题目
一维稳态球壁导热过程中,通过不同半径处热流量相等A. 对B. 错
一维稳态球壁导热过程中,通过不同半径处热流量相等
A. 对
B. 错
题目解答
答案
A. 对
解析
考查要点:本题主要考查对一维稳态球壁导热过程中热流量守恒的理解,关键在于区分热流密度与总热流量的概念。
解题核心思路:
在稳态导热中,单位时间内通过不同截面的总热量必须相等(无热量积累或散失)。对于球壁,总热流量 $Q$ 由热流密度 $q_r$ 与球面面积 $4\pi r^2$ 的乘积决定。虽然热流密度 $q_r$ 随半径变化,但总热流量 $Q$ 保持恒定。
破题关键点:
- 热流量指总热量(单位时间通过某截面的总能量),而非局部的热流密度。
- 稳态条件下,总热流量在各处相等,这是能量守恒的体现。
在一维稳态球壁导热中,假设温度仅随半径 $r$ 变化,无时间依赖性。根据傅里叶定律,径向热流密度为:
$q_r = -\lambda \frac{dT}{dr}$
其中 $\lambda$ 为导热系数,$T$ 为温度。
总热流量定义为单位时间内通过球面的总热量:
$Q = q_r \cdot 4\pi r^2$
在稳态条件下,无热量积累或散失,因此总热流量 $Q$ 在各处相等。虽然热流密度 $q_r$ 随半径变化(因温度梯度 $\frac{dT}{dr}$ 改变),但总热流量 $Q$ 保持恒定。
结论:题目中“热流量相等”指总热流量相等,故答案为A. 对。