03.06 熱傳遞的本質是什麼,是否真的無物質傳播?

姚振博


1、中學時期,熱定義為分子的不規則運動的程度。現在看來,在沒有分子的物質形態中也存在熱,比如中子星、黑洞,是否熱定義為微觀粒子的不規則運動程度。

2、熱是一種能量,它代表了物質蘊含能量的一種形式,而熱傳遞是熱能的一種釋放形式。

3、熱傳遞伴隨著物質的傳播,物質是熱能傳遞的媒介,比如電磁輻射、光等,在生活中也常見,比如把一碗熱水倒入冷水中。(首)


惠舒旅社老闆


熱傳遞是一個物理現象,是指由於溫度差引起的熱能傳遞現象。熱傳遞中用熱量量度物體內能的改變。熱傳遞主要存在三種基本形式:熱傳導、熱輻射和熱對流。

其中熱輻射就是你說的無物質傳播,舉個最簡單的例子,太陽光傳到地球,就是熱輻射,中間不需要任何物質介質!



AI小離


小夥伴們,我們都知道一種現象,那就是天氣冷了,我們要多加點衣服,天氣熱了,我們要減點衣服這樣我們體感會感到舒服一點。實際上這就是一種熱傳遞現象。

我們感到冷了,多加點衣服,那是我們身體的熱量向外擴散;我們感到熱了,減去點衣服,那是我們身體的熱量向內聚集。

那麼熱傳遞的本質是什麼呢?

一.熱傳遞的本質是分子的運動

兩個溫度不同的物體接觸,溫度高的物體分子運動快,能量高,會經過接觸將能量傳給運動慢的物體,導致低溫物體分子運動加快,溫度升高.熱的傳導是什麼狀態

我們常說的導熱好不好,實際上就是指的熱傳導。那為什麼不叫冷傳導呢?原來熱量的產生是分子的運動速度加快了,分子活躍了;活躍的分子總是向著不活躍的分子運動,熱量就是這樣被傳到過去了。也就是說活躍的分子是主動的,而不活躍的分子是被動的。最後能量達到平衡,實際上這也是熱力學第二定律:熱量可以自發地從溫度高的物體傳遞到較冷的物體,但不可能自發地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體。

你可能感到奇怪,比如從冰箱裡拿出來一塊冰,你是感到涼的,那不是冰的涼傳到身體上去的嗎?但是,你發現沒有,並在你的手裡化了,是熱量傳遞過去的,而不是並冰傳導過來的。你感到涼那只是感受而已。

二. A和B兩個物體最後溫度一樣了

在生活中,我們常常遇到這樣的情況,比如我們從冰箱裡拿出來凍肉,放在水裡,最後水的溫度魚肉的溫度是一樣的。我們發現水比以前變涼了,就是水的熱分子向凍肉方向傳遞過去了。那麼,熱的水的溫度哪去了?實際上它們達到了平衡。

即能量既不能憑空產生,也不能憑空消失,它只能從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,在轉移和轉化的過程中,能量的總量不變。這就是能量守恆定律,也是熱力學第一定律。這裡只是物質的分子熱能的傳遞,並沒有物質交換。


三. 還有一種現象叫人輻射

輻射也是一種熱傳遞,是高溫物體發射強烈的紅外線,此紅外線能提高低溫物體分子運動的能量溫度就升高了。只是物質的分子參與了熱的傳播,分子即沒有增加也沒有減少。

小結:我們說,熱的傳遞是分子運動的結果。依照熱力學原理,能量既不能增加也不能減少,這就是能量守恆的道理。當然在同一種液體傳遞的過程中它們有交融,比如水,但物質的本來性質並沒有改變。


任哥論道


現在公認的熱的理論是緊密地與物質的內能相關聯的。在熱力學中認為內能是與物體的物理和化學狀態相關的能量,即與物體內部分子和原子的方位與運動有關的能量。經過眾多學者的試驗普遍的證實了以下三個方面的結論:

1.因為熱作為能量是與分子、原子以及他們的組成部分的移動、轉移和振動運動有關的,因此熱傳導一定是嚴格的與這些運動有關的;

2.溫度升高,分子和原子運動的頻率和強度增大,所以隨著溫度升高,熱傳導是增強的。

3.從比較稠密的固態變為液體和氣體導致較低的導熱係數,於是熱傳導的效應也相應較低。

4.熱傳導的本質就是分子之間相互碰撞、影響產生的能量的轉移。

  • 本人認為雖然熱傳遞傳遞的是能量,但是能量的載體是物質,不存在沒有寄主的單純的能量,在整個熱傳遞的過程中,如果沒有物質這一載體的參與,熱傳導就無法進行,即便是輻射、磁感應也是由於物質與物質間的某種作用力參與的下進行的,單純的能量不存在。因此,不存在無物質傳播的熱傳遞。

介紹幾個相關知識

根據熱力學第二定律,只有在各個物體處於不同溫度時,熱

才能從一個物體傳遞到另一個物體,並且熱總是從高處流向溫度最低處,即這時候存在一個溫度梯度;以熱量形式的能量,朝著溫度降低的方向流動。

根據熱力學第一定律,在沒有熱源和熱沉存在時,

熱流的能量是守恆的。所以一個物體可以具有一個隨空間座標和時間變化的溫度分佈,我們可以假設在某一時間,物體內部存在這樣一個表面,在這一個表面上每一點的溫度都是相同的,這樣的表面叫等溫面。

這些等溫面相互之間的差別在於更冷或更熱一些,相應的相差一個溫度增量。


我叫MTD


題主你好,非常高興能夠共同探討這個問題,很顯然我們現在討論的是物體溫度的熱能,而不是物質能量的熱量(一碗米飯有多少熱量)。

 

熱量大小反映的是分子無規熱運動的劇烈程度。假設一個物體是一個操場,許許多多同學是操場的組成部分,那麼同學們活動的越激烈,那麼操場的熱量越高,這個是一個簡單的比喻,事實上在物質內部,情況也是如此。那麼熱量的傳遞,無非是外界給與能量,刺激物體內部分子更加劇烈的運動。

 

一般意義上說,熱量的傳遞方式有熱傳導、熱對流和熱輻射三種方式,簡要介紹下:

熱傳導是就是通過接觸,高溫物體將能量傳遞給了低溫物體,這裡反映了熱量的傳遞具有方向性。比如吃冰淇淋,我們嘴巴把熱量傳給了它,冰淇淋就融化了。熱傳導對能量的傳播比較直觀,因為高低溫物體的分子都在做熱運動,高溫物體給與低溫物體更多的能量碰撞,導致低溫物體內部分子熱運動加劇。

 

熱對流是針對液體或氣體這樣的流體而言,比如每年從西伯利亞來的冷空氣,還有我們的血液循環讓身體保持恆溫,這都是熱對流的形式。熱對流與熱傳導比較相像,不同的是,在熱對流過程中,高溫介質是流動的,其本質也是分子熱運動的碰撞導致能量的傳遞。

 

熱輻射的形式是電磁波,我們日常見到的陽光就是電磁波的一種,電磁波的能量與輻射源的溫度有很大關係,比如白熾燈的燈絲溫度有1千多度,那麼它輻射出來的就是白光,我們人體的溫度較低,可以輻射紅外光,通過特定的設備可以檢測到,比如過安檢的時候用到的設備。熱輻射的情況比較複雜一點,打個比方,熱輻射的傳遞具有選擇性,比如男生更容易跟男生玩,女生跟女生更容易相處,這是因為同類間氣味相投,在電磁波領域也是如此,不同種類的電磁波能夠對不同種類的分子產生不同的作用。電磁波的表徵有波長和頻率,電磁波按照波長從小到大排序,可以分為伽馬射線,X射線、紫外光、可見光、紅外光、微波、聲波等等。不同種類的電磁波對分子的刺激是不同的,比如伽馬射線能破壞分子結構,所以有致癌性;紫外線對皮膚有刺激作用,能刺激人體合成維生素D也能導致皮膚癌;紅外線、微波能與物質含有的分子發生作用,比如微波爐發射的電磁波能與水分子、蛋白質發生共振,用於水的加熱。

 

因此總的說來,熱傳遞就是通過外界作用改變了物體內部分子的熱運動程度。



Chemlover


人類最初利用的能量,和其他動物🐒一樣,都是現成的陽光☀️,即太陽🌞能。後來,原始人學會了利用火🔥來取暖和加工食物🍜。這實際上是化學能。

到了大航海時代,人類利用風能,揚帆遠航。後來,又發明了水車,其不僅可以澆灌土地,還可以提供動力來磨面和織布。

到了近代,蒸汽機的發明,使人類進入到了工業時代。而第二次工業革命,則是電器的廣泛使用,人類學會了使用電能。

至於核能的開發和利用,則是現代人使用的最新能量。人類每開發和利用一種新的能源,都會使其生活方式發生改變,使人類的生活產生了質的變化。那麼,究竟什麼是能量呢?

光能、化學能、風能、水能和電能都是比較清楚的,它們分別是光子、離子、氣體分子、水分子和電子的運動。因此,能量是關於粒子運動能力的度量。

由於能量是看不見、摸不著的,所以在經典時期,人們始終將能量與有形的物質相對立,認為能量是連續的。然而,經過更為詳盡的研究,科學家們發現,連續的能量會傾向於集中在高能的紫外端輻射。

這是與實際情況不符的,否則的話我們就看不到太陽了。可見光不僅是頻率較低的光,而且還是不同頻率光的組合,是五顏六色的。

因此,在十九世紀,紫外災變被比喻為飄在物理學天空上的兩朵烏雲☁️之一。

為了解決這一難題,普朗克發現,必須藉助於一個量綱為粒子角動量的物理常數。這意味著,在我們的宇宙中,存在著不可再分的最小粒子。於是,能量存在著最小單元,其是不連續的,從而消除了紫外災變。

所以,質量轉化為能量,核能的本質是最小粒子存在形式的改變,由封閉的狀態轉變為離散的狀態。

所以,物質與能量在本質上是相同的,它們的區別僅在於最小粒子的存在方式。前者是封閉的,後者則是離散的。

綜上所述,能量的本質是粒子的運動,能量的傳遞則是粒子運動的交換。如果我們把離散的最小粒子稱為能量,而聚集起來的最小粒子形成了較大的封閉體系是為物質的話,那麼能量的傳遞既可以通過物質來實現如原子和分子;也可以藉助於最小粒子,即在量子(能量)的層次上進行傳遞如光能與核能。

之所以我們根據常識,總認為能量是藉助於物質即是在原子和分子層次上傳遞的,是因為這一傳遞的效率較高,具有較為明顯的效果,可以使我們很容易感知到能量的傳遞。

然而,既然存在著最小粒子,那麼不同狀態的最小粒子之間的能量交換也是必然存在的。

實際上,萬有引力和電磁力的本質,都是物質的熱輻射與空間量子的能量交換,它們都是由於空間量子的不對稱碰撞💥所產生的力。

此外,即便是在太空中,光的傳播,會產生耗散紅移;在離開引力場時,光會發生引力紅移。光的頻率降低,是因為其部分能量傳遞給了作為物理背景的量子空間。其本質上都是最小粒子的能量交換。

光子是受到激發的量子,其本質上與基態的空間量子是一樣的,它們都是不可再分的最小粒子,都屬於能量的範疇。

總之,能量的傳遞是不同粒子運動的交換。這些粒子,即包括作為物質的各種基本粒子、原子和分子等,也包括作為能量的最小粒子即量子。因此,能量的傳遞並不拘泥於物質之間,即便是最小的粒子,也可以實現能量的傳遞。


淡漠乾坤


熱是什麼?冷又是什麼?熱和冷人的感覺是什麼?

熱只是一個名詞嘛?許多人對熱的概念只侷限於感覺,而真正的深入認識它還說不清楚。

在大自然中,有許多的現象,用人的感受來解釋不完全。

而應該從物質的運動原理來解釋才有一個明確的答案。

我們把一塊鐵放在火裡燒,這塊鐵就燒紅了,體積還會增大,這就叫熱漲冷縮,為什麼會熱漲呢?

因為這塊鐵的內部空間結構加大,運動速度加快,分子在劇烈運動著。

我們知道分子劇烈運動就會產生熱量。

如果把這塊燒紅的鐵放在另一塊鐵上,另一塊鐵也會被傳遞熱量,這又是什麼原因呢?

那塊燒紅的鐵把另一塊沒有燒紅的鐵內部的分子也帶動做激烈運動,而使另一塊鐵也具有了溫度,這就是熱傳遞的原因。

冷也是這樣,從熱量原理,我們知道冷就是物質運動慢的原因,這個慢,慢於我們的身體分子運動,我們摸上去就會感覺冷。

當我們用手摸在一塊冰冷的鐵上,這塊冰冷的鐵會把我們手上的熱在冰冷的鐵的影響下,手上的分子運動也會減慢,而使手也感覺到冷。

熱和冷是物體內部運動快慢的一種表現,而是物質內部運動速度快慢的形式。

熱量能夠單獨離開物質嗎?

熱量是伴隨著物質運動的,而不能單獨存在。

就好像太陽光一樣,太陽光只有照在物體上才會顯示出熱量,而沒有物體,無論太陽光怎麼強烈,沒有物質的太空中永遠是寒冷的。所以太空總是沒有溫度,屬於廣寒宮。

我們認識到,熱量是物質內部運動速度的加快,決定著物質上的溫度,熱量不能單獨存在。


寶樹白石


你好!你的問題涉及到熱量及其傳播的知識點。

首先,瞭解一下什麼是熱,熱也稱熱量,是指在熱力系統與外界之間依靠溫差傳遞的能量。熱量是一種過程量,所以熱量只能說"吸收""放出"。不可以說"含有""具有"(這一點相對於熱能)。

其次,熱傳遞是在沒有作功而只有溫度差的條件下,能量從一個物體轉移到另一個物體,或從物體的一部分轉移到另一部分的過程。

最後,熱傳遞又分為熱對流、熱傳導、熱輻射,其中,熱傳導和對流需要介質,而熱輻射不需要。值得一提的是,熱輻射是物體由於具有溫度而輻射電磁波的現象,是一種物體用電磁輻射的形式把熱能向外散發的熱傳方式,不依賴任何外界條件而進行。


先森時年


不論是分子的熱運動,又或者是金屬原子的熱運動和非金元素原子的電磁輻射運動,都可以定性為物質原子的核外電子失去平衡運動狀態導至與原子核之間的正負庫倫引力異常動態變化形成的空間時空作用,熱傳遞(或傳播)本質上就是物質世界內部負電子在核心引力支配運動下出現庫倫引力異常急劇高頻變動而形成的時空作用"力"變化傳送。


平SS


其實質就是物質分子活動的劇烈程度,真空是不傳熱的。


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