Kiến thức Phổ thông

Dòng nhiệt là gì?

Dòng nhiệt là tốc độ truyền nhiệt theo thời gian. Bởi vì nó là một tốc độ năng lượng nhiệt theo thời gian, đơn vị SI của dòng nhiệt là joule mỗi giây, hoặc watt (W). Nhiệt truyền qua các vật thể thông qua sự dẫn, với các hạt được nung nóng truyền năng lượng của chúng sang các hạt lân cận. Các nhà khoa học đã nghiên cứu dòng nhiệt qua vật liệu trước khi họ biết rằng các vật liệu này được tạo thành từ các nguyên tử và dòng nhiệt là một trong những khái niệm hữu ích trong vấn đề này. Ngay cả ngày nay, mặc dù chúng ta hiểu sự truyền nhiệt có liên quan đến sự chuyển động của các nguyên tử riêng lẻ, nhưng trong hầu hết các tình huống, việc cố gắng nghĩ về tình huống theo cách đó là không thực tế và không có ích gì để quay lại đối xử với vật thể ở quy mô lớn hơn là cách thích hợp nhất để nghiên cứu hoặc dự đoán sự chuyển động của nhiệt.

Mặt toán học của dòng nhiệt

Vì đại diện dòng nhiệt đại diện cho dòng năng lượng nhiệt theo thời gian, bạn có thể nghĩ về nó đại diện cho một lượng năng lượng nhiệt nhỏ, dQ (Q là biến thường được sử dụng để biểu thị năng lượng nhiệt), được truyền trong một khoảng thời gian nhỏ, dt. Sử dụng biến H để biểu diễn dòng nhiệt, điều này mang lại cho bạn phương trình: H = dQ / dt

Nếu bạn đã tính toán trước hoặc tính toán, bạn có thể nhận ra rằng tỷ lệ thay đổi như thế này là một ví dụ điển hình về thời điểm bạn muốn thực hiện giới hạn khi thời gian gần đến không. Thực nghiệm, bạn có thể làm điều đó bằng cách đo sự thay đổi nhiệt ở các khoảng thời gian nhỏ hơn và nhỏ hơn.

Các thí nghiệm được thực hiện để xác định dòng nhiệt đã xác định mối quan hệ toán học sau: H = dQ / dt = kA (TH – TC) / L

Trong đó:

H: dòng nhiệt

dQ: lượng nhiệt nhỏ truyền qua thời gian dt

dt: một lượng nhỏ thời gian mà dQ đã được chuyển

k: độ dẫn nhiệt của vật liệu

A: diện tích mặt cắt ngang của vật thể

TH – TC: chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ ấm nhất và mát nhất trong vật liệu

L: chiều dài mà nhiệt được truyền

Có một yếu tố của phương trình nên được xem xét độc lập: (TH – TC) / L

Đây là chênh lệch nhiệt độ trên mỗi đơn vị chiều dài, được gọi là độ dốc nhiệt độ.

Cách nhiệt

Trong kỹ thuật, họ thường sử dụng khái niệm điện trở nhiệt, R, để mô tả mức độ cách nhiệt của nhiệt ngăn nhiệt truyền qua vật liệu. Đối với một tấm vật liệu có độ dày L, mối quan hệ cho một vật liệu nhất định là R = L / k, dẫn đến mối quan hệ này: H = A (TH – TC) / R

Chủ đề xuất hiện trong bài viết
Back to top button
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker