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热传导的基本方程—傅立叶定律

140 人参与  2020年11月17日 10:04  分类 : 科学百科  评论

傅立叶定律是传热学中的一个基本的定律,傅立叶定律是由法国科学家傅立叶在1822年时提出的,所以以他的名字命名为傅立叶定律。

热传导也称导热,物体中温度较高的部分的分子或自由电子,由于它们的运动比较剧烈,通过碰撞和振动会将热量以动能的形式传给相邻的温度比较低的部分的分子,这种物体内分子不发生宏观位移的传热方式称为热传导。固体内的传热,静止的液体或气体内的传热,都是属于这种类型。流体作层流流动而传热方向与流向垂直时,也被称为传导。

热传导的基本方程—傅立叶定律

热传导是依靠物体内的自由电子的运动和分子的振动传递热量的。在一个物体内部,只要各点之间温度分布不均匀,即有温度差存在时,热能就可以由高温部位借助于传导流向低温部位。

单位时间以传导方式由高温面传向低温面的热量q,与面积A成正比,与温度差成正比,而与壁厚成反比。

傅立叶定律指出了强化传导传热的途径,增大导热系数、传热面积、温度差均可增大导热速率,反之,即会减弱导热速率。

傅里叶定律用热流密度JT 表示时形式如下:

1.jpg

可以用来计算热量的传导量。其中热流密度JT (W·m-2) 是在与传输方向相垂直的单位面积上,在x方向上的传热速率。它与该方向上的温度梯度dT/dx成正比。比例常数κ是一个输运特性,称为热导率(也称为 导热系数),单位是 (W·m-1·K-1)。也可以表述如下:


牛顿的冷却定律是傅立叶定律的离散推广,而欧姆定律则是傅立叶定律的电学推广。

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本文标签:物理  

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