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同学们 大家好
今天我们讲的内容是
导热基本定律
在我们的现实生活
和工业生产中
导热现象随处可见
例如北方地区寒冷的冬天
人们都会穿上厚厚的羽绒服
其目的就是减少
人自身的热量向外界的传递
中央电视台科技博览节目中
曾经播出过这样一个报道
说72摄氏度的铁
和600摄氏度的木材
用手摸上去的感觉是一样的
这是因为铁的导热系数
比木材要大得多
用手摸的时候
72度的铁和600摄氏度的木材
传递给手的热量是相同的
所以说感觉也是一样的
很多同学都会有这样的经历
在做饭的时候
如果把勺子长时间放入锅中
勺子的把手也会变得非常的烫
甚至不敢用手去摸
这是因为热量在勺子之中
进行了传递
以上呢 就是常见的导热现象
这一个知识点呢
我们就来学习
如何利用导热基本定律
来处理导热问题
学习导热基本定律之前
我们首先要清楚几个概念
第一个呢 就是什么是温度场
温度场是指某时刻空间
所有各点温度分布的总称
因此温度场
是时间τ和空间r的函数
温度场分为了
稳态温度场和非稳态温度场
对于稳态温度场各点温度
不随时间而变化
温度t对时间τ的微分等于零
各点温度只是空间r的函数
而非稳态温度场中
各点温度由空间位置
和时间共同决定
对于温度场中
温度相同的各点
可以用等温线
或者是等温面进行描述
等温面是指同一时刻温度场中
所有温度相同的点连接起来
所构成的平面
而等温线是指用一个平面
与各等温面相交
在这个平面上即可得到
一系列的等温线簇
归纳等温面和等温线的特点
可以包括以下三个方面
第一 温度不同的等温面
或等温线彼此不能相交
第二 在连续的温度场中
等温面或等温线不会中断
它们是物体中完全封闭的曲面
或者是曲线
或者就终止与物体的边界上
第三 等温面上没有温差
没有热量的传递
不同的等温面之间存在温差
有热量的传递
接下来我们来看一下
温度梯度的概念
它是指沿等温面法线方向上
温度增量与法向距离比值的极限
用gradt来表示
这里需要注意的是
温度梯度是矢量
它的方向呢
正向是朝着温度增加的方向
在熟悉以上概念的基础之上
我们来学习导热基本定律
1822年 法国数学家傅里叶
在实验研究基础上
发现了导热问题的基本定律
傅里叶定律
即垂直导过等温面的热流密度
正比于该处的温度梯度
方向与温度梯度相反
式中λ为材料的热导率
或称之为导热系数
对于不同的材料
其导热系数一般不同
在直角坐标系下
热流密度的表达式
为沿三个坐标中方向的
导热热流的矢量和
沿三个坐标中方向的导热热流
可以分别表示为
qx等于负的λ乘以∂t/∂x
同理沿外轴和内轴方向的导热率
可以表示为
qy等于负的λ乘以∂t/∂y
qz等于负的λ乘以∂t/∂z
这里需要注意傅里叶定律的
上述表达式只适用于
各向同性材料
即热导率在各个方向相同的材料
而现实生活中有些材料
如石英 木材 叠层塑料板（音）
叠层金属板（音）
其导热系数是随方向而变化的
这些材料称之为各向异性材料
对于各向异性材料
傅里叶定律可以表示为
沿各不同方向的热导率数值（04：56）
与温度梯度乘积的矢量和
好的 这个知识点
我们就讲到这里
谢谢大家
-1.1传热学的研究内容及其应用
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-1.2热量传递的三种基本方式
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-第一章--1.2热量传递的三种基本方式
-1.3传热过程与传热热阻
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-第一章--1.3传热过程与传热热阻
-2.1导热基本定律
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-2.2热导率的概念
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-第二章--2.2热导率的概念
-2.3导热微分方程
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-第二章--2.3导热微分方程
-2.4导热微分方程单值条件
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-第二章--2.4导热微分方程单值条件
-2.5平板稳态导热问题
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-第二章--2.5平板稳态导热问题
-2.6圆筒壁的稳态导热问题
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-第二章--2.6圆筒壁的稳态导热问题
-2.7球壳稳态导热
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-第二章--2.7球壳稳态导热
-3.1集总参数法-I
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-3.2集总参数法-II
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-第三章--3.2集总参数法-II
-4.1稳态导热解-I
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-4.2稳态导热解-II
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-4.3非稳态导热解
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-第四章--4.3非稳态导热解
-5.1对流传热概说
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-第五章--5.1对流传热概说
-5.2对流传热问题的数学描写
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-第五章--5.2对流传热问题的数学描写
-5.3.1流动边界层与热边界层
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-第五章--5.3.1流动边界层与热边界层
-5.3.2二维稳态边界层型对流传热问题的数学描述
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-第五章--5.3.2二维稳态边界层型对流传热问题的数学描述
-6.1相似原理
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-6.2量纲分析及相似原理的应用
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-第六章--6.2量纲分析及相似原理的应用
-6.3.1管槽内强制对流流动和换热的特点
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-第六章--6.3.1管槽内强制对流流动和换热的特点
-6.3.2管槽内湍流强制对流换热实验关联式
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-第六章--6.3.2管槽内湍流强制对流换热实验关联式
-6.3.3管槽内层流与过渡流动强制对流换热实验关联式
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-6.4外部流动强制对流换热实验关联式
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-第六章--6.4外部流动强制对流换热实验关联式
-6.5.1大空间与有限空间自然对流传热
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-第六章--6.5.1大空间与有限空间自然对流传热
-6.5.2大空间与有限空间自然对流传热的实验关联式
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-6.6射流冲击传热的实验关联式
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-第六章--6.6射流冲击传热的实验关联式
-7.1凝结换热及影响因素-I
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-第七章--7.1凝结换热及影响因素-I
-7.2沸腾换热及影响因素-II
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-第七章--7.2沸腾换热及影响因素-II
-8.1热辐射基本定律
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-第八章--8.1热辐射基本定律
-8.2实际物体辐射特性
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-第八章--8.2实际物体辐射特性
-9.1-角系数
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-第九章--9.1-角系数
-9.2-多表面间的辐射热量-净热量法
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-第九章--9.2-多表面间的辐射热量-净热量法
-9.3多表面间的辐射热量-网络图法-
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-第九章--9.3多表面间的辐射热量-网络图法-
-10.1换热器的类型
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-第十章--10.1换热器的类型
-10.2换热器对数平均温差的计算
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-第十章--10.2换热器对数平均温差的计算
-10.3换热器的热计算：1平均温差法
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-10.4换热器的热计算：2效能-传热单元数法
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