题目
当导热系数为常数时,单层平壁内的温度分布是 。A. 直线B. 曲线C. 折线D. 不能确定
当导热系数为常数时,单层平壁内的温度分布是 。
A. 直线
B. 曲线
C. 折线
D. 不能确定
题目解答
答案
A. 直线
解析
考查要点:本题主要考查稳态导热条件下单层平壁温度分布规律,需结合导热系数为常数的假设进行分析。
解题核心思路:
在一维稳态导热且导热系数为常数的情况下,温度梯度保持恒定,温度随空间坐标呈线性变化。此时温度分布曲线为直线。
破题关键点:
- 导热系数为常数:排除温度梯度变化的可能性。
- 单层平壁结构:简化为一维问题,温度仅沿厚度方向变化。
- 傅里叶定律:热流密度与温度梯度成正比,推导出温度分布方程。
步骤1:建立基本方程
根据傅里叶定律,热流密度 $q$ 与温度梯度 $\frac{dT}{dx}$ 的关系为:
$q = -k \frac{dT}{dx}$
其中 $k$ 为导热系数(常数)。
步骤2:积分求解温度分布
将方程变形为:
$\frac{dT}{dx} = -\frac{q}{k}$
对 $x$ 积分得:
$T(x) = -\frac{q}{k}x + C$
其中 $C$ 为积分常数,由边界条件确定。
步骤3:分析温度分布形式
方程 $T(x) = -\frac{q}{k}x + C$ 是一次函数,其图像为直线。因此,温度在平壁内的分布为直线。