比拟法在《传热学》教学中的作用

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1、万方数据2001年9月第19卷第3期太原理工大学学报(社会科学版)JOLⅡ“ofTaiyuanUnIv吲tyofTechnology(S0ci■Sci朗oesEditi∞)SeD200lv0119No3比拟法在《传热学》教学中的作用阴继翔(太原理工大学电气与动力工程学院．山西太原030024)摘要：比拟法是人类认识客观世界的一种基本逻辑思雏方法，它的产生和应用具有一定的客观基础。在传热学教学中通过电场与流场．流场与温度场，电阻与热阻．传动量与传热厦传热与传质的具体比拟，表现了比拟法在传授新知识，发展学生的创造力等方面的作用，强调了选择比拟对象的重要性。关键词：比拟法；传热学；温度场；流场中图

2、分类号：G642．4文献标识码：A文章编号：1009—5837【2001)03—0064一03一、前言比拟法是理论思维的一种重要的逻辑推理方法，也是人类科学地认识自然的一种重要手段。它以比较为基础，在已有知识的基础上，通过对不同的事物及其运动规律进行比较，找出它们的相似点或相同点，然后将其中一事物的有关知识或结论推理比拟到另一事物中去。因此它是人们有效地认识自然界普遍规律的一种试探性工具，在实际中具有重要的应用价值。二、比拟法建立的基础及特点比拟法建立在两个客观基础之上。具有三个特点。不同的自然事物之间具有惊人的相似性是比拟法建立的首要基础，不同事物在现象、属性、数学形式、定量描述等方面都有

3、相同或相似的地方，因此具有可比性。其次人脑的生理结构功能为比拟法提供了生理条件。比拟是人脑用已知事物的有关知识与未知或未全知的事物进行联系，并推理得出结论。这是主客观相互作用的结果。比拟法有三大特点：第一，比拟法的逻辑具有跳跃性，它是归纳法、演绎法结合在一起。从“特殊到一般，再从一般到特殊”的跳跃形式。第二。比拟法思维过程具有形象性。它是一种抽象思维．但由于比拟是在两个事物之间进行的。而每个特殊的事物都有鲜明的形象。第三，比拟法的结论带有或然性。因为两类比的事物之间既有相似性，又有差异性。相似性是类比的基础，差异性又使得比拟法的结论和可靠性受到限制。鉴于比拟法自身的特点，在应用比拟法时就应注

4、意在事物的相异中寻求相似，从而掌握事物的共性和普遍性，同时也应该注意在相似中寻求相异，进而掌握各个事物的个性或特殊性，以便扩充已有知识的内涵，作出创造性的发展。三、比拟理论在《传热学》教学中的作用在《传热学》的教学中，首先引入电场与温度场的类比，特别是在学习了先行课《电工学》，了解了电势，电流。电阻的概念，将温度场中的温压，热流及热阻的特点与其相对比，随后，在对流换热中将已学的专业基础课《流体力学》中的动量传递与《传热学》中的热量传递，质量传递的特点相类比，找到它们之间的相互关系，《流体力学》中的一些原理及数学表达形式可以完全类比到《传热学》中，使对流传热及传质问题得以大大简化。热传递的三种

5、基本方式一导热、对流及辐射是整篇《传热学》的精髓，对它们的研究始终贯穿着电阻与热阻的类比。(一)电阻与热阻的比拟收稿日期：2001—12—29作者简介：阴继翔(1964．)，女．山西平遥人，太原理工大学讲师，硕士，从事工程热物理的教学与研究。万方数据第3期阴继翔：比拟法在《传热学》教学中的作用热量传递是自然界中的一种转移过程，与动量、电量的转移有相似之处，为使物理概念更加清晰，介绍热流的概念可以用直观的水流作比喻，水的流动是由水位差引起的；同样，只要有温差存在就会有热量传递，将看不见的热流变成r看得见的水流，这种形象的比喻，避免了单凋、枯燥的叙述，使得学生对神秘的热流有一个较清楚的认识。各种

6、转移过程有共同的规律性，即：过程中的转移量=釜藿_2}黻在电学中，这种规律就是众所周知的欧姆定律，将《传热学》中的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯蒂芬一玻尔兹曼定律与之相对比，很容易找出导热、对流及辐射热阻。因此，只要学生掌握了电学内容，就可以通过类比掌握热学的有关内容，有助于学生将所学的知识系统化、条理化、也有利于学生巩固和提高旧知识，学习和掌握新内容。在《传热学》教学中有许多现象不能直接观察到，有些概念比较抽象，规律难以掌握，给学生的学习带来了一定的困难，采用比拟法则能给这些抽象的事物赋予间接的直接形象，将研究对象具体化，把已知对象的明晰性和可理解性转移到研究对象上去，使学生比较顺利地认识和

7、掌握新的事物和规律，详细的比拟见下表裹l电场与热流场比拟寰≥心电场热流场导热q=畿基奉规律t=昔对流q=哉辐射u=糍过程动力U△t过程阻力RRt转移量I热流线场的图示电力线、等势面等温线(面)——稳态等时线一一非稳态计算图示电路图热阻网络图热阻概念的建立给复杂热转移过程的分析带来极大的方便，如人们可以借用比较熟悉的串、并联电路电阻的计算公式来计算热转移过程的合成热阻(或称总热阻)、串联热阻叠加得到总热阻的原则