熱力學
導熱棒
熱量以 Q/t = kAΔT/L 透過導熱棒流動。
導熱棒——互動式熱力學模擬。熱量以 Q/t = kAΔT/L 透過導熱棒流動。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
熱傳導
熱量以 Q/t = kAΔT/L 通過導熱棒流動。
傅立葉導熱定律指出，當溫度梯度更大、截面積更大，或材料的熱導率 k 更高時，熱量流動會更快。此金屬棒的幾何形狀經過選擇，使穩態熱流可從兩端溫度輕易讀出。
- 熱傳導 Q/t = kAΔT/L
- 傅里葉定律
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
一根銅棒連接著一個熱物體和一個冷物體。如果使用更粗的棒（橫截面積更大），熱量流過的速度會更快還是更慢？
預測權重
- 較粗的棒導熱速度較快－面積越大代表熱流路徑越寬。
- 較粗的棒導熱速度較慢。
- 棒的厚度不影響傳導率。
可變角色
您設定的內容：
- 截面積A (m²)
您測量的內容：
- 熱流率Q̇ (W)
調查如何進行
- 開啟 conduction-bar 預設並按下 Reset。銅條（k = 401 W/(m·K)，長度 0.1 m）將 450 K 主體連接到 300 K 主體。
- 啟用導體的熱流速率讀數。
- 為每次試驗設定棒的橫截面積，並記錄熱流速率。
控制方程
傅立葉傳導定律 — Q/t = k·A·ΔT / L
熱量在材料中流動的速率取決於其導熱係數、橫截面積、溫差和長度：Q̇ = kAΔT/L。面積或溫差越大，傳導越快；路徑越長，傳導越慢。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於一項試驗，使用 k = 401 W/(m·K)、ΔT = 150 K、L = 0.1 m 計算 Q̇ = kAΔT/L。與表比較。
- 請利用傅立葉定律解釋，在溫差和長度固定的情況下，為什麼把棒的橫截面積加倍會使熱流速率也加倍。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 對於相同面積和長度，低導熱率材料（如玻璃，k ≈ 0.8 W/(m·K)）的導熱速度比銅（k = 401 W/(m·K)）慢得多。解釋為什麼房屋隔熱材料使用 low-k 材料。
- 本實驗改變的是面積，但公式的分母中也有長度L。若將棒的長度加倍，熱流速率會加倍還是減半？請解釋為什麼更長的路徑會對熱流產生更大的阻力。
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.1 Thermal energy transfers
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Middle School Physical Science — Controlling heat transfer
- Middle School Physical Science — Energy transfer between materials
- 歡迎來到導熱棒
- 選擇導熱棒
- 按播放
- 熱量穿過導熱棒
- 打開檢查器
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。