题目
一圆筒壁,内表面温度t1,外表面温度t2,导热系数λ,内半径r1,外半径r2,热流密度为q,当内表面温度变为2t1,外表面温度变为2t2,其他条件不变时,热流密度 q.A. 1B. 2C. 1/2D. 4
一圆筒壁,内表面温度t1,外表面温度t2,导热系数λ,内半径r1,外半径r2,热流密度为q,当内表面温度变为2t1,外表面温度变为2t2,其他条件不变时,热流密度 q.
A. 1
B. 2
C. 1/2
D. 4
题目解答
答案
B. 2
解析
步骤 1:确定圆筒壁的热流密度公式
圆筒壁的热流密度公式为:\[ q = -\lambda \frac{t_2 - t_1}{\ln(r_2/r_1)} \]
其中,\( q \) 是热流密度,\( \lambda \) 是导热系数,\( t_1 \) 和 \( t_2 \) 分别是内表面和外表面的温度,\( r_1 \) 和 \( r_2 \) 分别是内半径和外半径。
步骤 2:分析温度变化对热流密度的影响
当内表面温度变为 \( 2t_1 \),外表面温度变为 \( 2t_2 \),其他条件不变时,新的热流密度 \( q' \) 为:
\[ q' = -\lambda \frac{2t_2 - 2t_1}{\ln(r_2/r_1)} \]
\[ q' = -\lambda \frac{2(t_2 - t_1)}{\ln(r_2/r_1)} \]
\[ q' = 2 \left( -\lambda \frac{t_2 - t_1}{\ln(r_2/r_1)} \right) \]
\[ q' = 2q \]
步骤 3:得出结论
因此,当内表面温度变为 \( 2t_1 \),外表面温度变为 \( 2t_2 \),其他条件不变时,热流密度变为原来的2倍。
圆筒壁的热流密度公式为:\[ q = -\lambda \frac{t_2 - t_1}{\ln(r_2/r_1)} \]
其中,\( q \) 是热流密度,\( \lambda \) 是导热系数,\( t_1 \) 和 \( t_2 \) 分别是内表面和外表面的温度,\( r_1 \) 和 \( r_2 \) 分别是内半径和外半径。
步骤 2:分析温度变化对热流密度的影响
当内表面温度变为 \( 2t_1 \),外表面温度变为 \( 2t_2 \),其他条件不变时,新的热流密度 \( q' \) 为:
\[ q' = -\lambda \frac{2t_2 - 2t_1}{\ln(r_2/r_1)} \]
\[ q' = -\lambda \frac{2(t_2 - t_1)}{\ln(r_2/r_1)} \]
\[ q' = 2 \left( -\lambda \frac{t_2 - t_1}{\ln(r_2/r_1)} \right) \]
\[ q' = 2q \]
步骤 3:得出结论
因此,当内表面温度变为 \( 2t_1 \),外表面温度变为 \( 2t_2 \),其他条件不变时,热流密度变为原来的2倍。