熱量是由于溫度差而傳遞的能量,它總是傾向于從含熱量較多的高溫物體流向含熱量較少低溫物體 這句話對嗎
- 教育綜合
- 2022-11-14 17:43:19
熱是由于溫差而傳遞的能量形式,它總是傾向于從含熱較多的高溫物體流向含熱較少的低溫物體。( )?
這種說法是錯誤的。熱量是一個狀態(tài)量,不能說物體含有多少“熱量”,只能說物體間發(fā)生熱傳遞的過程中,物體吸收了多少熱量或放出多少熱量。熱量是由于溫度差而傳遞的能量
熱量是內(nèi)能,內(nèi)能是能量的一種,能量并不是熱能,它們是整體和部分的關(guān)系.電磁波也有能量,比如紅外線取暖,電磁波也可以傳遞能量熱量傳遞的三種基本方式分別是什么?
熱量傳遞主要有三種基本方式:導熱、熱對流和熱輻射。傳熱可以以其中一種方式進行,也可以同時以兩種或三種方式進行。根據(jù)傳熱介質(zhì)的特征,熱量傳遞的過程又可以分為熱傳導、對流傳熱和輻射傳熱。
1、導熱
導熱是指依靠物質(zhì)的分子、原子和電子的振動、位移和相互碰撞而產(chǎn)生熱量傳遞的方式。例如,固體內(nèi)部熱量從溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分,就是以導熱的方式進行的。
熱傳導在氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)中都可以發(fā)生,但熱量傳遞的機理不同。氣體的熱量傳遞是氣體分子作不規(guī)則熱運動時相互碰撞的結(jié)果。氣體分子的動能與其溫度有關(guān),高溫區(qū)的分子具有較大的動能,即速度較大,當它們運動到低溫區(qū)時,便與低溫區(qū)的分子發(fā)生碰撞,其結(jié)果是熱量從高溫區(qū)轉(zhuǎn)移到低溫區(qū)。
固體以兩種方式傳遞熱量:晶格振動和自由電子的遷移。在非導電的固體中,主要通過分子、原子在晶體結(jié)構(gòu)平衡位置附近的振動傳遞能量;對于良好的導電體如金屬,類似氣體分子的運動,自由電子在晶格之間運動,將熱量由高溫區(qū)傳向低溫區(qū)。
由于自由電子的數(shù)目多,所傳遞的熱量多于晶格振動所傳遞的熱量,因此良好的導電體一般都是良好的導熱體。
液體的結(jié)構(gòu)介于氣體和固體之間,分子可作幅度不大的位移,熱量的傳遞既依靠分子的振動,又依靠分子間的相互碰撞。
在物體各部分之間不發(fā)生相對位移的情況下,如固體、靜止的液體和氣體中以導熱方式發(fā)生的熱量傳遞過程,稱為熱傳導。
2、熱對流
熱對流指由于流體的宏觀運動,冷熱流體相互摻混而發(fā)生熱量傳遞的方式。這種熱量傳遞方式僅發(fā)生在液體和氣體中。由于流體中的分子同時進行著不規(guī)則的熱運動,因此對流必然伴隨著導熱。
當流體流過某一固體壁面時,所發(fā)生的熱量傳遞過程稱為對流傳熱,這一過程在工程中廣泛存在。在對流傳熱過程中,根據(jù)流體的流態(tài),熱量可能以導熱方式傳遞,也可能以對流方式傳遞。
根據(jù)引起流體質(zhì)點位移(流體流動)的原因,可將對流傳熱分為自然對流傳熱和強制對流傳熱。自然對流傳熱是指由于流體內(nèi)部溫度的不均勻分布形成密度差,在浮力的作用下流體發(fā)生對流而發(fā)生的傳熱過程,例如暖氣片表面附近空氣受熱向上流動的過程。
強制對流傳熱是指由于水泵、風機或其他外力引起流體流動而發(fā)生的傳熱過程。流體進行強制對流傳熱的同時,往往伴隨著自然對流傳熱。
根據(jù)流體與壁面?zhèn)鳠徇^程中流體物態(tài)是否發(fā)生變化,可將對流傳熱分為無相變的對流傳熱和有相變的對流傳熱。無相變的對流傳熱指流體在傳熱過程中不發(fā)生相的變化;而有相變的對流傳熱指流體在傳熱過程中發(fā)生相的變化,如氣體在傳熱過程中冷凝成液體,或液體在傳熱過程中沸騰而轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w。
3、熱輻射
物體通過電磁波來傳遞能量的方式稱為輻射。輻射有多種類型,其中因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。
自然界中各個物體都不停地向空間發(fā)出熱輻射,同時又不斷地吸收其他物體發(fā)出的熱輻射。發(fā)出熱輻射與吸收熱輻射過程的綜合結(jié)果就造成了以輻射方式進行的物體間的熱量傳遞——輻射換熱。
當物體與物體或周圍環(huán)境處于熱平衡時,輻射換熱量等于零,但這是動態(tài)平衡,研究表明物體向外發(fā)出的熱輻射和吸收的熱輻射相等,但是該物體與其他物體或環(huán)境之間的輻射與吸收過程仍在不停地進行。
高溫物體通過輻射換熱將熱量傳給低溫物體實際上是由于高溫物體給低溫物體的輻射能大于低溫物體給高溫物體的輻射能的綜合結(jié)果。
與導熱和對流換熱相比,熱輻射具有如下特點:
①輻射能可以通過真空自由地傳播而無需任何中間介質(zhì);
②一切物體溫度高于0K的物體均能夠持續(xù)地發(fā)射出輻射能,同時也能持續(xù)地吸收來自其他物體的輻射能;
③熱輻射不僅具有能量的傳遞,而且具有能量形式的轉(zhuǎn)換。發(fā)射時從熱能轉(zhuǎn)換為輻射能,而被吸收時又從輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。
擴展資料
在傳熱研究中,為了分析問題和數(shù)學處理的方便,與研究流體流動時一樣,采用了連續(xù)介質(zhì)模型,即通常假定所研究的物體中溫度、密度、速度等傳熱相關(guān)物理參數(shù)都是空問的連續(xù)函數(shù)。對于氣體只要被研究物體的幾何尺度遠大于分子問的平均自由程,這種連續(xù)體的假定總是成立的。
研究熱量傳遞的傳熱學與工程熱力學都是研究與熱現(xiàn)象有關(guān)的科學。然而,這兩門學科的研究內(nèi)容和方法是有區(qū)別的。首先,工程熱力學研究的是處于平衡狀態(tài)的體系,其中不存在溫差或者壓力差,而傳熱學則是研究有溫差存在時處于不平衡狀態(tài)的體系的熱能傳遞規(guī)律。
例如,經(jīng)過高溫制備出的材料的冷卻,熱力學主要研究單位質(zhì)量的材料在這一冷卻過程中散失的熱量;而傳熱學則主要研究該冷卻過程受哪些因素影響,冷卻過程中溫度如何變化,冷卻需要多長時間等諸多問題。
其次,熱力學中所說的熱量通常是指能量,其單位通常用焦耳(J)和卡(kcal)來表示,而傳熱學中所說的傳熱量通常是指單位時間內(nèi)傳遞的熱量,因此其單位通常用瓦(W)等功率單位。
盡管如此,傳熱學與工程熱力學有著密切的關(guān)系:分析任何的熱量傳遞過程都要用到熱力學第一定律,即能量守恒定律。熱量傳遞過程的動力是溫度差,熱能總是由高溫處向低溫處傳遞。
兩種介質(zhì)或者同一物體的兩部分之間如果沒有溫差就不可能有熱量的傳遞,而這正是熱力學第二定律所規(guī)定的基本內(nèi)容。因此,工程熱力學的第一、第二定律是進行傳熱學研究的基礎(chǔ)。