题目
理想接触下的多层平壁一维稳态导热过程中,两侧温度不变,且每种材料厚度不变的情况下调换材料顺序,平壁总的热流量不发生变化的规律是()。A. 对B. 错
理想接触下的多层平壁一维稳态导热过程中,两侧温度不变,且每种材料厚度不变的情况下调换材料顺序,平壁总的热流量不发生变化的规律是()。
A. 对
B. 错
题目解答
答案
A
解析
考查要点:本题主要考查多层平壁一维稳态导热过程中热流量与材料排列顺序的关系,核心在于理解热阻叠加原理。
解题思路:
- 热流量公式:在稳态导热中,热流量 $Q = \frac{\Delta T}{\sum R}$,其中 $\Delta T$ 是两侧温差,$\sum R$ 是总热阻。
- 热阻计算:每层材料的热阻 $R_i = \frac{\delta_i}{\lambda_i A}$,其中 $\delta_i$ 是厚度,$\lambda_i$ 是导热系数,$A$ 是面积。
- 关键结论:调换材料顺序时,总热阻 $\sum R$ 是各层热阻之和,加法满足交换律,因此总热阻不变,热流量 $Q$ 不变。
热阻叠加原理分析
-
总热阻公式:
多层平壁的总热阻为各层热阻之和:
$\sum R = \frac{\delta_1}{\lambda_1 A} + \frac{\delta_2}{\lambda_2 A} + \cdots + \frac{\delta_n}{\lambda_n A}$
若面积 $A$ 相同,可约去,总热阻简化为:
$\sum R = \frac{\delta_1}{\lambda_1} + \frac{\delta_2}{\lambda_2} + \cdots + \frac{\delta_n}{\lambda_n}$ -
调换材料顺序的影响:
调换材料顺序后,各层的 $\delta_i$ 和 $\lambda_i$ 的组合顺序改变,但总热阻 $\sum R$ 的值不变(加法交换律)。因此,总热流量 $Q = \frac{\Delta T}{\sum R}$ 保持不变。
结论
无论材料如何排列,只要每层的 $\delta_i$ 和 $\lambda_i$ 不变,总热阻不变,热流量不变。因此,答案为A(正确)。