生活中哪些現象是熱量傳遞過程引起的？能量守恆定律還適用嗎？

在我們生活著的萬千世界中時時刻刻都發生著各式各樣的過程，其中與人類生存關係最大的物理過程之一是熱能（能量）的傳遞：從現代樓房的中央空調到自然界的風霜雨雪的形成，從太空梭重返大氣層時課題的熱防護到電子器件的有效冷卻，從一年四季人們穿著的變化到人類食品的冷凍儲存，這些都與熱能的傳遞過程密切相關。

熱量傳遞的研究就是研究有溫度差異引起的熱能或能量傳遞規律的一門學科，熱力學第二定律指出：凡事有溫差存在的地方，就有熱能自發的從高溫物體向低溫物體傳遞，在這傳遞過程中轉移的熱能常常被稱為熱量。

傳熱學（第五版）

檢視

在自然界中和各種生產技術領域裡到處都存在著溫差，所以熱能傳遞就成為自然界和生產技術領域中極普遍的物理現象。自然界中的風就是由於兩地有溫度差異，導致空氣有溫度高的地域向溫度低的區域流動再加上地球自轉形成風，海上的洋流和颱風也都是由於溫度差異導致水流動或者空氣流動形成。在工業生產過程中，利用

碳纖維加熱管

對產品進行加熱也是利用溫度差異將加熱管的熱量傳遞給被加熱物質，也是熱能傳遞的一個過程。

所謂的熱能傳遞規律，主要是隻單位時間內所傳遞的熱量（熱能的多少）與物體中相應的溫度差之間的關係，反應這種規律的第一層次的關係式成為熱量傳遞的速率方程，在後續的文章中我會陸續與大家一起討論熱量傳遞的三種基本方式在一定簡化條件下的速率方程。反應這種規律的更深層次的研究是要找出不同條件下物體中各點的溫度分佈。

熱能傳遞學與工程熱力學都是研究與熱現象有關的學科，在我國工程教育界將這兩門課程合稱為熱工課程。這兩個科學領域研究內容可以從以下幾個方面來說明。首先也是最根本的區別：工程熱力學研究的是處於平衡狀態的系統，其中不存在溫度差異或者壓力拆，而傳熱學則恰恰相反研究的是具有溫度差異是的熱能傳遞規律。以將一個鋼錠從1000℃在油槽中冷卻到100℃的過程為例，熱力學是研究每千克的鋼錠在這一冷卻過程中散失的熱量和油槽吸收的熱量，但熱力學無法告訴我們達到這一穩定的溫度系統平衡需要多長時間。這個時間取決於油槽的溫度、油的運動情況、油的物理性質等等，這正是傳熱學所研究的內容。

其次，由於第一點根本區別，反應在熱力學與傳熱學中廣泛使用的物理引數單位上的區別是：在熱力學的各個物理量都不包含時間，而傳熱學的主要物理量都以時間作為分母，即傳熱學關心更多的是單位時間內能傳遞多少熱能。

另外一方面傳熱學與工程熱力學又有著密切相關的關係：分析任何的熱量傳遞過程都要用到熱力學第一定律，即能量守恆定律，關於能量守恆定律這裡就不多描述了，初中物理學科中已經描述得很清楚了。熱力學第一定律的表示式可以應用在封閉系統也可以應用在開口系統。對於每種系統又有穩態和非穩態兩種情況。從熱量傳遞的角度，所謂穩態過程是隻系統中各點的溫度不隨時間的改變而改變的過程，而非穩態過程中各點的溫度則隨時間的變化而變化。

以後我們在分享固體中的導熱過程時要用到封閉系統的熱力學第一表達式，而研究對流傳熱過程時需要採用開口系統。此外，熱能從一種介質傳遞到另一種介質時，在兩種介質的分介面上也要用到能量守恆原則，比如上文提到的鋼錠在油槽中的降溫過程，固體和液體兩者的分介面，當熱量從固體傳遞到液體時，無論這個傳熱過程為穩態或者非穩態，我們認為傳熱過程中無論哪個時間段從固體傳遞到液體的熱量和液體從固體中吸收的熱量是相等的。在中學物理中提到的能量平衡和熱平衡，實際上就是熱力學第一定律的簡單稱謂。

國際貿易實務（第六版）（精裝本）

檢視

今天就先與大家介紹到這裡，明天繼續。

想了解更多精彩內容，快來關注悅鹿心韻雜記