平行なスラブ

熱伝導

熱伝導は、素粒子の直接衝突によるある点から別の点への熱伝達の概念を中心に展開します。原子内の電子の移動と微細な粒子の衝突は、熱伝導による主な伝達方法です。

エネルギーの一形態として、身体のある点で熱が発生すると、その点の内部エネルギーが増加します。内部エネルギーの増加により、原子が動力学的に励起され、体内の振動が増加します。分子内の体のある点での振動により、隣接する分子も励起されます。

このようにして、分子の 1 つのセットからの振動が隣接するセットに伝達され、体のもう一方の端に到達するまで続きます。これにより、体の全体的な内部エネルギーが増加するため、体温も上昇します。

定常状態

熱の伝導により、熱を受ける体の温度も上昇します。伝導は反応とよく似ており、物体に入る熱の量が物体から出る熱の量と等しくなるような点を達成できます。

このような状態で起こる伝導を定常伝導と呼びます。体内の空間による温度分布が完全に一定である特殊な伝導形態です。熱の伝導は、物体の両端の温度差から直接生じます。伝導の定常状態では、この伝導の原動力である温度差はもはや存在しません。これにより、物体の温度場または物体の温度の空間分布が一定になります。

これが意味することは、体の一部を無作為に選び、その断面の熱の流れに垂直な点で温度を測定すると、その温度は一定になるということです。偏導関数は、体で発生する変化のアイデアを与えてくれます。空間に関する熱の偏微分はゼロ以外の値またはゼロの値を生成する可能性がありますが、温度の変化を示す時間に関する熱の偏微分はゼロになります。

伝導の定常状態は、体内の電流の流れに似ています。身体に入る熱は熱流と見なすことができ、従来の直流伝導のすべての法則を適用できます。温度差は伝導の駆動力であり、電圧に似ています。体の熱伝導率はワイヤの抵抗に似ており、入ってくる熱は導体を流れる電流に等しい.

並列のスラブ

互いに平行に配置された2つのスラブ間の熱伝導を理解しましょう。互いに平行に配置された 2 つのスラブ A と B があるとします。 T1 をスラブ A の片側の温度、T2 をスラブ A の端の温度とします。

同様に、T1 はスラブ B の始点の温度、T2 はスラブ B の終点の温度です。k1 をスラブ A の熱伝導率、k2 をスラブ B の熱伝導率とします。L1 と L2 を次のようにします。それぞれスラブ A とスラブ B の長さ。 R1 と R2 をスラブ A とスラブ B の熱抵抗率とします。

システムに入る熱を Q とします。ここで、スラブ A とスラブ B をそれぞれ通過する熱を Q1 と Q2 とします。両方のスラブが互いに平行であるため、次のように言えます。

したがって、2 つのスラブが平行に保たれている場合、総熱抵抗率は、各スラブの熱抵抗率の逆数の合計になります。結果は、並列に接続された抵抗器に似ています。

結論

原子内の電子の移動と微細な粒子の衝突は、熱伝導によって熱が伝達される主な方法です。

伝導の定常状態は、物体内の空間による温度分布が完全に一定である特殊な伝導形態です。熱の伝導は、物体の両端間の温度差から直接生じます。伝導の定常状態では、この伝導の原動力である温度差はもはや存在しません。これにより、体の温度場または体の温度の空間分布が一定になります。

定常伝導状態で並列に接続された 2 つのスラブの場合、2 つのスラブの熱抵抗率の逆数は、電気回路で並列に接続された 2 つの抵抗器と同様に加算されます。