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https://www.amtech.com.tw/cn/custom_121614.html 热传导原理 热传导原理 热传导基本原理热能是物质的一种表徵物理性质,因热能与物体的位置与速度无关,仅和其内部状态有关,因此热能又被称为物质的内能。热能在宏观的体现便是温度,而在微观下便是指分子的热运动的剧烈程度。                                 *气体分子在微观下的运动情形(图源:Wikipedia)一般来说,一个粒子仅要了解其在三维空间下的运动方向,便可以透过牛顿力学计算它的运动速度。但针对大量的粒子,会有无法计算的自由度量,只能依靠统计方法计算,也就是机率学。根据热力学与统计物理,热动能高(高温)的分子总是在微观状态下藉由弹性碰撞中将能量传给热动能低(低温)的分子,我们可以得知热能总是从高温传导至低温,此过程称之为热传导。而纯粹的热传导只有在固体当中可以被严格定义,因为液体与气体即便在静止状态下,也会因为温度梯度产生的密度差,从而引发自然对流。 液体与气体因为分子间距离较大,彼此的碰撞机率远小於固体,导热能力较差。固体的热能体现为晶格震动,藉由晶格间的互相联系,热能可以透过高温流向低温。而在金属物质中,不同於共价键与离子键,金属键的晶体结构产生了许多自由电子,透过电子的扩散与互相撞击,以更快的速度传递能量。因此金属通常都是热的良导体。*平壁导热是简化热传导的常见手法之一(图源:Wikipedia) 工业与日常生活中常见的导热问题,都是透过平壁作为导热形状,如墙壁、玻璃等。而当平壁两侧都维持均匀稳定的温度,可近似於温度与热量仅延垂直壁面的方向变化与传递。多数的导热问题与热导率的测量,都是基於这种一维稳定态导热的方式进行。 一维情况下的热传导定律可以藉由傅立叶定律给出: 其中qx为热通量密度(W・m-2),dT为温度变化(K),dx为一维空间变化(m),k称之为热导率(W・m-1・K-1)。  

热传导基本原理

热能是物质的一种表徵物理性质,因热能与物体的位置与速度无关,仅和其内部状态有关,因此热能又被称为物质的内能。热能在宏观的体现便是温度,而在微观下便是指分子的热运动的剧烈程度。

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                                *气体分子在微观下的运动情形(图源:Wikipedia)


一般来说,一个粒子仅要了解其在三维空间下的运动方向,便可以透过牛顿力学计算它的运动速度。但针对大量的粒子,会有无法计算的自由度量,只能依靠统计方法计算,也就是机率学。根据热力学与统计物理,热动能高(高温)的分子总是在微观状态下藉由弹性碰撞中将能量传给热动能低(低温)的分子,我们可以得知热能总是从高温传导至低温,此过程称之为热传导。而纯粹的热传导只有在固体当中可以被严格定义,因为液体与气体即便在静止状态下,也会因为温度梯度产生的密度差,从而引发自然对流。

液体与气体因为分子间距离较大,彼此的碰撞机率远小於固体,导热能力较差。固体的热能体现为晶格震动,藉由晶格间的互相联系,热能可以透过高温流向低温。而在金属物质中,不同於共价键与离子键,金属键的晶体结构产生了许多自由电子,透过电子的扩散与互相撞击,以更快的速度传递能量。因此金属通常都是热的良导体。
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*平壁导热是简化热传导的常见手法之一(图源:Wikipedia)

工业与日常生活中常见的导热问题,都是透过平壁作为导热形状,如墙壁、玻璃等。而当平壁两侧都维持均匀稳定的温度,可近似於温度与热量仅延垂直壁面的方向变化与传递。多数的导热问题与热导率的测量,都是基於这种一维稳定态导热的方式进行。

一维情况下的热传导定律可以藉由傅立叶定律给出:
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其中qx为热通量密度(Wm-2),dT为温度变化(K),dx为一维空间变化(m),k称之为热导率(Wm-1K-1)。