如果你坐在木椅上,木椅表面会变热。相反,如果你坐在塑料椅或金属椅上,坐下后金属椅或塑料椅的表面却不会感到温暖。为什么木椅表面会发热,而金属椅表面却不会?为什么睡在冰冷的地板上没有床垫会感到疼痛?你穿过保暖的外套吗?为什么大多数保暖外套都是用羊毛制成的?关于热传导,还有很多值得思考和探讨的问题。
准备一根蜡烛和一根细铁丝。握住铁丝的一端,将另一端接触蜡烛火焰。稍等片刻,直到你的手感到发热。为什么你的手会发热呢?当铁丝的一端接触到蜡烛火焰时,热量会从蜡烛火焰(高温)传递到铁丝的另一端(低温)。这种热传递导致接触火焰的一端温度升高。接触火焰的一端与另一端之间的温差使得热量从接触火焰的一端传递到你手接触的那一端。这种热传递导致你手接触的那一端温度升高。然后,热量传递到你较冷的手上。因此,你的手会感到发热。
当高温物体的一部分与低温物体接触时,热量会从高温物体传递到低温物体。额外的能量会使构成物体的原子和分子运动得更快。运动过程中,分子具有动能(EK = ½ mv² )。运动速度更快(动能更大)的分子会与相邻的分子发生碰撞。这些碰撞的分子又会与相邻的其他分子发生碰撞。如此往复。分子之间相互碰撞,传递能量。这种通过构成物体的分子间碰撞而发生的热传递称为热传导。
热传导公式
左侧物体的温度较高(T)。1)而右侧物体的温度较低(T)。2由于温度差异(T)1 - T.2热量从高温物体传递到低温物体(热流方向向右)。热量传递的物体具有横截面积(A)和长度(l)。
根据实验结果,在一定时间间隔内传递的热量 (Q/t) 与温差 (T₁ – T₂)、横截面积 (A) 和物体性质(k = 热导率)成正比,与物体长度成反比。热传导速率的公式为:
说明:Q/t = 传热速率,k = 热导率,A = 横截面积,T1 高温,T2 = 低温,l = 物体长度。
热传导的应用
为什么瓷砖比地毯感觉凉快?瓷砖的导热性比地毯好。因此,瓷砖是热的良导体,而地毯是热的不良导体。当我们踩在地毯上时,热量会从脚部传递到地毯上。这是因为我们的体温高于地毯的温度。地毯是热的不良导体,因此从脚部传递的热量会积聚在地毯表面,使地毯变暖。当我们踩在瓷砖或陶瓷上时,热量会从脚部传递到瓷砖或陶瓷上。由于瓷砖是热的良导体,热量不会积聚在瓷砖表面。热量可以顺畅地传递,使我们的脚感觉凉快。如果你的房子位于寒冷地区,你应该在卧室地板上铺上地毯,这样你的身体就不会散失热量。相反,如果你的房子位于炎热地区,你不应该在卧室地板上铺地毯,因为你不会感觉凉爽,反而会感觉很热😉
睡在地板上而不铺床垫会导致生病。为什么呢?这是因为大量热量会从你的身体散失到地板上。热量是能量的流动形式。当你的身体散失大量热量时,能量水平就会下降。如果缺乏能量,就容易生病!
门窗的作用是什么?为什么门窗要用木头制作?夜间,室外气温低于室内气温。这种温差会导致热量从室内散失到室外。因此,我们通常会在夜间关闭门窗。除了防止不法分子闯入外,门窗的作用之一是防止热量从室内散失。门窗通常由木头制成。木材的导热系数很低,可以起到隔热作用。门窗的另一个作用是保持空气流通。门窗内侧的空气可以起到良好的隔热作用(阻止热量散失)。空气的导热系数非常低。物体的导热系数越低,热量就越难通过该物体传导。
除了维持我们作为文明正常人的地位🙂,衣服还能帮助维持稳定的体温。我们穿的衣服通常会根据气温进行调整。当气温较低时,我们会穿得更厚一些。毯子或厚衣服(例如外套)会阻碍空气流通,使空气滞留在皮肤和外套或毯子之间。由于人体与滞留空气之间存在温差,热量会从人体传递到空气中。人体散发的热量会使滞留空气的温度升高(空气变暖)。请看上面的导热系数表。空气的导热系数非常小,因此热量很难从人体散失,从而保持体温稳定。如果我们在寒冷的天气里不穿外套,热量就会从人体散失。散失的热量越多,人体损失的能量就越多。
问题示例
1. 2011/2012年度全国统考试题A81第10题
请注意以下声明!
(1)金属导电性
(2)金属端部之间的温差
(3)金属的长度
(4)金属质量
决定金属中热传播速率的因素有……
A. (1)、(2) 和 (3)
B. (1) 和 (4)
C. (2) 和 (4)
D. (3) 和 (4)
E. (4) 仅
讨论
根据传导传热速率公式,决定传热速率的因素是金属的导热系数(k)、金属两端的温差(T)和金属的长度(l)。金属的质量没有影响。
正确答案是 A。