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生活中的传递现象2
胡浩 2014011852 北方城镇的很多建筑物的窗户是双层的，即窗户上装两层玻璃且中间留有一定空隙，两层厚度为d的玻璃夹着一层厚度为l的空气，根据常识这样做是为了保暖，减少室内向室外的热量流失，下面建立一个模型来描述热量通过窗户的传导（即流失）过程,并将双层玻璃窗与用同样多材料做成的单层玻璃窗（玻璃厚度为2d）的热量传导进行对比，对双层玻璃窗能够减少多少热量损失给出定量分析。
假设
（l）热量的传播过程只有传导，没有对流：
（2）室内温度T1和室外温度T2保持不变，热传导过程是稳态传热；（3）玻璃材料均匀，热传导系数是常数；
在上述假设下的热传导为平壁传热，所以遵守傅立叶基本定律。厚度为d的均匀介质，两侧温度差为△t，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为q则 q=a△t/d，其中a为热传导系数，即双层窗内层玻璃的外层温度是Ta，外层玻璃的内层温度是Tb，玻璃的热传导系数为a1，空气的热传导系数为a2，单位时间单位面积的热流密度为： q1=a1(T1-Ta)/d=a2(Ta-1Tb)/l=a1(Tb-T2)/d 消去Ta、Tb可得：
q1=a1(T1-Ta)/d(s+2)，s=ha1/a2，h=1/d 对于厚度为2d的单层玻璃窗，其热量传导为： q2=a1(T1-T2)/2d 二者之比为： q1:q2=2:s+2 显然q1
因此，制作双层玻璃窗虽然工艺复杂，会增加一些费用，但它减少的热量损失却是相当可观的，通常，建筑规范要求h=l/d=4，即两层玻璃之间的间距是玻璃厚度的4倍，按照这个模型，q1/q2≈3%，即双层窗户比同样多的玻璃材料制成的单层窗节约热量97%左右。不难发现，之所以有如此高的功效主要是由于两层窗户之间的空气的极低的热传导系数a2。
