第13章辐射传递方程
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第十三章《热和能》复习提纲第1节分子热运动:1、常见的物质是由分子、原子构成的。
它们的大小通常以10-10m为单位来度量。
2、分子热运动:一切物体的分子都在不停地做无规则的运动,由于分子的运动与温度有关,所以这种无规则运动叫做分子的热运动。
温度越高扩散越快。
温度越高,分子无规则运动的速度越大。
①扩散现象:不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。
②扩散现象说明:A分子之间有间隙。
B分子在做不停的无规则的运动。
③课本中的装置下面放二氧化氮这样做的目的是:防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。
实验现象:两瓶气体混合在一起颜色变得均匀,结论:气体分子在不停地运动。
④固、液、气都可扩散,一般来讲,气体间扩散最快,液体次之,固体最慢。
⑤扩散速度与温度有关。
温度越高,分子运动越剧烈,扩散进行得越快;温度越低扩散进行得越慢。
⑥分子运动与物体运动要区分开:分子热运动是自发形成的,而不是在外力作用下的运动。
分子热运动最终结果是使物质越来越均匀。
扩散、蒸发等是分子运动的结果,而飞扬的灰尘,液、气体对流是物体运动的结果,尘土飞扬最终是尘埃落定,空气变得清新。
3、分子间存在着引力和斥力,它们是同时存在的。
①当分子间的距离d=分子间平衡距离 r ,引力=斥力。
②d<r时,引力<斥力,斥力起主要作用,固体和液体很难被压缩是因为:分子之间的斥力起主要作用。
③d>r时,引力>斥力,引力起主要作用。
固体很难被拉断,钢笔写字,胶水粘东西都是因为分子之间引力起主要作用。
④当d>10r时,分子之间作用力十分微弱,可忽略不计。
破镜不能重圆的原因是:镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围,镜子不能因分子间作用力而结合在一起。
4、固态、液态、气态的微观模型:①固体中分子之间的距离小,相互作用力很大,分子只能在一定的位置附近振动,所以既有一定的体积,亦有一定的形状。
②液体中分子之间的距离较小,相互作用力较大,以分子群的形态存在,分子可在某个位置附近振动,分子群却可以相互滑过,所以液体有一定的体积,但有流动性,形状随容器而变化。
《传热学》第一章思考题1. 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答:导热和对流的区别在于:物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象,称为导热;对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是:在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式,只有在物质存在的条件下才能实现,而辐射可以在真空中传播,辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2. 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩-玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答:① 傅立叶定律:dx dt q λ-=,其中,q -热流密度;λ-导热系数;dx dt -沿x 方向的温度变化率,“-”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式:)(f w t t h q -=,其中,q -热流密度;h -表面传热系数;w t -固体表面温度;f t -流体的温度。
③ 斯忒藩-玻耳兹曼定律:4T q σ=,其中,q -热流密度;σ-斯忒藩-玻耳兹曼常数;T -辐射物体的热力学温度。
3. 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么?哪些是物性参数,哪些与过程有关?答:① 导热系数的单位是:W/(m.K);② 表面传热系数的单位是:W/(m 2.K);③ 传热系数的单位是:W/(m 2.K)。
这三个参数中,只有导热系数是物性参数,其它均与过程有关。
4. 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时,冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算(过程是稳态的),但本章中又引入了传热方程式,并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答:因为在许多工业换热设备中,进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧,是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5. 用铝制的水壶烧开水时,尽管炉火很旺,但水壶仍然安然无恙。
第一章、基本内容:一、热量传递的三种基本方式⒈导热 掌握导热系数λ是一物性参数,其单位为w /(m·K);它取决于物质的热力状态,如压力、温度等。
⒉对流 掌握对流换热的表面传热系数h 为一过程量,而不像导热系数λ那样是物性参数。
⒊热辐射 掌握黑体辐射的斯蒂藩—玻耳兹曼定律。
二、传热过程与传热系数⒈传热过程 理解传热系数K 是表征传热过程强弱的标尺。
⒉热阻分析1、试分析室内暖气片的散热过程,各环节有哪些热量传递方式?以暖气片管内走热水为例。
答:有以下换热环节及热传递方式(1)由热水到暖气片管到内壁,热传递方式是对流换热(强制对流);(2)由暖气片管道内壁至外壁,热传递方式为导热;(3)由暖气片外壁至室内环境和空气,热传递方式有辐射换热和对流换热。
二、定量计算本节的定量计算主要是利用热量传递的三种基本方式所对应的定律,即导热的傅里叶定律,对流换热的牛顿冷却公式,热辐射的斯蒂藩—玻耳兹曼定律进行简单的计算。
另外,传热过程、热阻综合分析法及能量守恒定律也是较重要的内容。
1、一双层玻璃窗,宽1.1m ,高1.2m ,厚3mm ,导热系数为1.05W/(m·K);中间空气层厚5MM ,设空气隙仅起导热作用,导热系数为0.026W/(m·K)。
室内空气温度为25℃。
表面传热系数为20W/(m 2·K);室外空气温度为-10℃,表面传热系数为15W/(m 2·K)。
试计算通过双层玻璃窗的散热量,并与单层玻璃窗相比较。
假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相同。
解:(1)双层玻璃窗情形,由传热过程计算式:(2)单层玻璃窗情形:显然,单层玻璃窃的散热量是双层玻璃窗的2.6倍。
因此,北方的冬天常常采用双层玻璃窗使室内保温。
2、一外径为0.3m ,壁厚为5mm 的圆管,长为5m ,外表面平均温度为80℃。
200℃的空气在管外横向掠过,表面传热系数为80W/(m 2·K)。
中考一轮复习知识点梳理与针对性分层训练第13章《内能》【知识点1、分子热运动】一、物质的构成常见的物质是由极其微小的粒子——______、______构成的。
☆人们通常用______m为单位来量度分子。
___________可以帮助我们观察到分子。
二、分子的热运动1.不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象,叫___________。
2.扩散现象可以发生在______、______、______之间。
3.由于分子的运动跟_______有关,_______越高,分子运动越剧烈。
所以这种无规则运动叫_____________。
4.扩散现象等大量事实表明:☆(1)___________________________________。
(2)____________________________。
三、分子间的作用力1.分子之间的______使得固体、液体分子不至于散开,因而固体和液体能保持一定的______。
2.压缩固体和液体很困难,是因为分子之间还存在着______。
3.分子间既有______又有______。
当分子之间的距离变小时,作用力表现为______;当分子之间的距离变大时,作用力又表现为______。
如果分子之间的距离过大,作用力变得十分微弱,可以忽略。
4.分子间距决定了分子间的作用力,从而决定了固体、液体和气体的特征。
【经典例题考查】1.如图所示,是我们学习分子动理论时做过的一些实验。
(1)图甲中硫酸铜溶液与清水放置几天之后,两种液体混合均匀了,这是现象。
(2)图乙玻璃板的下表面接触水面,向上拉动时会发现弹簧测力计示数玻璃板的重力。
(选填“大于”、“等于”或“小于”)(3)图丙中水和酒精充分混合后的总体积混合前水和酒精的总体积。
(选填“大于”、“等于”或“小于”)(4)图丁中所示的实验现象说明分子在做。
2.学习了分子动理论之后,欣欣同学总结了很多生活中与分子动理论有关的现象,下列总结中不正确的是()A.腌制鸭蛋就是通过扩散使盐进入蛋中B.人造木板粘接剂中的甲醛扩散到空气中造成环境污染C.用透明胶带揭下纸上写错的字,是因为胶带与纸之间有相互的斥力D.“破镜不能重圆”是分子间的距离太大,作用力变得十分微弱3.夏季来临,瓶装水迎来销售旺季,大量废弃的塑料瓶污染环境。
目录第一章概述 ------------------ 2第二章热设计基础知识--------- 3第三章自然对流换热------------ 6第四章强迫对流换热-风扇冷却--- 9第五章单板元器件安全性热分析- 15第六章通信产品热设计步骤----- 20第一章概述1.1 热设计的目的采用适当可靠的方法控制产品内部所有电子元器件的温度,使其在所处的工作环境条件下不超过稳定运行要求的最高温度,以保证产品正常运行的安全性,长期运行的可靠性。
1.2 热设计的基本问题1.2.1 耗散的热量决定了温升,因此也决定了任一给定结构的温度;1.2.2 热量以导热、对流及辐射传递出去,每种形式传递的热量与其热阻成反比;1.2.3 热量、热阻和温度是热设计中的重要参数;1.2.4 所有的冷却系统应是最简单又最经济的,并适合于特定的电气和机械、环境条件,同时满足可靠性要求;1.2.5 热设计应与电气设计、结构设计、可靠性设计同时进行,当出现矛盾时,应进行权衡分析,折衷解决;1.2.6 热设计中允许有较大的误差;1.2.7 热设计应考虑的因素:包括结构与尺寸功耗产品的经济性与所要求的元器件的失效率相应的温度极限电路布局工作环境1.3 遵循的原则1.3.1热设计应与电气设计、结构设计同时进行,使热设计、结构设计、电气设计相互兼顾;1.3.2 热设计应遵循相应的国际、国内标准、行业标准;1.3.3 热设计应满足产品的可靠性要求,以保证设备内的元器件均能在设定的热环境中长期正常工作。
1.3.4 每个元器件的参数选择及安装位置及方式必须符合散热要求;1.3.5 在规定的使用期限内,冷却系统(如风扇等)的故障率应比组件的故障率低;1.3.6 在进行热设计时,应考虑相应的设计余量,以避免使用过程中因工况发生变化而引起的热耗散及流动阻力的增加。
1.3.7 热设计不能盲目加大散热余量,尽量使用自然对流或低转速风扇等可靠性高的冷却方式。
辐射传方程
辐射传方程是描述辐射传热过程的数学方程。
在自然界和工程领域中,物体间的热传递往往通过辐射传热来进行。
辐射传方程可以用来计算物体的辐射传热速率以及各个表面的辐射传热通量。
辐射传热是指在没有接触的情况下,物体通过电磁波的传播来传递热量。
辐射传热与物体的表面温度、表面性质以及周围环境的温度有关。
辐射传方程的一般形式可以写为:
Q = εAσ(T^4 - T_0^4)
其中,Q表示单位时间内物体所辐射的热量,ε表示物体的发射率,A表示物体的表面积,σ表示斯特藩-玻尔兹曼常数,T 表示物体的表面温度,T_0表示周围环境的温度。
辐射传方程的推导基于热辐射的特性和能量守恒定律。
根据热辐射的本质,物体在任何温度下都会发出辐射,而且发射的辐射功率与物体表面积成正比。
同时,根据能量守恒定律,物体通过辐射传热失去的热量必须等于它从周围环境吸收的热量。
辐射传方程的应用非常广泛。
在工程领域中,可以用于计算太阳能电池板的辐射吸收能力,也可以用于计算燃烧炉内的辐射传热。
在地球科学中,可以用于分析地球表面的能量平衡以及气候变化。
在生物医学中,可以用于计算人体皮肤的热辐射损失。
需要注意的是,辐射传方程只适用于热传导不显著的情况。
对于热传导显著的情况,还需要考虑传导传热和对流传热的影响。
总之,辐射传方程是描述辐射传热过程的重要工具,可以用于计算物体的辐射传热速率和各个表面的辐射传热通量。
它在自然界和工程领域中具有广泛的应用,对科学研究和工程设计都有重要意义。
《遥感数字图像处理》习题与答案第一部分1.什么是图像?并说明遥感图像与遥感数字图像的区别。
答:图像(image)是对客观对象的一种相似性的描述或写真。
图像包含了这个客观对象的信息。
是人们最主要的信息源。
按图像的明暗程度和空间坐标的连续性划分,图像可分为模拟图像和数字图像。
模拟图像(又称光学图像)是指空间坐标和明暗程度都连续变化的、计算机无法直接处理的图像,它属于可见图像。
数字图像是指被计算机储存,处理和使用的图像,是一种空间坐标和灰度都不连续的、用离散数字表示的图像,它属于不可见图像。
2.怎样获取遥感图像?答:遥感图像的获取是通过遥感平台搭载的传感器成像来获取的。
根据传感器基本构造和成像原理不同。
大致可分为摄影成像、扫描成像和雷达成像三类。
3.说明遥感模拟图像数字化的过程。
灰度等级一般都取2m(m是正整数),说明m = 8时的灰度情况。
答:遥感模拟图像数字化包括采样和量化两个过程。
①采样:将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样。
空间采样可以将模拟图像具有的连续灰度(或色彩)信息转换成为每行有N个像元、每列有M个像元的数字图像。
②量化:遥感模拟图像经离散采样后,可得到有MXN个像元点组合表示的图像,但其灰度(或色彩)仍是连续的,不能用计算机处理。
应进一步离散、归并到各个区间,分别用有限个整数来表示,称为量化。
当m = 8时,则得256个灰度级。
若一幅遥感数字图像的量化灰度级数g=256级,则灰度级别有256个。
用0—255的整数表示。
这里0表示黑,255表示白,其他值居中渐变。
由于8bit就能表示灰度图像像元的灰度值,因此称8bit量化。
彩色图像可采用24bit量化,分别给红,绿,蓝三原色8bit,每个颜色层面数据为0—255级。
4.什么是遥感数字图像处理?它包括那些内容?答:利用计算机对遥感数字图像进行一系列的操作,以求达到预期结果的技术,称作遥感数字图像处理。
其内容有:①图像转换。
包括模数(A/D)转换和数模(D/A)转换。
《海洋科学导论》思考题第一章:1、如何理解地球科学是一个复杂的科学体系?2、海洋科学的研究对象和特点是什么?3、海洋科学研究有哪些特点?4、回顾海洋科学发展历史,从中你能够得到哪些启示?5、中国海洋科学发展的前景如何?第二章:1、简述地球运动的主要形式及其产生的重要自然现象。
2、地球外部圈层与内部圈层是怎样划分的?说明它们之间的内在联系和区别。
3、说明全球海陆分布特点以及海洋的划分。
4、什么是海岸带?说明其组成部分是如何界定的。
5、大陆边缘分为几种主要来源?说明各自的构成及其主要特点。
6、什么是大洋中脊体系,它有哪些主要特点?7、简述大陆漂移、海底扩张与板块构造的内在联系与主要区别。
8、根据板块构造原理说明大洋盆地和边缘海盆地的形成与演化。
9、滨海沉积物主要有哪些?说明各自趁机作用的控制因素及沉积特点。
10、大陆架沉积作用过程有哪些?说明现代陆架沉积物的主要来源类型及分布规律。
11、按照大洋沉积物的成因将其分为哪几种主要类型,请归纳它们的分布规律、12、按照矿产资源形成的海洋环境和分布特征,海洋矿产资源有哪些主要类型?如何认识海洋是巨大的资源宝库?第三章:1、简述海水组成与纯水的异同点。
何谓海水盐度?2. 简述海水的主要热学与力学性质,它们与温度、盐度和压力的关系如何?3. 何谓海水的位温?有何实用价值?4. 简述海水密度的表示方法(历史上和现在的)。
何谓海水状态方程?5. 海水结冰与淡水结冰的过程有何不同?为什么?6. 海冰的主要物理性质是什么?海冰对海况有何影响?7. 海洋热平衡方程中各项的物理含义是什么?它们是怎样对海洋的热状况产生作用的?8. 世界大洋热平衡的分布与变化规律如何?9. 简述世界大洋中温度、盐度和密度的空间分布基本特征。
10. 大洋温度和盐度的平面分布与铅直分布有什么异同点?11. 何谓大洋主温跃层和极峰?何谓季节性温跃层?12. 为什么大洋热带海域盐度的最大与最小值总是出现在表层以下?13. 何谓海洋水团?它和水型、水系有什么关系?14. 何谓海洋混合?引起混合的主要原因有哪些?15. 涡动混合与对流混合效应有何异同之处?在不同纬度的海域中和不同季节中它们对海况的影响有什么变化与不同?16. 海洋中温度、盐度与密度细微结构的基本特征如何?第四章:1、海水的组成为什么有恒定性?2、海水中的常量元素主要有哪些?3、海水的pH值一般是多少?海水的缓冲能力主要由哪种作用控制?4、海水中营养盐有哪些?有哪些主要形式?5、海洋污染如何防治?第五章:1、简述海流的定义、形成原因及表示方法。