热传递的三种方式

能量从温度高的物体传到温度低的物体,或从物体温度高的部分传到温度低的部分,这种现象叫热传递。

热传递产生的条件是两物体或物体的不同部分存在温度差,只要存在温度差,就会有热传递现象发生,并且一直持续到它们的温度差为零,即达到热平衡为止。

热传递的方向总是由高温传向低温,热传递过程传递的是物体内能的一部分,而不是传递温度。

热传递有三种方式,即传导、对流和辐射。

1、传导

热沿着物体传递叫传导,它是固体中热传递的主要方式,在不流动的液体和气体层中亦可发生,在流动的情况下往往与对流同时发生。

热传导的过程实质上是由大量物质的粒子热运动互相撞击,而使能量从物体的高温部分传至低温部分,或由高温物体传给低温物体的过程。

在固体中,热传导的微观过程是:在温度高的部分,晶体中结点上的微粒振动动能较大;在低温部分,微粒振动动能较小;因微粒的振动互相联系,所以在晶体内部,微粒的振动动能由动能大的部分向动能小的部分传递。在固体中热的传导,就是能量的迁移。

在金属物质中,存在大量的自由电子在不停地做无规则的热运动,自由电子在金属晶体中对热的传导起主要作用。

在液体中热传导表现为:液体分子在温度高的区域热运动比较强,由于液体分子之间存在着相互作用,热运动的能量将逐渐向周围层层传递,引起了热传导现象。由于热传导系数小,传导得较慢。它与固体相似,而不同于气体。

气体依靠分子的无规则热运动以及分子间的碰撞,在气体内部发生能量迁移,从形成宏观上的热量传递。

2.对流

对流是指液体或气体由于本身的宏观运动而使较热部分和较冷部分之问通过循环流动的方式相互掺和,以达到温度趋于均匀的过程,是流体(液体和气体)热传递的主要方式。

对流可分自然对流和强制对流两种,自然对流是由于流体温度不均匀引起流体内部密度或压强变化而形成的自然流动。例如:气压的变化,空气流动,风的形成,地面空气受热上升,上下层空气产生循环对流等。而强制对流是因受外力作用或与高温物体接触,受迫而流动的。例如:鼓风机、水泵等,由于人工的搅拌或机械力的作用一外界因素的促使而形成对流的。

3、辐射

辐射是热的一种传递方式,它不依赖于物质的接触,而由热源自身的温度作用向外发射能量。这种传热方式叫热辐射,简称辐射。

它和传导、对流不同,它不依赖媒介而把热直接从一个物体传给另一物体。热辐射是以电磁波辐射的形式发射出能量,温度的高低决定辐射的强弱。温度较低时,主要以不可见的红外光进行辐射。当温度为300℃时,热辐射中最强的波长在5x10^-4cm 左右,即在红外区。当物体的温度在300-800 ℃时,热辐射中最强的波长在可见光区,太阳表面温度为6000 ℃,它就是以热辐射的形式,经宇宙空间传给地球的。这是热辐射远距离传热的主要方式。

近距离的热源,除对流、传导外,也会以辐射的方式传递热量。