热传递的方法:
①自然对流。当流体内部存在温度梯度,进而出现密度梯度时,高温处流体的密度一般小于低温处流体的密度(水在0~4°C的反常膨胀等除外)。如果密度由小到大对应于它们在空间的位置是由低到高,则受重力作用,流体便开始流动。又由于高温处分子无规则运动的平均动能较低温处大,从而出现了热量由高温处传向低温处的现象。冬天室内的取暖设备就是借助室内空气的自然对流来传热的。大气及海洋中也存在着这种热对流现象。
②强迫对流。靠外来作用使流体作循环流动,从而进行热量传递。
热传导不借助于物质的宏观移动,而靠分子、原子、电子等间的相互作用使热量由高温物体传向低温物体(或由物体的高温部分传向低温部分)的宏观过程称为热传导。气、液、固三态物体中都能发生这种传热过程。
根据傅里叶实验定律,在dt时间内流过面积元ds的热量为
表示ds所在处沿ds法线方向的温度梯度, λ(x,y,z)称为物体在(x,y,z)处的热导率,其值决定于物质的导热性能。
热辐射借助电磁波传递能量的方式称为热辐射。它具有连续的辐射能谱,波长自远红外区延伸至紫外区,但主要靠波长较长的红外线。辐射源表面在单位时间内、单位面积上所发射(或吸收)的能量同该表面的性质及温度有关,表面越黑暗越粗糙,发射(吸收)能量的能力就越强。
不同物体对同样电磁波的吸收、穿透和反射的程度各不相同。物体吸收的辐射能同射到物体上的总辐射能之比a称为吸收系数;反射的部分同总辐射能之比r称为反射系数;穿透部分同总辐射能之比t称为穿透系数。三者间有下列关系a+r+t=1。
当t=1时,a=r=0,称为理想透射体;
当r=1时,a=t=0,称为理想反射体;
当a=1时,t=r=0,称为理想黑体。
一个物体向外辐射能量的同时,还吸收从其他物体辐射来的能量。如果物体辐射出去的能量恰好等于在同一时间内所吸收的能量,则辐射过程达到平衡,称为平衡辐射,此时物体具有固定的温度(见普朗克公式)。
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