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旋轉U盤產熱

2016年10月08日瀏覽:

  此問題涉及的旋轉U盤不僅是溫度,還有傳熱學的另一個基本概念:熱流密度,英文簡寫q。大家普遍認為人體感知旋轉U盤的是溫度,但是根據我在香港科技大學課題組所學,人體感知的是熱流密度。

  接下來通俗地講一下熱流密度q,科普后再解釋手握熱水杯的問題就會很清晰。學過傳熱的孩紙請自動跳過科普段落。

  傳熱學和電學有互通之處。熱流密度q和電流I是可以類比的,而溫度差T可類比為電壓U(電壓稍專業點叫電勢差)。大伙都知道電流I=電壓U/電阻R,因此在純導熱的情況下,注意,僅僅導熱(煎蛋時鍋的熱量傳給蛋),熱流密度q=溫度差T/熱阻r。(ps,這并不是準確的熱流密度的定義式,只是為了通俗地講解熱流密度這個概念)類比地看,電阻R大則電流I小、不易導電;熱阻r大則熱流密度q小、不易導熱。

  生活中熱阻r最大的東西是真空,所以保溫杯和開水壺的內膽和杯/壺身之間會抽真空。空氣的r小于真空,但是也灰常大,所以買羽絨服時售貨員會提示顧客羽絨服要懸掛在衣柜里并且不要折疊壓扁它,因為保持羽絨服的蓬松才能做到羽絨間有足夠的空氣。空氣多則羽絨服熱阻r大,則q小,因此哪怕零下幾度時穿著羽絨服,也能保證36.5度的體溫。

  另外,溫度差T=0時,q=0,這種狀態稱之為“熱平衡”,就是旋轉U盤兩個物體(或一個物體的兩個部分)溫度相同,則“感受不到”導熱了。


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