热传导：物体内部的热量传递现象

在物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象称为热传导（简称导热）。导热现象既可以发生在固体内部，也可以发生在静止的液体和气体之中。按照热力学的观点，温度是物体微观粒子热运动强度的宏观标志。当物体内部或相互接触的物体表面之间存在温差时，热量就会通过微观粒子的热运动碰撞从高温传向低温。

在工业上和日常生活中，大平壁的导热是最常见的导热问题，例如通过炉墙以及房间墙壁的导热等，当平壁两表面分别维持均匀恒定的温度时，可以近似地认为平壁内的温度只沿着垂直于壁面的方向发生变化，并且不随时间而变，热量也只沿着垂直于壁面的方向传递，如图2-13所示，这样的导热叫做一维稳态导热。

在传热中，单位时间传递的热量称为热流量，用Φ表示，单位为W。

实验证实，平壁一维稳态导热的热流量与平壁的表面面积A及两侧表面的温差（t_w1-t_w2）成正比，与平壁的厚度δ成反比，并与平壁材料的导热性能有关，可表示为

图2-13 大平壁导热

式中，比例系数λ称为材料的热导率，单位为W/（m·K）。其数值大小反映材料的导热能力，热导率大，材料导热能力越强。材料的热导率一般由实验测定。

借鉴电学中欧姆定律表达式的形式，式（2-68）可改写成“热流=温度差/热阻”的形式，即

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式中，R_λ——平壁的导热热阻，平壁的厚度越大，导热热阻越大。平壁材料的热导率越大，

导热热阻越小。

热阻是传热学中的一个重要概念，它表示物体对热量传递的阻力，热阻越小，传热越强。

单位时间通过单位面积的热流量称为热流密度，用q来表示，单位为W/m²。由式（2_-68）可得，通过平壁一维稳态导热的热流密度为

对于工程上经常遇到的圆筒壁导热，可以导出单位长度圆筒壁的热流量为

式中，d₁、d₂——圆筒壁的内径和外径；

R_λ1——单位长度圆筒壁的导热热阻。