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第六章 热

Lesson 6/10 | Study Time: 20 Min


6.3 传导


传导



传导的概念























内容 描述
传导的定义 热量沿着物体进行传递的方式。
传导的过程 - 运动较剧烈的粒子将动能由近及远地传递给运动不那么剧烈的粒子。
- 使后者的运动变得更加剧烈。
传导的特点 需要介质参与,热量在固体中传导尤为显著,气体中传导效果较差。



导热性



















导热性 描述
导热性差 - 不能将热量迅速传到各处。
- 例如:空气、木头、水等。
导热性佳 - 能迅速将热量传到各处。
- 例如:金属(铜、铝等)。



导热能力比较表











































物质 导热能力
空气 1
木头 5
23
砖块 25
玻璃 42
岩石 67
8300
15300



热的良导体与不良导体


热的良导体



























内容 描述
定义 容易导热的物质。
特点 热量能迅速传递到各处。
常见物质 所有金属(如铜、铝、铁等)。
应用 用于加快和促进热的传导,例如:锅底材料、散热器等。

热的不良导体



























内容 描述
定义 不容易导热的物质。
特点 热量传递缓慢,适合保温或隔热。
常见物质 塑料、木头、水、空气等。
应用 用于阻碍或减缓热的传导,例如:保温杯、建筑隔热材料、防寒服等。









6.2 热能

热能



热能的概念























内容 描述
热能的定义 物体由其内部大量粒子的热运动而具有的能量。
热能的来源
- 粒子的动能(无规则运动)。

- 粒子之间的势能(引力和斥力)。
热能与温度的关系 温度越高,粒子的无规则运动越剧烈,粒子的平均动能越大,物体的热能也越大。




粒子的动能与势能


粒子动能



















内容 描述
动能来源 粒子由于无规则运动而具有的动能。
动能与温度的关系
- 温度越高,粒子的无规则运动越剧烈,动能越大。

- 温度越低,粒子的无规则运动越减弱,动能越小。


粒子势能



















内容 描述
势能来源 粒子之间由于引力和斥力而具有的势能。
势能的特点
- 势能与粒子间的距离和相互作用力有关。

- 在某些情况下(如相变过程中),势能可能发生显著变化。




热能的组成























组成部分 描述
粒子动能 物体内部粒子由于无规则运动而具有的动能。
粒子势能 物体内部粒子之间由于引力和斥力而具有的势能。
热能的总和 热能包括物体内部所有粒子的动能和势能的总和。







6.3 传导

传导



传导的概念























内容 描述
传导的定义 热量沿着物体进行传递的方式。
传导的过程
- 运动较剧烈的粒子将动能由近及远地传递给运动不那么剧烈的粒子。

- 使后者的运动变得更加剧烈。
传导的特点 需要介质参与,热量在固体中传导尤为显著,气体中传导效果较差。




导热性



















导热性 描述
导热性差
- 不能将热量迅速传到各处。

- 例如:空气、木头、水等。
导热性佳
- 能迅速将热量传到各处。

- 例如:金属(铜、铝等)。




导热能力比较表











































物质 导热能力
空气 1
木头 5
23
砖块 25
玻璃 42
岩石 67
8300
15300




热的良导体与不良导体


热的良导体



























内容 描述
定义 容易导热的物质。
特点 热量能迅速传递到各处。
常见物质 所有金属(如铜、铝、铁等)。
应用 用于加快和促进热的传导,例如:锅底材料、散热器等。

热的不良导体



























内容 描述
定义 不容易导热的物质。
特点 热量传递缓慢,适合保温或隔热。
常见物质 塑料、木头、水、空气等。
应用 用于阻碍或减缓热的传导,例如:保温杯、建筑隔热材料、防寒服等。







6.4 对流

对流



对流的概念























内容 描述
对流定义 液体或气体因局部受热而发生的循环流动,将热量从一处传递到另一处的过程。
对流的过程
- 受热的液体或气体因体积膨胀、密度减小而上升。

- 温度较低、密度较大的液体或气体流过来填补位置。
对流的特点
- 仅发生在液体和气体中。

- 需要介质的流动。

- 自然对流通常比较缓慢。




对流的应用与现象























现象 原因
水壶中水的沸腾 水壶底部的水受热后密度减小上升,冷水下沉形成循环流动,热量通过对流传递。
暖气片加热房间 暖气片附近的空气受热上升,冷空气下沉,形成空气的循环流动,将热量传递到房间各处。
地壳板块运动 地幔软流层因温度和密度差异发生对流,引起地壳板块的碰撞和张裂。




海陆风的形成


海风(白天)























内容 描述
发生时间 白天。
原因
- 陆地温度高:陆地比热小,升温快,近地空气受热上升。

- 海水温度低:海水比热大,升温慢,海面上冷空气流向陆地填补位置。
结果 海风从海面吹向陆地。


陆风(夜晚)























内容 描述
发生时间 夜晚。
原因
- 陆地温度低:陆地降温快,近地空气冷却下沉。

- 海水温度高:海水降温慢,海面上空气受热上升,陆地冷空气流向海面填补位置。
结果 陆风从陆地吹向海面。




地壳板块运动的动力



























内容 描述
板块组成 全球由六大板块组成。
板块位置 板块漂浮在地幔的软流层上。
对流原因 地幔软流层因温度差异和密度差异发生对流。
对流结果 地壳板块发生碰撞或张裂,引起地壳板块运动。







6.5 辐射

辐射



辐射的概念























内容 描述
辐射定义 热量由物体沿着直线向外射出的一种传递方式。
辐射特点
- 无需介质,可以在真空中进行。

- 温度较高的物体将能量直接传递给温度较低的物体。
生活中的应用
- 加热:如烧烤食物。

- 散热:如汽车发动机冷却散热器。




辐射的吸收与发射























影响因素 描述
颜色
- 黑色物体:吸收辐射能力强。

- 白色物体:吸收辐射能力弱。
表面特性
- 粗糙表面:吸收辐射能力强。

- 光滑表面:吸收辐射能力弱。
吸收与发射的关系 吸收辐射能力强的物体,其发射辐射的能力也较强。




辐射计的原理与结构























内容 描述
辐射计的结构
- 封闭的玻璃球壳。

- 内部有自由转动的竖直金属叶片。

- 金属叶片两面分别涂有黑色和白色。
工作原理
- 黑色面吸收较多辐射,温度较高,周围空气温度升高,分子运动更剧烈。

- 空气分子推动叶片向白色面方向转动。
辐射强度与转速的关系 辐射越强,叶片转动越快。




辐射的应用与现象



























现象 原因
烧烤食物 热量通过辐射直接传递到食物表面,使其受热熟化。
汽车发动机散热器 散热器通过辐射将热量散发到周围环境中,降低发动机温度。
黑色衣服更热 黑色衣服吸收更多辐射热量,因此穿黑色衣服在阳光下更容易感到炎热。
粗糙表面散热快 粗糙表面吸收和发射辐射能力更强,适合用于散热装置。







6.6 保温瓶与太阳能热水器

保温瓶与太阳能热水器



保温瓶的原理与结构



























部分 功能与原理
双层玻璃抽成真空 阻止对流:真空中没有空气,热量无法通过对流传递。
表面镀银或铝 阻止辐射:反射瓶内热辐射,减少热量向外散失。
玻璃材料 减少传导:玻璃是热的不良导体,阻碍热量通过传导流失。
软木塞或塑料塞 阻止传导:软木和塑料是热的不良导体,减少瓶口热量散失。




保温瓶的热量传递方式与阻碍措施























热量传递方式 阻碍措施
传导 使用玻璃瓶身和软木塞,阻止热量通过固体传导。
对流 双层玻璃中间抽成真空,阻止热量通过空气流动传递。
辐射 瓶内表面镀银或铝,反射热辐射,减少热量散失。




太阳能热水器的原理与结构































部分 功能与原理
透明外管 透过太阳辐射:允许太阳辐射穿透,照射到内管。
内管壁黑色涂层 吸收太阳辐射:黑色涂层吸收太阳辐射,将热量传递给内管中的水。
两管真空 阻止传导与对流:真空层阻碍热量通过传导和对流向外散失。
内管加热水 热水上升:内管中受热水体积膨胀、密度减小,沿管向上流动进入保温储水桶。
冷水循环 冷水补充:温度较低的水沿背阳面流入内管,形成循环。




例子分析



















现象 原因
保温瓶保温 双层玻璃抽成真空阻止对流,镀银反射辐射,玻璃和软木塞减少传导。
太阳能热水器加热水 黑色涂层吸收太阳辐射,真空层阻止热量散失,热水上升冷水补充形成循环。