Tuesday, October 30, 2012

熱方程的解具有將初始溫度平滑化的特質,這代表熱從高溫處向低溫處傳播。一般而言,許多不同的初始狀態會趨向同一個穩態(熱平衡)。因此我們很難從現存的熱分佈反解初始狀態,即使對極短的時間間隔也一樣

熱傳導,是熱能從高溫向低溫部分轉移的過程,是一個分子向另一個分子傳遞震動能的結果。各種材料的熱傳導性能不同,傳導性能好的,如金屬,還包括了自由電子的移動,所以穿熱速度快,可以做熱交換器材料;傳導性能不好的,如石棉,可以做熱絕緣材料。



固體的傳熱方式主要是傳導;熱從高溫的物體傳到低溫的物體。



手拿著冰塊,熱從高溫的熱水傳到低溫的冰塊。
手放入熱水中,熱從高溫的熱水傳到低溫的手上。

一般而言,金屬對熱的傳導效果比非金屬較好。




所以金屬當鍋子,而用木頭、塑膠等當鍋子的把手。



<對流>



對流是指流體內部的分子運動,是熱傳與質傳的主要模式之一。熱對流(亦稱爲對流傳熱)是三種主要熱傳方式中的其中一種(另外兩種分別是熱傳導與熱輻射),通常發生在流體內或流體和容器之間有溫度差時,因為溫度的差異會使得流體之間密度不同。質傳方面的例子如不同的鹽分密度或者是外力的施與引起密度不均,也會引起對流。在大氣中、海洋內、以及行星的地函裡,也都有對流在發生。



在自然發生的熱能交換過程中,熱量都會由高溫處向低溫處傳播,這種現象稱為熱的傳播。而熱的傳播方式有熱傳導、熱對流和熱輻射三種。而熱對流的成因是當液體或氣體物質一部分受熱時,體積膨脹,密度減少,逐漸上升,其位置由周圍溫度較低、密度較大的物質補充之,此物質再受熱上升,周圍物質又來補充,如此循環不已,遂將熱量由流動之流體傳播到各處。



其他關於熱對流的應用,在空氣的對流方面,我們多將室內的冷氣裝置須置於上部,暖氣機須置於室內低處,主要是因為冷空氣下降,冷空氣上升的原因,所以空氣之間會產生對流;煙囪的設置,煙囪就是要幫助氣體對流,當熱空氣順著煙囪向上傳遞時,新鮮的冷空氣可以不斷補充,讓爐內的燃燒效果更好。



另外,我們常見的有關對流的實例如冬天睡覺時蓋棉被,主要是可以防止棉被內太空氣的對流而保持體溫;喝熱水時,若嫌其太熱,常用口吹氣,這是因為吹氣時,鄰近空氣發生對流作用,把熱水的熱帶走,而使熱水易冷卻;失火的地方,常有風助火勢;濱海地區,夏日白天常吹海風,晚上常吹陸風等都是熱對流的例子。



液體和氣體的傳熱方式主要是對流。

水受熱時,體積變大,密度變小,故熱水上升,冷水下降。故加熱試管上端的水時,用手摸試管底端仍不覺燙。

煙囪的設置幫助氣體對流,當熱空氣向上時,新鮮冷空氣由下端不斷補充,使爐內的燃燒效果更好。




<輻射>



輻射指的是能量以波或是次原子粒子移動的型態傳送。一般可依其能量的高低及游離物質的能力分類為游離輻射或非游離輻射。一般普遍將這個名詞用在游離輻射。游離輻射具有足夠的能量可以將原子或分子游離化,非游離輻射則否。輻射活性物質是指可放射出遊離輻射之物質。游離輻射主要有三種:α、β及γ輻射(或稱射線)。



不需任何物質當媒介,而直接由熱源傳播出去的方式叫輻射。

太陽的熱是藉由輻射方式,傳到地球,故不須經由任何介質而傳播。

白色物體較不易吸收輻射熱,而黑色物體較易吸收輻射熱,故夏天宜穿白色衣服,而 天則較適宜穿黑色或深色的衣服。


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熱的傳播途徑包括傳導對流輻射三種方式:

一、傳導1.熱量經由物質,從高溫處流向低溫處的傳播方式,稱為傳導。
2.直到兩者的溫度相等時,我們稱這些物體彼此達到熱平衡,熱量不再流動。
3.手碰物體,若覺得冰冷,此時熱量由手傳向物體。
4.手碰物體,若覺得燙手,此時熱量由物體傳向手。
5.熱的傳導快慢:
(1)三態之中,以固態最佳,液態其次,氣態最差
(2)固態之中,以金屬較佳,非金屬較差。
(3)金屬中,以銀最佳,銅次佳。


二、對流
1.熱經由液體或氣體的流動而隨之傳播的現象。
2.水受熱時,體積變大,密度變小,因而向上移動,周圍的冷水就會流過來,填補底部上升的熱水所佔的空間,如此反覆進行就可把熱傳開,是為對流。
3. 0℃至4℃的水,受熱時,體積變小,密度變大,反而下降,不合對流意義。


三、輻射
1.熱可以不用經由物質當媒介,而直接由熱源向四周傳播出去的現象,稱為輻射。
2.輻射熱採直線進行,遇到障礙即被吸收、反射或穿透。
3.白色淺色的表面比較不易吸收輻射熱;黑色或深色的表面比較容易吸收輻射熱。

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