 cm 厚的钢板损失的能量为 50 W。假设温度差为 10.0 K,求钢板的面积。 (钢的热导率 = 45 W ⁄ m K)。

解决方案:

问题 6:边长为 5 米的铝立方体的一个面保持在 60 ºC,另一端保持在 0 ºC。所有其他表面都被绝热壁覆盖。求 2 秒内流过立方体的热量。 (铝的热导率为 209 W ⁄ m ºC)。

解决方案:

习题7:等长2.0m、截面积2cm 2的铝棒和铜棒串联焊接在一起。一端保持在 10 °C,另一端保持在 30 °C。计算每秒从热端带走的热量。 (铝的导热系数为 200 W ⁄ m °C,铜的导热系数为 390 W ⁄ m °C)。

解决方案: