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熱傳導分析儀
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熱傳導原理4
https://www.amtech.com.tw/custom_121614.html 熱傳導原理 熱傳導原理 熱傳導基本原理熱能是物質的一種表徵物理性質,因熱能與物體的位置與速度無關,僅和其內部狀態有關,因此熱能又被稱為物質的內能。熱能在宏觀的體現便是溫度,而在微觀下便是指分子的熱運動的劇烈程度。                                 *氣體分子在微觀下的運動情形(圖源:Wikipedia)一般來說,一個粒子僅要了解其在三維空間下的運動方向,便可以透過牛頓力學計算它的運動速度。但針對大量的粒子,會有無法計算的自由度量,只能依靠統計方法計算,也就是機率學。根據熱力學與統計物理,熱動能高(高溫)的分子總是在微觀狀態下藉由彈性碰撞中將能量傳給熱動能低(低溫)的分子,我們可以得知熱能總是從高溫傳導至低溫,此過程稱之為熱傳導。而純粹的熱傳導只有在固體當中可以被嚴格定義,因為液體與氣體即便在靜止狀態下,也會因為溫度梯度產生的密度差,從而引發自然對流。 液體與氣體因為分子間距離較大,彼此的碰撞機率遠小於固體,導熱能力較差。固體的熱能體現為晶格震動,藉由晶格間的互相聯繫,熱能可以透過高溫流向低溫。而在金屬物質中,不同於共價鍵與離子鍵,金屬鍵的晶體結構產生了許多自由電子,透過電子的擴散與互相撞擊,以更快的速度傳遞能量。因此金屬通常都是熱的良導體。*平壁導熱是簡化熱傳導的常見手法之一(圖源:Wikipedia) 工業與日常生活中常見的導熱問題,都是透過平壁作為導熱形狀,如牆壁、玻璃等。而當平壁兩側都維持均勻穩定的溫度,可近似於溫度與熱量僅延垂直壁面的方向變化與傳遞。多數的導熱問題與熱導率的測量,都是基於這種一維穩定態導熱的方式進行。 一維情況下的熱傳導定律可以藉由傅立葉定律給出: 其中qx為熱通量密度(W·m-2),dT為溫度變化(K),dx為一維空間變化(m),k稱之為熱導率(W·m-1·K-1)。  

熱傳導基本原理

熱能是物質的一種表徵物理性質,因熱能與物體的位置與速度無關,僅和其內部狀態有關,因此熱能又被稱為物質的內能。熱能在宏觀的體現便是溫度,而在微觀下便是指分子的熱運動的劇烈程度。

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                                *氣體分子在微觀下的運動情形(圖源:Wikipedia)


一般來說,一個粒子僅要了解其在三維空間下的運動方向,便可以透過牛頓力學計算它的運動速度。但針對大量的粒子,會有無法計算的自由度量,只能依靠統計方法計算,也就是機率學。根據熱力學與統計物理,熱動能高(高溫)的分子總是在微觀狀態下藉由彈性碰撞中將能量傳給熱動能低(低溫)的分子,我們可以得知熱能總是從高溫傳導至低溫,此過程稱之為熱傳導。而純粹的熱傳導只有在固體當中可以被嚴格定義,因為液體與氣體即便在靜止狀態下,也會因為溫度梯度產生的密度差,從而引發自然對流。

液體與氣體因為分子間距離較大,彼此的碰撞機率遠小於固體,導熱能力較差。固體的熱能體現為晶格震動,藉由晶格間的互相聯繫,熱能可以透過高溫流向低溫。而在金屬物質中,不同於共價鍵與離子鍵,金屬鍵的晶體結構產生了許多自由電子,透過電子的擴散與互相撞擊,以更快的速度傳遞能量。因此金屬通常都是熱的良導體。
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*平壁導熱是簡化熱傳導的常見手法之一(圖源:Wikipedia)

工業與日常生活中常見的導熱問題,都是透過平壁作為導熱形狀,如牆壁、玻璃等。而當平壁兩側都維持均勻穩定的溫度,可近似於溫度與熱量僅延垂直壁面的方向變化與傳遞。多數的導熱問題與熱導率的測量,都是基於這種一維穩定態導熱的方式進行。

一維情況下的熱傳導定律可以藉由傅立葉定律給出:
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其中qx為熱通量密度(W·m-2),dT為溫度變化(K),dx為一維空間變化(m),k稱之為熱導率(W·m-1·K-1)。