（高中物理）§44　熱傳遞

1、§熱傳遞內(nèi)能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一局部轉(zhuǎn)移到同一物體的鄰近局部的過(guò)程叫熱傳遞。熱傳遞的方式有三種：對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射對(duì)流固、液、氣都能導(dǎo)熱，但在液體和氣體中還有另一種傳熱方式，就是流體中由于溫度不同的各局部相互混合的宏觀運(yùn)動(dòng)所引起的傳熱現(xiàn)象稱為對(duì)流。對(duì)流分自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流。自然對(duì)流是由于流體存在溫差而引起密度差，較熱的流體密度小由浮力而上升，較冷的流體密度大而下沉，從而引起對(duì)流傳熱。強(qiáng)迫對(duì)流是通過(guò)人工方式如風(fēng)扇等來(lái)迫使流體流動(dòng)的。熱傳導(dǎo)物體或物體系由于各處溫度不同引起的熱量從溫度較高處傳遞到溫度較低處的現(xiàn)象叫熱傳導(dǎo)。它是固體中熱傳遞的主要形式，在氣體或液體中，熱傳

2、導(dǎo)過(guò)程往往和對(duì)流同時(shí)發(fā)生。從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)看，溫度高處分子的平均熱運(yùn)動(dòng)能量大，溫度低處分子的平均熱運(yùn)動(dòng)能量小，于是通過(guò)分子間的相互碰撞，一局部?jī)?nèi)能將從溫度高處傳遞到溫度低處。如果導(dǎo)熱體各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間變化，這種導(dǎo)熱過(guò)程稱為穩(wěn)定導(dǎo)熱，在這種情況下，考慮長(zhǎng)度為l，橫截面積為S的柱體，兩端截面處的溫度為，且，那么熱量沿著柱體長(zhǎng)度方向傳遞，在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)橫截面S所傳遞的熱量為式中K為物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)。固體、液體和氣體都可以熱傳導(dǎo)，其中金屬的導(dǎo)熱性最好，液體除水銀和熔化的金屬外，導(dǎo)熱性不好，氣體的導(dǎo)熱性比液體更差。石棉的熱傳導(dǎo)性能極差，因此常作為絕熱材料。熱輻射物體因自身的溫度而向外發(fā)射能量，發(fā)射出的是

3、不同波長(zhǎng)的電磁波，這種熱傳遞方式的特點(diǎn)是：1、不依靠氣體或液體的流動(dòng)，又不依靠分子之間碰撞來(lái)傳導(dǎo)，因而在真空環(huán)境中也能進(jìn)行；2、熱輻射與周?chē)矬w的溫度上下是無(wú)關(guān)的。有一類(lèi)物體，能在任何溫度下吸收所有的電磁輻射，其外表卻并不反射，這類(lèi)物體稱為黑體。黑體是熱輻射理想的吸收體和發(fā)射體，例如太陽(yáng)可近似看作黑體。黑體單位外表積的輻射功率為J與其溫度的四次方成正比，即式中，稱為斯忒藩常數(shù)。如果不是黑體，單位外表積的輻射功率J記為式中叫外表輻射系數(shù)，其值在0和1之間，由物體性質(zhì)決定。例：地球與太陽(yáng)的半徑分別是，兩者相距，假設(shè)地球與太陽(yáng)均可看作黑體，估算太陽(yáng)外表溫度。設(shè)太陽(yáng)和地球的外表溫度分別是，那么太陽(yáng)和地球發(fā)射的輻射功率太陽(yáng)的輻射能只有一小局部落在地球外表上，其比例為。假設(shè)不計(jì)地球本身的熱源，根據(jù)地球能量平衡，取得太陽(yáng)外表溫度例取一個(gè)不高的橫截面積是的圓筒，筒內(nèi)裝水，在陽(yáng)光垂直照射下，經(jīng)2min溫度升高1，假設(shè)把太陽(yáng)看成黑體，太陽(yáng)半徑和地球到太陽(yáng)的距離分別為和，并考慮到陽(yáng)光傳播過(guò)程中的損失，地球大氣層的吸收和散射，水所能吸收的太陽(yáng)能僅是太陽(yáng)輻射能的一半，試估算太陽(yáng)外表的溫度。()解: 筒內(nèi)水所吸收的熱量每平方米水面吸收熱功率單位面積上的熱功率與距離平方成反比，即斯忒藩公式聯(lián)立得說(shuō)明由斯忒藩公式可知，要估算太陽(yáng)外表的溫度，就應(yīng)先求出太陽(yáng)外表每單位面積向外輻射