牛頓傳熱定律公式有:
1. 傳熱速率方程式:Q = αFΔT,表示在單位時間內通過單位面積傳遞的熱量。
2. 傅立葉定律:熱流密度 J = - α × 面積,表示熱流密度與溫度梯度成正比,與面積成正比。
此外,還有斯忒藩-玻爾茲曼定律和蘭金定理等傳熱學中的重要公式與牛頓傳熱定律密切相關。
牛頓傳熱定律公式為:Q = αΔT,其中Q為熱量,α為傳熱系數,ΔT為溫度變化。下面給出一個例題,用于說明如何應用牛頓傳熱定律公式。
假設在一個封閉的房間里,有一個銅質加熱器和一個鋁質散熱器,它們之間用一段均勻的銅管連接。房間內的空氣初始溫度為30℃,加熱器溫度為200℃。已知銅的導熱系數為380 W/m·K,空氣的導熱系數為0.025 W/m·K。求加熱器工作1小時后,房間內空氣的溫度變化。
解:
1. 首先,我們需要確定傳熱過程中的幾個量:
α = 380 W/m·K (銅導熱系數)
ρ = 1.2 kg/m3 (空氣密度)
c = 1.0 J/(kg·K) (空氣比熱容)
ΔT = 30℃ - 273℃ (初始溫度與環境溫度之差)
t = 1小時 = 3600秒
2. 根據牛頓傳熱定律公式Q = αΔT,可計算熱量Q:
Q = αΔT = 380 W/m·K × (273℃ - 30℃) × 1m3 = 9660 J
3. 加熱器工作1小時后,房間內空氣的溫度變化ΔT為:
ΔT = (t? - t?) = (373℃ - 360℃) = 13℃
所以,加熱器工作1小時后,房間內空氣的溫度變化為13℃。
這個例子展示了如何應用牛頓傳熱定律公式來計算熱量和溫度變化。在實際應用中,可以根據具體情況調整參數,例如傳熱系數、導熱系數、比熱容等,以得到更準確的結果。