什么是熱傳導
編輯熱傳導是通過微粒的微觀碰撞和電子在體內的移動來傳遞內部能量。碰撞分子(包括分子、原子和電子)傳遞雜亂無章的微觀動能和勢能,共同稱為內部能。導電發生在所有階段:固體、液體和氣體。
熱量自發地從較熱的物體流向較冷的物體。例如,熱量從電爐的熱板傳導到與其接觸的鍋的底部。在沒有相對的外部驅動能量源的情況下,在一個物體內部或物體之間,溫差會隨著時間的流逝而衰減,并且達到熱平衡,溫度變得更加均勻。
在傳導中,熱流在身體內部并通過身體本身。相反,在通過熱輻射進行的熱傳遞中,傳遞通常是在物體之間進行的,它們可以在空間上分開。通過傳導和熱輻射的結合進行熱傳遞也是可能的。對流中,內部能量通過移動的材料載體在物體之間傳遞。在固體中,傳導是通過分子的振動和碰撞,聲子的傳播和碰撞以及自由電子的擴散和碰撞的組合來介導的。在氣體和液體中,傳導是由于分子隨機運動期間的碰撞和擴散所致。光子在這種情況下,它們不會互相碰撞,因此,電磁輻射的熱傳輸在概念上與微觀擴散以及材料顆粒和聲子的碰撞所引起的熱傳導是截然不同的。但是,除非材料是半透明的,否則通常不容易觀察到這種區別。
熱力學零定律
編輯所謂熱力學零定律的一種說法直接集中在熱傳導的概念上。Bailyn(1994)寫道:“ ...零定律可以陳述為:
-
- 所有的透熱壁都是等效的。“
透熱壁是兩個機構,其允許它們之間的熱通道之間的物理連接。Bailyn指的是專門連接兩個物體的隔熱墻,特別是導電墻。
“零法則”的這一陳述屬于理想化的理論論述,實際的物理墻可能具有不符合其普遍性的特點。
例如,壁的材料在必須導熱的溫度下不得發生相變,例如蒸發或熔化。但是,當僅考慮熱平衡并且時間不是緊迫的時候,因此材料的電導率并不太重要時,一種合適的導熱體就和另一種導熱體一樣好。相反,零定律的另一方面是,再次受到適當的限制,給定的透熱壁對與其相連的熱浴的性質無關。例如,溫度計的玻璃燈泡無論是否暴露在氣體或液體中都可以用作隔熱墻,只要它們不會腐蝕或熔化它即可。
這些差異是傳熱的主要特征之一。從某種意義上講,它們是傳熱的對稱。
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