高等传热学 第一章绪论
传热学的研究范畴,热力学研究范畴,系统与外界发生相互作用时，伴随着能量传输，这种相互作用称为功和热。
只论及发生这种相互作用的过程的终态，并不讨论这种相互作用的特性，以及相互作用进行的速率。
传热学研究范畴
能量传输过程中
这种相互作用的特性
这种相互作用的速率
何为传热以及如何传热
传热：由于温差而引起的能量的转移。
发生在：
物质本身 物质之间 彼此接触 彼此不接触
两种传热类型——依传热媒介考虑
质点或微团 电磁波
这两种传热的数学处理有着截然的不同。
现行的分类
传导传热：发生在物质（固体或静止流体）内部的能量转移。
对流传热：发生在彼此接触且有相对运动的两种不同物性的物质（固体与流体，或液体与气体）之间的能量转移。
辐射传热：发生在彼此无物理接触的两种物质之间的能量转移。
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传导传热的物理机制及其科学问题
传导传热的物理机制物质由无数个质点构成这些质点可以在一定的范围内自由运动，运动的能量与质点自身所处的温度有关质点碰撞模型——物质中携带能量较大的质点，通过碰撞将能量转移至能量携带较小的质点。
微观解释：质点碰撞
微观解释应用于宏观现象时，必须解决：
①材料的化学组成影响到材料的传导性能
必须建立起质点与材料化学组成之间的关系
②材料的化学结构也影响到材料的传导性能
必须建立起质点运动路径与空间结构之间的关系
我们的研究
基于微观（质点碰撞模型）的传热的数学描述：
每个质点具有不同的温度，发生碰撞的彼此又是随机的，无法对温度差进行定量表述；
质点运动的方向和路径具有不确定性，难以建立数学坐标系。
基于统计和宏观的传热的数学描述
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傅立叶定律 q=-k*dT/dx
dT：统计值，是传热的驱动力所在。
dx：
数学上：dx在尺度上可以小到与质点自由行程有相同的数量级。
物理上：必须是大量质点的统计的宏观效果之体现，dx的尺度必须远大于质点的自由行程。
对傅立叶定律的认识
传导系数k解决了质点碰撞模型无法解释的材料不同而引起的传导性能的差异
该定律无法成为具有普遍意义的物理定律，而只是实验定律。
传导系数k
一般表现为温度T、位置x和材料β的函数，其数学形式为，k=f(T,x,β).
传导的科学问题
传导的科学问题均因传导系数而引发：对于已知化学组成且材质均匀的材料而言，传导系数的函数形式为，如何确定它的函数形式属于物理学范畴。如果无法确定，则傅立叶定律的应用受到温度范围的限制。相同温度且材质均匀的材料的传导系数是不同材料的函数，形式为，确定其具体数据时引出技术问题（材料的热物性参数测量）。对于内部均匀的材料，即使已经确定了传导系数的函数形式，实际应用中仍存在如下数学问题：
维数：一维→三位（数学拓展）过程：稳态→瞬态（特殊数学解）
边界：能否构成封闭解
对流传热的物理机制及其科学问题
彼此接触的物体，在其界面上有两种情况：
无相对运动动：只需考虑接触界面的影响。
有相对运动时：
发生在界面上：既要考虑界面接触的影响，也要考虑界面摩擦的影响。
未发生在界面上：仅需考虑易变形一侧的物质。
研究方式
只关心这两种物体之间的能量转移，显然这种能量转移发生在纵向方向上，是一维现象，能量转移的宏观数学描述被表征为，
能量转移的描述：(温度差引发传热的驱动力表现在界面一侧的关于易变形的物体内描述的是宏观行为对流传热中的科学问题换热系数h的确定)
观察对流现象，可进行如下的分区：
横向：层流区、过渡区、充分湍流区
纵向：层流段、过渡段、湍流段、势流段
对于对流所涉及的两种物质，我们只是关心其中的一种，在这种物质中，增加了成团质点的运动。因此对流传热的物理机制表现为：
质点水平上的随机运动（质点碰撞模型仍然有效）；
成团质点的宏观运动——可以用流体力学的方式来研究，最为关心的是其中的粘性。
对流传热的科学问题
对流传热系数h之数值的大小，与温度之间之几何空间中遇到的所有物理因素有关，其函数关系表述为，
其中的表面状态和传输特性是物质的属性，因此需要研究的科学问题完全由流体的运动特性所引发，叙述如下：
1.横向上的流动现象及其分类（流体力学实验）
2.纵向上流动现象的数学表述（微分方程、积分方程）
3.边界问题的处理
4.特殊的数学求解方法
5.封闭条件的构造：模型或假设
虽然可以通过实验确定对流传热系数h，但注意到在横向上，由于流动特性的变化。因此，希望通过流动的研究，建立函数的具体形式。
辐射传热的物理机制及其科学问题
辐射传热的特点：
被释放的能量只能在表面处才能逸离，因此辐射是一种表面现象。
逸离方向是随机的，因此辐射传热向周围所有方向进行，这体现为辐射的方向分布；如果逸离方向是均匀的，即所有方向上的辐射强度相等，则被称为漫发射。
在不同的波长上观察辐射能量，具有不同的分布，称为辐射的光谱分布。辐射传热的物理机制：构成物质的许多电子因振荡和跃迁而释放能量，这种释放使能量离开表面而进入周围空间。
辐射传热的科学问题
两个表面之间发生的辐射传热（能量转移）的描述：
科学问题：
积分号内完全是数学问题——空间关系确定后，完全是数学问题。
辐射强度通常与材料有关——值得关注的物理问题，普朗克定律仅解决了黑体。
普朗克定律之后，如何由辐射强度的测量计算温度？
本章小结
1.传热存在着三种模式；
2.在三种传热模式中，传导模式涉及到尺度问题；
3.传导涉及到材料的内部，辐射涉及到材料的表面，均属于物理学范畴；
4.对流涉及到表面与运动流体，属于流体力学范畴；
5.在求解传导和对流传热问题时，都将会遇到特殊的数学处理方法；
6.对流问题不仅涉及到现象分类，而且涉及到物理模型的建立；
7.辐射传热中的关键科学问题，是如何根据辐射测量数据反演温度。
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