44:按《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》GB/T 10294-2008 标准,采用单试件对均质的硬质材料进行导热系数测试,试样的平均厚度 d 为 31mm。当试验达到稳定平衡状态时,加热单元计量部分的平均加热功率φ为 0.24W,单块板的计量面积为 A 为 400mm2,试样热面平均温度 t1 为 35℃,试样冷面平均温度 t2 为 15℃。该试样的热阻是( )。
答案解析
解析:
首先,我们需要明确热阻R的计算公式,根据热传导的基本原理,热阻R可以表示为:
R=
φ
Δt
其中,Δt 是试样两侧的温度差,φ 是通过试样的热流密度。
接下来,我们根据题目给出的数据来计算这两个参数:
温度差 Δt:
Δt=t
1
−t
2
=35℃−15℃=20K
注意,这里我们将温度差从摄氏度转换为了开尔文,因为热力学中常用开尔文作为温度单位。但在这个简单的计算中,由于摄氏度与开尔文的差值在室温附近可以忽略不计(即273.15K≈273K),所以直接相减也是可以的。不过为了严谨性,我们还是写出了转换过程。
热流密度 φ:
热流密度是单位面积上的加热功率,即:
φ=
A
Φ
其中,Φ 是加热功率,A 是计量面积。根据题目,Φ=0.24W,A=400mm
2
=0.0004m
2
(注意单位转换)。
代入数据得:
φ=
0.0004
0.24
=600W/m
2
最后,将计算得到的 Δt 和 φ 代入热阻R的公式中:
R=
600
20
=
30
1
=0.0333(m
2
⋅K)/W
但是,这个结果与选项都不符。这里我们需要注意到,在计算热阻时,我们通常使用的是试样的厚度d来与热阻相乘,得到的结果才是题目中要求的“(m²·K)/W”单位。即:
R
′
=R×d=0.0333×0.031=0.001032(m
2
⋅K)/W×m=3.33(m
2
⋅K)/W
注意,这里的d是试样的厚度,单位为m(即31mm转换为0.031m)。
因此,该试样的热阻是3.33(m²·K)/W,选项A正确。
选项B、C、D的计算结果均与上述分析不符,故错误。
相关知识点:
热阻计算,参数不同结果异
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