熱傳遞(熱傳遞時(shí),溫度總是從高溫物體傳遞給低溫物體)

能量從溫度高的物體傳到溫度低的物體,或從物體溫度高的部分傳到溫度低的部分,這種現(xiàn)象叫熱傳遞。

熱傳遞產(chǎn)生的條件是兩物體或物體的不同部分存在溫度差,只要存在溫度差,就會(huì)有熱傳遞現(xiàn)象發(fā)生,并且一直持續(xù)到它們的溫度差為零,即達(dá)到熱平衡為止。

熱傳遞的方向總是由高溫傳向低溫,熱傳遞過程傳遞的是物體內(nèi)能的一部分,而不是傳遞溫度。

熱傳遞有三種方式,即傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。

1、傳導(dǎo)

熱沿著物體傳遞叫傳導(dǎo),它是固體中熱傳遞的主要方式,在不流動(dòng)的液體和氣體層中亦可發(fā)生,在流動(dòng)的情況下往往與對(duì)流同時(shí)發(fā)生。

熱傳導(dǎo)的過程實(shí)質(zhì)上是由大量物質(zhì)的粒子熱運(yùn)動(dòng)互相撞擊,而使能量從物體的高溫部分傳至低溫部分,或由高溫物體傳給低溫物體的過程。

在固體中,熱傳導(dǎo)的微觀過程是:在溫度高的部分,晶體中結(jié)點(diǎn)上的微粒振動(dòng)動(dòng)能較大;在低溫部分,微粒振動(dòng)動(dòng)能較小;因微粒的振動(dòng)互相聯(lián)系,所以在晶體內(nèi)部,微粒的振動(dòng)動(dòng)能由動(dòng)能大的部分向動(dòng)能小的部分傳遞。在固體中熱的傳導(dǎo),就是能量的遷移。

在金屬物質(zhì)中,存在大量的自由電子在不停地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng),自由電子在金屬晶體中對(duì)熱的傳導(dǎo)起主要作用。

在液體中熱傳導(dǎo)表現(xiàn)為:液體分子在溫度高的區(qū)域熱運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng),由于液體分子之間存在著相互作用,熱運(yùn)動(dòng)的能量將逐漸向周圍層層傳遞,引起了熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。由于熱傳導(dǎo)系數(shù)小,傳導(dǎo)得較慢。它與固體相似,而不同于氣體。

氣體依靠分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)以及分子間的碰撞,在氣體內(nèi)部發(fā)生能量遷移,從形成宏觀上的熱量傳遞。

2.對(duì)流

對(duì)流是指液體或氣體由于本身的宏觀運(yùn)動(dòng)而使較熱部分和較冷部分之問通過循環(huán)流動(dòng)的方式相互摻和,以達(dá)到溫度趨于均勻的過程,是流體(液體和氣體)熱傳遞的主要方式。

對(duì)流可分自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流兩種,自然對(duì)流是由于流體溫度不均勻引起流體內(nèi)部密度或壓強(qiáng)變化而形成的自然流動(dòng)。例如:氣壓的變化,空氣流動(dòng),風(fēng)的形成,地面空氣受熱上升,上下層空氣產(chǎn)生循環(huán)對(duì)流等。而強(qiáng)制對(duì)流是因受外力作用或與高溫物體接觸,受迫而流動(dòng)的。例如:鼓風(fēng)機(jī)、水泵等,由于人工的攪拌或機(jī)械力的作用一外界因素的促使而形成對(duì)流的。

3、輻射

輻射是熱的一種傳遞方式,它不依賴于物質(zhì)的接觸,而由熱源自身的溫度作用向外發(fā)射能量。這種傳熱方式叫熱輻射,簡(jiǎn)稱輻射。

它和傳導(dǎo)、對(duì)流不同,它不依賴媒介而把熱直接從一個(gè)物體傳給另一物體。熱輻射是以電磁波輻射的形式發(fā)射出能量,溫度的高低決定輻射的強(qiáng)弱。溫度較低時(shí),主要以不可見的紅外光進(jìn)行輻射。當(dāng)溫度為300℃時(shí),熱輻射中最強(qiáng)的波長(zhǎng)在5x10^-4cm 左右,即在紅外區(qū)。當(dāng)物體的溫度在300-800 ℃時(shí),熱輻射中最強(qiáng)的波長(zhǎng)在可見光區(qū),太陽表面溫度為6000 ℃,它就是以熱輻射的形式,經(jīng)宇宙空間傳給地球的。這是熱輻射遠(yuǎn)距離傳熱的主要方式。

近距離的熱源,除對(duì)流、傳導(dǎo)外,也會(huì)以輻射的方式傳遞熱量。