高中定量 · 初中直观拓展 · 热学 · 傅里叶导热
厚一倍,热流能少一半吗?
一维稳态平板,两端温度固定60°C与20°C,接触与对流热阻忽略。增加材料厚度,比较稳态热流。
问题的来处1822年 · 傅里叶《热的解析理论》
导热桥:问题从哪里来?
热怎样穿过墙壁?傅里叶用温度梯度描述热流,把房屋保温、金属导热与数学分析联系起来。
读一段背景,带着问题动手
从观察到解释
把证据带回纸上
展开关系与推导
Q̇=kAΔT/L;T(x)=Th−ΔT·x/L。
固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。
先预测,再用证据解释
把这次发现,留给下次的自己
材料内部的温度梯度也改变了吗?
换个条件,再试一次
同样厚度,换低导热材料会怎样?
看哪里?
旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。
仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。
尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。
先修与两种探索深度
先认识热学 · 傅里叶导热涉及的量与单位:导热长度(cm)、导热系数(W/(m·K))、传热面积(m²)。高中定量 · 初中直观拓展为内容层次提示,未核对具体教材。
先看现象:增加材料厚度,比较稳态热流。
再做定量:保持其他条件,比较导热长度与传导热功率(W),再对照下方关系。
模型、来源与核验边界
Q̇=kAΔT/L;T(x)=Th−ΔT·x/L。
对照核验提示:较薄层:导热长度 5 cm;两倍厚度:只改变导热长度 10 cm。按这些题设自己操作并比较传导热功率,不把参考情景当个人完成。
适用范围:每秒传热40.000 J;不表示温度每秒下降相同数值。 固定端温的稳态温度线不随k与面积改变,热流会改变。
OpenStax · Heat Transfer(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗
本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。