题目
25 、双层平壁稳定热传导,壁厚相同,各层的导热系数分别为λ1 和λ 2,其对应的温度差为△t1 和△ t2 ,若△ t1> △ t2, 则λ 1 和λ 2 的关系为()A. λ 1B. λ 1>λ 2C. λ 1= λ 2D. 无法确定
25 、双层平壁稳定热传导,壁厚相同,各层的导热系数分别为λ1 和λ 2,其对应的温度差为△t1 和△ t2 ,若△ t1> △ t2, 则λ 1 和λ 2 的关系为()
A. λ 1< λ 2
B. λ 1>λ 2
C. λ 1= λ 2
D. 无法确定
题目解答
答案
A. λ 1< λ 2
解析
考查要点:本题主要考查导热基本规律在双层平壁稳定热传导中的应用,重点理解导热系数与温差的关系。
解题核心思路:
在串联平壁稳定导热中,单位时间内流经各层的热量相等。根据导热公式,结合各层的温差与导热系数关系,建立等式推导。
破题关键点:
- 热量守恒:双层串联,热量Q相同;
- 导热公式:$Q = \frac{\lambda \Delta T \cdot A \cdot t}{d}$,忽略常数项后得 $\lambda \Delta T$ 相等;
- 比较关系:由 $\lambda_1 \Delta T_1 = \lambda_2 \Delta T_2$ 和 $\Delta T_1 > \Delta T_2$,推导 $\lambda_1 < \lambda_2$。
步骤1:热量守恒关系
双层平壁串联,单位时间流经两层的热量相等,即:
$Q_1 = Q_2$
步骤2:导热公式简化
忽略与层无关的常数项(厚度$d$、面积$A$、时间$t$),得:
$\lambda_1 \Delta T_1 = \lambda_2 \Delta T_2$
步骤3:代入已知条件
题目给出 $\Delta T_1 > \Delta T_2$,代入等式:
$\lambda_1 > \lambda_2 \quad \text{会导致} \quad \lambda_1 \Delta T_1 > \lambda_2 \Delta T_2$
矛盾,因此必须满足:
$\lambda_1 < \lambda_2$