02.28 熱傳遞的本質是什麼,是否真的無物質傳播?

姚振博


現在公認的熱的理論是緊密地與物質的內能相關聯的。在熱力學中認為內能是與物體的物理和化學狀態相關的能量,即與物體內部分子和原子的方位與運動有關的能量。經過眾多學者的試驗普遍的證實了以下三個方面的結論:

1.因為熱作為能量是與分子、原子以及他們的組成部分的移動、轉移和振動運動有關的,因此熱傳導一定是嚴格的與這些運動有關的;

2.溫度升高,分子和原子運動的頻率和強度增大,所以隨著溫度升高,熱傳導是增強的。

3.從比較稠密的固態變為液體和氣體導致較低的導熱係數,於是熱傳導的效應也相應較低。

4.熱傳導的本質就是分子之間相互碰撞、影響產生的能量的轉移。

  • 本人認為雖然熱傳遞傳遞的是能量,但是能量的載體是物質,不存在沒有寄主的單純的能量,在整個熱傳遞的過程中,如果沒有物質這一載體的參與,熱傳導就無法進行,即便是輻射、磁感應也是由於物質與物質間的某種作用力參與的下進行的,單純的能量不存在。因此,不存在無物質傳播的熱傳遞。

介紹幾個相關知識

根據熱力學第二定律,只有在各個物體處於不同溫度時,熱

才能從一個物體傳遞到另一個物體,並且熱總是從高處流向溫度最低處,即這時候存在一個溫度梯度;以熱量形式的能量,朝著溫度降低的方向流動。

根據熱力學第一定律,在沒有熱源和熱沉存在時,

熱流的能量是守恆的。所以一個物體可以具有一個隨空間座標和時間變化的溫度分佈,我們可以假設在某一時間,物體內部存在這樣一個表面,在這一個表面上每一點的溫度都是相同的,這樣的表面叫等溫面。

這些等溫面相互之間的差別在於更冷或更熱一些,相應的相差一個溫度增量。


我叫MTD


小夥伴們,我們都知道一種現象,那就是天氣冷了,我們要多加點衣服,天氣熱了,我們要減點衣服這樣我們體感會感到舒服一點。實際上這就是一種熱傳遞現象。

我們感到冷了,多加點衣服,那是我們身體的熱量向外擴散;我們感到熱了,減去點衣服,那是我們身體的熱量向內聚集。

那麼熱傳遞的本質是什麼呢?

一.熱傳遞的本質是分子的運動

兩個溫度不同的物體接觸,溫度高的物體分子運動快,能量高,會經過接觸將能量傳給運動慢的物體,導致低溫物體分子運動加快,溫度升高.熱的傳導是什麼狀態

我們常說的導熱好不好,實際上就是指的熱傳導。那為什麼不叫冷傳導呢?原來熱量的產生是分子的運動速度加快了,分子活躍了;活躍的分子總是向著不活躍的分子運動,熱量就是這樣被傳到過去了。也就是說活躍的分子是主動的,而不活躍的分子是被動的。最後能量達到平衡,實際上這也是熱力學第二定律:熱量可以自發地從溫度高的物體傳遞到較冷的物體,但不可能自發地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體。

你可能感到奇怪,比如從冰箱裡拿出來一塊冰,你是感到涼的,那不是冰的涼傳到身體上去的嗎?但是,你發現沒有,並在你的手裡化了,是熱量傳遞過去的,而不是並冰傳導過來的。你感到涼那只是感受而已。

二. A和B兩個物體最後溫度一樣了

在生活中,我們常常遇到這樣的情況,比如我們從冰箱裡拿出來凍肉,放在水裡,最後水的溫度魚肉的溫度是一樣的。我們發現水比以前變涼了,就是水的熱分子向凍肉方向傳遞過去了。那麼,熱的水的溫度哪去了?實際上它們達到了平衡。

即能量既不能憑空產生,也不能憑空消失,它只能從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,在轉移和轉化的過程中,能量的總量不變。這就是能量守恆定律,也是熱力學第一定律。這裡只是物質的分子熱能的傳遞,並沒有物質交換。


三. 還有一種現象叫人輻射

輻射也是一種熱傳遞,是高溫物體發射強烈的紅外線,此紅外線能提高低溫物體分子運動的能量溫度就升高了。只是物質的分子參與了熱的傳播,分子即沒有增加也沒有減少。

小結:我們說,熱的傳遞是分子運動的結果。依照熱力學原理,能量既不能增加也不能減少,這就是能量守恆的道理。當然在同一種液體傳遞的過程中它們有交融,比如水,但物質的本來性質並沒有改變。


任哥論道


題主你好,非常高興能夠共同探討這個問題,很顯然我們現在討論的是物體溫度的熱能,而不是物質能量的熱量(一碗米飯有多少熱量)。

 

熱量大小反映的是分子無規熱運動的劇烈程度。假設一個物體是一個操場,許許多多同學是操場的組成部分,那麼同學們活動的越激烈,那麼操場的熱量越高,這個是一個簡單的比喻,事實上在物質內部,情況也是如此。那麼熱量的傳遞,無非是外界給與能量,刺激物體內部分子更加劇烈的運動。

 

一般意義上說,熱量的傳遞方式有熱傳導、熱對流和熱輻射三種方式,簡要介紹下:

熱傳導是就是通過接觸,高溫物體將能量傳遞給了低溫物體,這裡反映了熱量的傳遞具有方向性。比如吃冰淇淋,我們嘴巴把熱量傳給了它,冰淇淋就融化了。熱傳導對能量的傳播比較直觀,因為高低溫物體的分子都在做熱運動,高溫物體給與低溫物體更多的能量碰撞,導致低溫物體內部分子熱運動加劇。

 

熱對流是針對液體或氣體這樣的流體而言,比如每年從西伯利亞來的冷空氣,還有我們的血液循環讓身體保持恆溫,這都是熱對流的形式。熱對流與熱傳導比較相像,不同的是,在熱對流過程中,高溫介質是流動的,其本質也是分子熱運動的碰撞導致能量的傳遞。

 

熱輻射的形式是電磁波,我們日常見到的陽光就是電磁波的一種,電磁波的能量與輻射源的溫度有很大關係,比如白熾燈的燈絲溫度有1千多度,那麼它輻射出來的就是白光,我們人體的溫度較低,可以輻射紅外光,通過特定的設備可以檢測到,比如過安檢的時候用到的設備。熱輻射的情況比較複雜一點,打個比方,熱輻射的傳遞具有選擇性,比如男生更容易跟男生玩,女生跟女生更容易相處,這是因為同類間氣味相投,在電磁波領域也是如此,不同種類的電磁波能夠對不同種類的分子產生不同的作用。電磁波的表徵有波長和頻率,電磁波按照波長從小到大排序,可以分為伽馬射線,X射線、紫外光、可見光、紅外光、微波、聲波等等。不同種類的電磁波對分子的刺激是不同的,比如伽馬射線能破壞分子結構,所以有致癌性;紫外線對皮膚有刺激作用,能刺激人體合成維生素D也能導致皮膚癌;紅外線、微波能與物質含有的分子發生作用,比如微波爐發射的電磁波能與水分子、蛋白質發生共振,用於水的加熱。

 

因此總的說來,熱傳遞就是通過外界作用改變了物體內部分子的熱運動程度。



Chemlover


熱傳遞是一個物理現象,是指由於溫度差引起的熱能傳遞現象。熱傳遞中用熱量量度物體內能的改變。熱傳遞主要存在三種基本形式:熱傳導、熱輻射和熱對流。

其中熱輻射就是你說的無物質傳播,舉個最簡單的例子,太陽光傳到地球,就是熱輻射,中間不需要任何物質介質!



AI小離


你好!你的問題涉及到熱量及其傳播的知識點。

首先,瞭解一下什麼是熱,熱也稱熱量,是指在熱力系統與外界之間依靠溫差傳遞的能量。熱量是一種過程量,所以熱量只能說"吸收""放出"。不可以說"含有""具有"(這一點相對於熱能)。

其次,熱傳遞是在沒有作功而只有溫度差的條件下,能量從一個物體轉移到另一個物體,或從物體的一部分轉移到另一部分的過程。

最後,熱傳遞又分為熱對流、熱傳導、熱輻射,其中,熱傳導和對流需要介質,而熱輻射不需要。值得一提的是,熱輻射是物體由於具有溫度而輻射電磁波的現象,是一種物體用電磁輻射的形式把熱能向外散發的熱傳方式,不依賴任何外界條件而進行。


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