热力学
导热棒
热量以 Q/t = kAΔT/L 通过导热棒流动。
导热棒——交互式热力学模拟。热量以 Q/t = kAΔT/L 通过导热棒流动。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
热传导
热量以 Q/t = kAΔT/L 通过导热棒流动。
傅里叶热传导定律表明，温度梯度越大、横截面积越大或材料导热系数 k 越高，热量传导越快。导热棒的几何形状便于通过两端温度直接读取稳态热流。
- 热传导 Q/t = kAΔT/L
- 傅里叶定律
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
一根铜棒连接着一个热物体和一个冷物体。如果使用更粗的棒（横截面积更大），热量流过的速度会更快还是更慢？
预测权重
- 较粗的棒导热速度更快——面积越大意味着热流路径越宽。
- 较粗的棒导热速度较慢。
- 棒的厚度不影响传导率。
可变角色
您设置的内容：
- 截面积A (m²)
您测量的内容：
- 热流率Q̇ (W)
调查如何进行
- 打开「热传导：通过棒的热流（conduction-bar）」预设并按重置。铜条（k = 401 W/(m·K)，长度 0.1 m）将 450 K 主体连接到 300 K 主体。
- 启用导体的热流速率读数。
- 为每次试验设定棒的横截面积，并记录热流速率。
控制方程
傅里叶传导定律 — Q/t = k·A·ΔT / L
热量在材料中流动的速率取决于其导热系数、横截面积、温差和长度：Q̇ = kAΔT/L。面积或温差越大，传导越快；路径越长，传导越慢。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于一项试验，使用 k = 401 W/(m·K)、ΔT = 150 K、L = 0.1 m 计算 Q̇ = kAΔT/L。与表比较。
- 请利用傅里叶定律解释，在温差和长度固定的情况下，为什么把棒的横截面积加倍会使热流速率也加倍。
这在实验室之外的地方表现出来
- 对于相同面积和长度，低导热率材料（如玻璃，k ≈ 0.8 W/(m·K)）的导热速度比铜（k = 401 W/(m·K)）慢得多。解释为什么房屋隔热材料使用 low-k 材料。
- 本实验改变的是面积，但公式的分母中也有长度L。若将棒的长度加倍，热流速率会加倍还是减半？请解释为什么更长的路径会对热流产生更大的阻力。
- 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
- 欢迎来到导热棒
- 选择导热棒
- 按播放
- 热量穿过导热棒
- 打开检查器
- 完成了！
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