1小时内通过S=1m^2表面有多少热量

让我们考虑通过冰表面的传热问题。设S = 1 m²为冰的表面积，h = 25 cm为冰的厚度。

冰表面上方的空气温度为 t1 = 20°C，冰表面的水温为 t2 = 0°C。有必要确定 1 小时内通过冰表面的热量。

为了解决这个问题，我们使用计算通过平坦层的传热的公式：

Q = k * S * (t1 - t2) / h

其中 Q 是 1 小时内通过该层的热量，k 是材料的导热系数，S 是表面积，t1 和 t2 分别是该层一侧和另一侧的温度，h 是层的厚度。

对于冰，导热系数 k = 2.22 W/(m·K)。

代入已知值，我们得到：

Q = 2.22 * 1 * (20 - 0) / 0.25 = 355.2 W。

因此，1 小时内将有 355.2 W 的热量通过冰面。

为了回答第二个问题，请考虑在没有对流和辐射传热的情况下通过空气和冰进行传热的强度。

通过空气的传热强度由以下公式确定：

Qв = α * S * (t1 - t2)

其中 α 是传热系数，取决于空气速度，S 是表面积，t1 和 t2 分别是表面一侧和另一侧的温度。

对于静止空气 α ≈ 10 W/(m²·K)。

代入已知值，我们得到：

Q× = 10 * 1 * (20 - 0) = 200 W。

因此，在没有对流和辐射传热的情况下，与通过空气传热相比，通过冰传热的强度大约高 1.8 倍（355.2 W / 200 W）。

1小时内通过S=1m^2表面的热量是多少？

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使用我们的计算器，您可以使用计算通过平坦层的传热的公式快速计算 1 小时内通过冰表面的热量。此外，在我们的计算器中，您还可以找出在没有对流和辐射传热的情况下，通过冰的传热强度比通过空气高多少倍。

我们的计算器易于使用，专家和业余爱好者都可以使用。只需输入空气温度和水温以及冰表面积，然后单击“计算”按钮即可。结果将在几秒钟内显示在屏幕上。

任务是确定在给定条件下 1 小时内通过冰表面的热量。还需要确定在没有对流和辐射传热的情况下，通过冰的传热强度比通过空气的传热强度高多少倍。

由问题条件可知，冰表面积S = 1 m²，冰厚度h = 25 cm，冰表面上方空气温度t1 = 20°C，冰表面附近水温为t2 = 0°C。冰的导热系数k = 2.22 W/(m·K)。

为了解决这个问题，我们使用计算通过平坦层的传热的公式： Q = k * S * (t1 - t2) / h

其中 Q 是 1 小时内通过该层的热量，k 是材料的导热系数，S 是表面积，t1 和 t2 分别是该层一侧和另一侧的温度，h 是层的厚度。

代入已知值，我们得到： Q = 2.22 * 1 * (20 - 0) / 0.25 = 355.2 瓦

因此，1 小时内将有 355.2 W 的热量通过冰面。

为了确定通过冰的传热强度比通过空气的传热强度高多少倍，在没有对流和辐射传热的情况下，我们使用以下公式计算通过空气的传热强度： Qв = α * S * (t1 - t2)

其中 α 是传热系数，取决于空气速度，S 是表面积，t1 和 t2 分别是表面一侧和另一侧的温度。

对于静止空气 α ≈ 10 W/(m²·K)。

代入已知值，我们得到： Qv = 10 * 1 * (20 - 0) = 200 瓦

因此，在没有对流和辐射传热的情况下，与通过空气传热相比，通过冰传热的强度大约高 1.8 倍（355.2 W / 200 W）。

因此，如果气温 t1=20°C，冰面水温 t2=0°C，则 1 小时内通过厚度 h=25cm 的冰面 S=1m² 的热量，等于 355.2 W，在没有对流和辐射传热的情况下，通过冰进行的传热强度比通过空气进行的传热强度大约高 1.8 倍。

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为了解决这个问题，需要利用傅里叶热导率定律。

从问题条件可知，冰面一侧的温度为20°C（空气温度），另一侧为0°C（冰面的水温）。还已知冰的厚度为25 cm（即h = 0.25 m）。

通过冰的传热强度可以使用以下公式计算：

Q = k * S * ΔT / d，

其中 Q 是单位时间（本例中为 1 小时）通过表面的热量，k 是冰的导热系数，S 是表面积（本例中 S = 1 m^2），ΔT是冰面之间的温差 (20°C - 0°C = 20°C)，d - 冰厚度 (0.25 m)。

冰的导热系数的值可以在物质的物理性质表中找到。对于温度为 0°C 的冰，导热系数 k ≈ 2.2 W/(m·K)。

于是，将已知值代入公式，可得：

Q = 2.2 W/(m·K) * 1 m^2 * 20°C / 0.25 m * 3600 s = 63360 W = 63.36 kW。

答：1小时内穿过25厘米厚的冰面将有63.36千瓦的热量。

为了回答问题的第二部分，有必要计算通过空气的传热强度。为此，您可以使用类似的公式：

Q = k * S * ΔT / d，

其中k是空气的导热系数，比冰低几个数量级，S和d与之前相同，ΔT是表面之间的温差（20°C - 0°C = 20°C ）。

室温（20℃）空气的导热系数为k ≈ 0.026 W/(m·K)。

将已知值代入公式，可得：

Q = 0.026 W/(m·K) * 1 m^2 * 20°C / 0.25 m * 3600 s = 936.96 W = 0.94 kW。

因此，通过冰的传热强度大约是通过空气的传热强度的 67 倍 (63.36 kW / 0.94 kW ≈ 67)。

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