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文档简介
《热在固体中的传递》导学案一、导学目标:1.了解热在固体中的传递方式及其特点;2.掌握热传导的基本原理;3.能够运用所学知识解决相关问题。二、导学重点:1.热传导的三种方式;2.热传导的基本原理;3.热传导的计算方法。三、导学内容:1.热在固体中的传递方式及特点:热在固体中的传递主要有三种方式:传导、对流和辐射。其中,传导是最常见的方式,它通过固体内部的分子、原子震动传递热量;对流是通过固体表面的流体传递热量;辐射则是通过电磁波传递热量。在固体中,传导是最主要的传热方式,其传热速度取决于固体的热导率和温度梯度。2.热传导的基本原理:热传导的基本原理是由高温区向低温区传递热量,其传导速率正比于温度梯度,反比于固体的热导率。热传导的数学表达式为:\[q=-kA\frac{dT}{dx}\]其中,\(q\)为传热速率,单位为瓦特;\(k\)为热导率,单位为瓦特/(米·摄氏度);\(A\)为传热截面积,单位为\(m^2\);\(\frac{dT}{dx}\)为温度梯度,单位为摄氏度/米。3.热传导的计算方法:热传导的计算方法可以通过热传导方程进行求解。在一维情况下,热传导方程为:\[\frac{\partialq}{\partialx}=\rhoc\frac{\partialT}{\partialt}\]其中,\(\rho\)为固体的密度,单位为千克/立方米;\(c\)为固体的比热容,单位为焦耳/(千克·摄氏度);\(T\)为温度,单位为摄氏度;\(t\)为时间,单位为秒。四、导学案例:假设一根长为1米,截面积为0.01\(m^2\)的铁棒,两端温度分别为100摄氏度和0摄氏度,热导率为50瓦特/(米·摄氏度),求铁棒中心点的温度。解:起首计算温度梯度:\[\frac{dT}{dx}=\frac{T_2-T_1}{L}=\frac{0-100}{1}=-100\]代入热传导方程中得:\[q=-kA\frac{dT}{dx}=-50\times0.01\times(-100)=50\]由于热量守恒,铁棒中心点的传热速率等于两端的传热速率之和,即:\[q=\frac{kA(T_2-T)}{L}=\frac{kA(T-T_1)}{L}\]解得中心点的温度为50摄氏度。五、拓展练习:1.试分析在冬天,为什么窗户玻璃外面的结霜会比室内结霜更早?2.请诠释为什么手握在铁棒两端时,感觉到的热量比手握在铜棒两端时更少?六、课后作业:1.阅读相关资料,了解热传导在实际生活中的应用;2.思考如何提高固体材料的导热效率,写出自己的见解。七、总结反思:通过本节课的进修,我们了
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