题目
对非稳态导热问题,当物体的导热系数相当大,或者几何尺寸很小,或者表面传热系数很小时,可以 考虑忽略其内部热阻。
对非稳态导热问题,当物体的导热系数相当大,或者几何尺寸很小,或者表面传热系数很小时,可以 考虑忽略其内部热阻。
题目解答
答案
在非稳态导热过程中,当物体的导热系数相当大,或者几何尺寸很小,或者表面换热系数极小,可以忽略物体内部导热热阻。
解析
考查要点:本题主要考查非稳态导热过程中忽略内部热阻的条件,需理解内部热阻与表面热阻的关系,以及各参数对热阻的影响。
解题核心思路:
当物体内部的导热热阻远小于表面传热热阻时,可忽略内部热阻。判断依据包括导热系数、几何尺寸和表面换热系数三个关键参数。
- 导热系数大:导热能力增强,内部温差减小,热阻降低。
- 几何尺寸小:导热路径短,总热阻减小。
- 表面换热系数小:表面传热阻力大,内部热阻相对可忽略。
条件分析
-
导热系数相当大
导热系数 $\lambda$ 越大,热量传递越快,物体内部温差 $\Delta T$ 越小。根据公式 $Q = \frac{\lambda A \Delta T}{d}$($d$ 为几何尺寸),当 $\lambda$ 增大,相同热量下 $\Delta T$ 减小,内部热阻 $\frac{d}{\lambda A}$ 降低。 -
几何尺寸很小
尺寸 $d$ 越小,导热路径缩短,总热阻 $\frac{d}{\lambda A}$ 越小。此时内部热阻对整体热传递的影响减弱。 -
表面换热系数极小
表面换热系数 $h$ 越小,表面传热热阻 $\frac{1}{hA}$ 越大。当表面热阻远大于内部热阻时,内部热阻可忽略。
综合结论
当上述任一条件满足时,内部热阻相对于表面热阻或整体热阻可忽略,物体内部温度趋于均匀。