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建立科学

什么是热?

探索我们所有时间使用的词的更深层次的含义

我们对热量有一个内脏的理解,但是,看看这个术语背后的物理也很好,我们也在建设科学中使用这么多。
图片来信:Steve Paluch - Flickr.com / Creative Commons许可证

当你昨晚睡觉时,圣诞老人正在把他的物理知识所了解工作。不,不是那种愚蠢的反重力。每个人都知道整个驯鹿的事情只是一个封面,这是他真正在一个晚上到达所有这些房子的方式。他使用原来的一个时代转台。事实上,麦克冈教授教授来自圣诞老人的第一次特纳。

不,圣诞老人的工作物理学正在处理所有这些壁炉和他在这么多人中遇到的火灾。它是理解拯救他的隐藏的热量 - 以及所有这些礼物!

回到Grad School,我正在进行一下表面物理学,我的朋友史蒂夫问道,“温度是多少?”在第一次听到这个问题时,你可能会认为它是如此明显,它甚至没有问,任何人都能给它发言一定是一个白痴。但你真的想过它吗?

也许是我学到的最重要的教训在我的七年的毕业生学校是提出问题,甚至关于似乎如此基本的事情,因为不需要询问。当您开始质疑您的基本信仰时,有很多见解和更深入的理解。

温度,热能和热量

那么,让我们看看与史蒂夫有关的问题:什么是热?我们所有人在建筑科学的世界中工作或发挥谈论它,所以这是一个很好的想法,了解这一基本概念。

实际上,这两个问题是相关的。热量和温度一起走在一起,但它们并不是一样的。但是,在我们可以理解热量和温度之前,我们必须谈论热能。听起来热能和热量也可能是相同的,但它们不是。

热能是对象的分子中所有摇晃的组合能量。

温度是分子的平均动能(运动能量)的量度。

热量由于温差,是一种测量热能从一个物体转移到另一个物体的量度。

在三个数量中,温度是我们直接访问的温度。当我们触摸炎热的东西并被烧毁时,这是我们在早期学习的人。它也是了解热量的关键,因为在存在温差时,热量流动。您不通过触摸与您相同的温度的东西来学习任何人生课程,因为没有温度差意味着没有热流。

The term “heat” should be thought of only in conjunction with “flow” or “transfer” because it’s what happens when there’s a temperature difference, and one body (at a higher temperature) transfers thermal energy to another (at a lower temperature). We don’t really care about thermal energy in building science because heat flow is what matters.

计算热流

我们可以通过在寒冷的夜晚传导通过建筑外壳(墙壁,地板和从无条件的空间分开的天线)来轻松计算我们失去的热量。等式是问:=X.A.X.

问:是热流量(每小时在BTU),是电导,A.是该地区,还有是温差。(有关此等方程式的详细信息,请参阅我的文章你是î“t,其他建筑科学蓝色平坦或笨拙。)

现在,这真的出现派上是你想做一些能源建模或者加热和冷却载荷计算为了施加加热和冷却设备。您可以在建筑物外壳的所有部件使用该公式,添加您的其他负载(管道,人,家电......),并且您可以了解家庭用途或加热和冷却需求量。这一切都是关于热流,这完全是关于温度差异的全部关于热能。

让我在我结束之前强调一个点:只有在存在温差时,热流动,并且它自然地从较温暖的身体流到较冷的身体。你可以以另一个方式抽水,这正是冰箱,空调和和热泵做。但第二律的热力学定律表示,热量希望从暖和身体中流动。

该法律是所有物理学中最重要和最有趣的,我们可以在讨论中花费很多时间第二律topics of entropy and the arrow of time, the heat death of the universe, why some processes are irreversible, and how it’s possible, according to statistical mechanics, for all the air in the room to be suddenly in one little corner, leaving you gasping in your chair as you read this blog. Of course, we’d need plenty of adult beverages on hand. Even better would be to have that discussion at the end of a long day of skiing.

并说说滑雪,圣诞老人已经把他的时代特纳拿回到了盒子里,现在就像自己走到了山坡上。你知道,这就是他在淡季期间保持形状的方式。

艾莉森巴利斯佐治亚州德国,是一个发言者,作家,能源顾问,reset认证的培训师,以及作者能源先锋博客。你可以在推特上跟着他@energyvanguard.

6评论

  1. Derek Roff.||#1

    我不知道...
    我很感激你的文章,以及你向我们解释构建科学概念的努力。我不相信你对我所看到的所有教科书和参考文献形成鲜明对比的新的热量,这是非常感动的理解。

  2. 布鲁斯帕尔默||#2

    回应德里克罗夫
    具体而言,艾莉森肯定紧凑的定义与您所指的教科书之间的对比是什么?

  3. ron基林||#3

    问题
    艾莉森,

    我也有点困惑这个定义。您说,由于温差,热量是衡量热能从一个物体转移到另一个物体的量度。

    然后你强调,只有在存在温差时才能流动热量,并且自然地从加热体流到冷却器体。

    当你说“只有在有温差时流动时,”如果没有温差,则热量不会流动。不流动的热的区别表明,不流动的热量可以存在。然而,如果流动是定义热量的情况,如何在不流动的情况下潮热?

  4. Derek Roff.||#4

    热量的变化
    响应布鲁斯,术语“加热”显示出许多相当基本的方程,其中许多与在一点或另一个角度的建筑设计相关。例如,BTU仅是一个有意义的测量单元,因为我们对[特定]水热有一个定义。BTU的定义与此处的艾里森的定义不兼容。热力学的古典定律是。

    我可以了解他的新定义中的艾里尼方式,我可以猜出他为什么选择它。他希望与读者沟通更加积极和功能的经验,这些经历如何在房子里移动。但我认为等同于热量和热流增加了混乱,而不是减少它。它不会令读者令人困惑,建议向房屋添加绝缘将减少热量?那是一个非常绝缘的电热水器,即达到温度和怠速,几乎没有热量?

    根据量子理论,我们无法判断施罗德格格的啤酒是否冷,直到我们打开冷却器。在讨论建筑科学概念时,我不认为我们需要类似的混乱。

  5. GBA编辑器
    Allison A. Bailes III,PHD||#5

    它是基本的物理学,而不是一个新的定义
    我上面所说的只是你可以在任何关于任何介绍性物理学书中找到的基本物理。我没有重新定义任何东西。热流类似于工作。这是一项能源转移,就像工作一样。

    并谈到工作,除了存在温差时,我上面的说法就会出现在热流的情况下。当在工作或由系统或相位变化时完成工作时,您可以在没有温差的情况下进行热流。然而,建筑物围栏通常不做工作或者在它们上进行工作,很少有相变材料来模拟热质量的效果。

  6. GBA编辑器
    Allison A. Bailes III,PHD||#6

    关于BTU ......
    德里克写道:

    例如,BTU仅是一个有意义的测量单元,因为我们对[特定]水热有一个定义。BTU的定义与此处的艾里森的定义不兼容。热力学的古典定律是。

    实际上,你在这里把车推车。热容量来自BTU的定义,而不是另外的方式。这是决定在材料中获得给定热流的温度变化量的比例常数。

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