冷卻速率的計算公式
因為處於穩態的時候冷卻速度和溫度成線性關係,不穩態的時候非線性,測得結果不真實。不同溫度時,散熱速率不同。
一個較周圍熱的物體溫度為T,忽略表面積以及外部介質性質和溫度的變化。它的冷卻速率(dT/dt)與該物體的溫度與周圍環境的溫度C的差(T-C)成正比。
即dT/dt=-k(T-C)。其中,t為時間,k為一個常數。
計算方法是:對dT/dt=-k*(T-C)進行積分,得 ln(T-C)=-kt+B (B為積分常數) (T-C)=e^(-kt+B) 公式1 設t=0,也就是物體的初溫。
上述公式1變成 (T0-C)=e^B 然後代入公式1得 T=C+(T0-C)*e^-kt 算出B與k,代入t的值,就可以算出某個時間物體的溫度。
冷卻定律推匯出來,在忽略表面積以及外部介質性質和溫度的變化,物體溫度變化是越來越慢的。
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傳熱方式
傳熱的基本方式有熱傳導、熱對流和熱輻射三種。
1、熱傳導是指在不涉及物質轉移的情況下,熱量從物體中溫度較高的部位傳遞給相鄰的溫度較低的部位,或從高溫物體傳遞給相接觸的低溫物體的過程,簡稱導熱。
從微觀角度來看氣體、液體、導電固體和非導電固體的導熱機理是有所不同的。
(1)氣體中導熱是氣體分子不規則熱運動時相互碰撞的結果。眾所周知,氣體的溫度越高,其分子的運動動能越大。不同能量水平的分子相互碰撞的結果,使熱量從高溫處傳到低溫處。
(2)導電固體中有相當多的自由電子,它們在晶格之間像氣體分子那樣運動。自由電子的運動在導電固體的導熱中起著主要作用。
在非導電同體中導熱是通過晶格結構的振動,即原子、分子在其平衡位置附近的振動來實現的。
(3)至於液體中的導熱機理,還存在著不同的觀點。有一種觀點認為定性上類似於氣體,只是情況更復雜,因為液體分子間的距離比較近,分子間的作用力對碰撞過程的影響遠比氣體大。另一種觀點則認為液體的導熱機理類似於非導電固體。
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