02.28 热传递的本质是什么,是否真的无物质传播?

姚振博


现在公认的热的理论是紧密地与物质的内能相关联的。在热力学中认为内能是与物体的物理和化学状态相关的能量,即与物体内部分子和原子的方位与运动有关的能量。经过众多学者的试验普遍的证实了以下三个方面的结论:

1.因为热作为能量是与分子、原子以及他们的组成部分的移动、转移和振动运动有关的,因此热传导一定是严格的与这些运动有关的;

2.温度升高,分子和原子运动的频率和强度增大,所以随着温度升高,热传导是增强的。

3.从比较稠密的固态变为液体和气体导致较低的导热系数,于是热传导的效应也相应较低。

4.热传导的本质就是分子之间相互碰撞、影响产生的能量的转移。

  • 本人认为虽然热传递传递的是能量,但是能量的载体是物质,不存在没有寄主的单纯的能量,在整个热传递的过程中,如果没有物质这一载体的参与,热传导就无法进行,即便是辐射、磁感应也是由于物质与物质间的某种作用力参与的下进行的,单纯的能量不存在。因此,不存在无物质传播的热传递。

介绍几个相关知识

根据热力学第二定律,只有在各个物体处于不同温度时,热

才能从一个物体传递到另一个物体,并且热总是从高处流向温度最低处,即这时候存在一个温度梯度;以热量形式的能量,朝着温度降低的方向流动。

根据热力学第一定律,在没有热源和热沉存在时,

热流的能量是守恒的。所以一个物体可以具有一个随空间坐标和时间变化的温度分布,我们可以假设在某一时间,物体内部存在这样一个表面,在这一个表面上每一点的温度都是相同的,这样的表面叫等温面。

这些等温面相互之间的差别在于更冷或更热一些,相应的相差一个温度增量。


我叫MTD


小伙伴们,我们都知道一种现象,那就是天气冷了,我们要多加点衣服,天气热了,我们要减点衣服这样我们体感会感到舒服一点。实际上这就是一种热传递现象。

我们感到冷了,多加点衣服,那是我们身体的热量向外扩散;我们感到热了,减去点衣服,那是我们身体的热量向内聚集。

那么热传递的本质是什么呢?

一.热传递的本质是分子的运动

两个温度不同的物体接触,温度高的物体分子运动快,能量高,会经过接触将能量传给运动慢的物体,导致低温物体分子运动加快,温度升高.热的传导是什么状态

我们常说的导热好不好,实际上就是指的热传导。那为什么不叫冷传导呢?原来热量的产生是分子的运动速度加快了,分子活跃了;活跃的分子总是向着不活跃的分子运动,热量就是这样被传到过去了。也就是说活跃的分子是主动的,而不活跃的分子是被动的。最后能量达到平衡,实际上这也是热力学第二定律:热量可以自发地从温度高的物体传递到较冷的物体,但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体。

你可能感到奇怪,比如从冰箱里拿出来一块冰,你是感到凉的,那不是冰的凉传到身体上去的吗?但是,你发现没有,并在你的手里化了,是热量传递过去的,而不是并冰传导过来的。你感到凉那只是感受而已。

二. A和B两个物体最后温度一样了

在生活中,我们常常遇到这样的情况,比如我们从冰箱里拿出来冻肉,放在水里,最后水的温度鱼肉的温度是一样的。我们发现水比以前变凉了,就是水的热分子向冻肉方向传递过去了。那么,热的水的温度哪去了?实际上它们达到了平衡。

即能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转移和转化的过程中,能量的总量不变。这就是能量守恒定律,也是热力学第一定律。这里只是物质的分子热能的传递,并没有物质交换。


三. 还有一种现象叫人辐射

辐射也是一种热传递,是高温物体发射强烈的红外线,此红外线能提高低温物体分子运动的能量温度就升高了。只是物质的分子参与了热的传播,分子即没有增加也没有减少。

小结:我们说,热的传递是分子运动的结果。依照热力学原理,能量既不能增加也不能减少,这就是能量守恒的道理。当然在同一种液体传递的过程中它们有交融,比如水,但物质的本来性质并没有改变。


任哥论道


题主你好,非常高兴能够共同探讨这个问题,很显然我们现在讨论的是物体温度的热能,而不是物质能量的热量(一碗米饭有多少热量)。

 

热量大小反映的是分子无规热运动的剧烈程度。假设一个物体是一个操场,许许多多同学是操场的组成部分,那么同学们活动的越激烈,那么操场的热量越高,这个是一个简单的比喻,事实上在物质内部,情况也是如此。那么热量的传递,无非是外界给与能量,刺激物体内部分子更加剧烈的运动。

 

一般意义上说,热量的传递方式有热传导、热对流和热辐射三种方式,简要介绍下:

热传导是就是通过接触,高温物体将能量传递给了低温物体,这里反映了热量的传递具有方向性。比如吃冰淇淋,我们嘴巴把热量传给了它,冰淇淋就融化了。热传导对能量的传播比较直观,因为高低温物体的分子都在做热运动,高温物体给与低温物体更多的能量碰撞,导致低温物体内部分子热运动加剧。

 

热对流是针对液体或气体这样的流体而言,比如每年从西伯利亚来的冷空气,还有我们的血液循环让身体保持恒温,这都是热对流的形式。热对流与热传导比较相像,不同的是,在热对流过程中,高温介质是流动的,其本质也是分子热运动的碰撞导致能量的传递。

 

热辐射的形式是电磁波,我们日常见到的阳光就是电磁波的一种,电磁波的能量与辐射源的温度有很大关系,比如白炽灯的灯丝温度有1千多度,那么它辐射出来的就是白光,我们人体的温度较低,可以辐射红外光,通过特定的设备可以检测到,比如过安检的时候用到的设备。热辐射的情况比较复杂一点,打个比方,热辐射的传递具有选择性,比如男生更容易跟男生玩,女生跟女生更容易相处,这是因为同类间气味相投,在电磁波领域也是如此,不同种类的电磁波能够对不同种类的分子产生不同的作用。电磁波的表征有波长和频率,电磁波按照波长从小到大排序,可以分为伽马射线,X射线、紫外光、可见光、红外光、微波、声波等等。不同种类的电磁波对分子的刺激是不同的,比如伽马射线能破坏分子结构,所以有致癌性;紫外线对皮肤有刺激作用,能刺激人体合成维生素D也能导致皮肤癌;红外线、微波能与物质含有的分子发生作用,比如微波炉发射的电磁波能与水分子、蛋白质发生共振,用于水的加热。

 

因此总的说来,热传递就是通过外界作用改变了物体内部分子的热运动程度。



Chemlover


热传递是一个物理现象,是指由于温度差引起的热能传递现象。热传递中用热量量度物体内能的改变。热传递主要存在三种基本形式:热传导、热辐射和热对流。

其中热辐射就是你说的无物质传播,举个最简单的例子,太阳光传到地球,就是热辐射,中间不需要任何物质介质!



AI小离


你好!你的问题涉及到热量及其传播的知识点。

首先,了解一下什么是热,热也称热量,是指在热力系统与外界之间依靠温差传递的能量。热量是一种过程量,所以热量只能说"吸收""放出"。不可以说"含有""具有"(这一点相对于热能)。

其次,热传递是在没有作功而只有温度差的条件下,能量从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分的过程。

最后,热传递又分为热对流、热传导、热辐射,其中,热传导和对流需要介质,而热辐射不需要。值得一提的是,热辐射是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象,是一种物体用电磁辐射的形式把热能向外散发的热传方式,不依赖任何外界条件而进行。


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