三层玻璃问题
问题重述
位于北方寒冷地区的建筑物里,通常把单层玻璃窗改建成中间制造
成真空的双层玻璃窗,这样可以有效地阻止热量向室外的扩散带来的损
失,问题是当建筑物室内外的热传递处于一个热力学平衡状态时,双层
玻璃窗究竟能比单层玻璃窗阻止多少热量的损失? 两层玻璃窗之间的
距离控制在多少为好?为什么双层玻璃的功效大于同样多材料制成的单
层玻璃?
在此基础之上,讨论三层玻璃如何。
符号说明,图中有。
问题求解
运用物理学中的热传导方程模型遵从的物理定律 :厚度为 d的均匀
介质,两侧温度差为 ΔT,则单位时间由温度高的一侧向温度低的一侧通
过单位面积的热量 Q ,与ΔT成正比,与 d 成反比,即
1.单层玻璃的热量流失:
对于厚度为 2d的单层玻璃窗户 ,容易写出其热量流失为 :
2.三层玻璃的热量流失:
可得出,损失的热量为: =