热传导方程建立的全过程

作者:wendy | 创建时间: 2023-04-05
一年四季,春夏秋冬,温度变化无处不在,他到底有什么规律呢? 先思考这样一个问题: 对于体积相同形状不同的同种物体,什么形状最能减少热量损失的?...
热传导方程建立的全过程

操作方法

推导物体的热传导方程时,需要利用能量守恒定律和关于热传导的Fourier定律

热传导的Fourier定律定律(用自己的语言组织):

根据初中所学的热力学公式:物体吸收的热量等于该物体的比热容、质量与温度增量的乘积.我们得到:

根据热量守恒

若物体内部有热源

如果时间足够长,温度不再变化

方法/步骤2

通过热传导方程的推导过程,我们还可以得到一个有意思的结论: 对于体积相同形状不同的同种物体,球形是最能减少热量损失的。

解释: 因为对于体积相同的同种物体,用内部热源将其从室温升高到相同的某一温度,其所需的热量是一致的,但是根据傅里叶积分公式,如果物体表面积的增加,那么它的面积分量也会增加,从而导致其散热更快,在相同时间内,其热量损失越多。这可以解释自然界的许多现象。

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