题目
( 3 分)牛顿冷却定律 的表达式为 _________,给热系数(或对流传热系数)α的单位是_______。
( 3 分)牛顿冷却定律 的表达式为 _________,给热系数(或对流传热系数)α的单位是_______。
题目解答
答案
q= α A△ t w.m .K
解析
牛顿冷却定律描述了物体之间热量传递的速率与温差、接触面积的关系。其核心公式为单位时间的传热量与对流传热系数(α)、接触面积(A)及温度差(ΔT)的乘积成正比。对流传热系数α的单位需结合公式中各物理量的单位推导得出。
第一空:牛顿冷却定律的表达式
牛顿冷却定律的数学表达式为:
$q = \alpha A \Delta T$
其中:
- q:单位时间的传热量(单位:瓦特,W);
- α:对流传热系数;
- A:接触面积(单位:平方米,m²);
- ΔT:温度差(单位:开尔文,K)。
第二空:对流传热系数α的单位
根据公式 $q = \alpha A \Delta T$,对流传热系数α的单位可通过公式变形得出:
$\alpha = \frac{q}{A \Delta T}$
- q的单位为瓦特(W),即 $1 \, \text{W} = 1 \, \text{J/s}$;
- A的单位为平方米(m²);
- ΔT的单位为开尔文(K)。
因此,α的单位为:
$\text{W} \cdot \text{m}^{-2} \cdot \text{K}^{-1} \quad \text{或} \quad \frac{\text{W}}{\text{m}^2 \cdot \text{K}}$