图 4-3 温度梯度与傅里叶定律第二节 热传导热传导就是由物质内部分子、原子与自由电子等微观粒子得热运动而产生得热量传递现象.热传导得机理非常复杂，简而言之,非金属固体内部得热传导就是通过相邻分子在碰撞时传递振动能实现得；金属固体得导热主要通过自由电子得迁移传递热量;在流体特别就是气体中，热传导则就是由于分子不规则得热运动引起得.4-2-１ 傅里叶定律 一、温度场与等温面任一瞬间物体或系统内各点温度分布得空间,称为温度场。在同一瞬间，具有相同温度得各点组成得面称为等温面。因为空间内任一点不可能同时具有一个以上得不同温度,所以温度不同得等温面不能相交。二、温度梯度从任一点开始，沿等温面移动，如图 4—3 所示,因为在等温面上无温度变化，所以无热量传递；而沿与等温面相交得任何方向移动，都有温度变化,在与等温面垂直得方向上温度变化率最大.将相邻两等温面之间得温度差△ｔ与两等温面之间得垂直距离△n 之比得极限称为温度梯度，其数学定义式为： （4－1)温度梯度为向量，它得正方向指向温度增加得方向，如图４—３所示。对稳定得一维温度场,温度梯度可表示为： (4-2） 三、傅里叶定律导热得机理相当复杂,但其宏观规律可用傅里叶定律来描述，其数学表达式为： 或 (４—3)式中 ——温度梯度，就是向量，其方向指向温度增加方向，℃/m； Q——导热速率，W； S——等温面得面积,ｍ 2; λ——比例系数,称为导热系数，Ｗ/(m·℃)。式 4—3 中得负号表示热流方向总就是与温度梯度得方向相反，如图 4-3 所示.傅里叶定律表明：在热传导时,其传热速率与温度梯度及传热面积成正比。必须注意，λ 作为导热系数就是表示材料导热性能得一个参数,λ 越大，表明该材料导热越快.与粘度 μ 一样,导热系数 λ 也就是分子微观运动得一种宏观表现。4－2—2 导热系数导热系数表征物质导热能力得大小,就是物质得物理性质之一.物体得导热系数与材料得组成、结构、温度、湿度、压强及聚集状态等许多因素有关 .一般说来,金属得导热系数最大，非金属次之,液体得较小，而气体得最小.各种物质得导热系数通常用实验方法测定。常见物质得导热系数可以从手册中查取.各种物质导热系数得大致范围见表４－1 所示。表 4－1 导热系数得大致范围物质种类纯金属金属合金液态金属非金属固体非金属液体绝热材料气体导热系数／W·m-1·K-１100～140050~50030～3 ０ 0０、0 ５～５00、5～5０、05~10、005~０、5 一、固体得...
