2024年6月13日发(作者：类佳文)
热传递的原理与基本方式
虽然我们常将热称为热能，但热从严格意义上来说并不能算是一种
能量，而只是一种传递能量的方式。从微观来看，区域内分子受到外界
能量冲击后，由能量高的区域分子传递至能量低的区域分子，因此在物
理界普遍认为能量的传递就是热。当然热最重要的过程或者形式就是热
的传递了。
学过中学物理的朋友都知道，热传递主要有三种方式：
传导：物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传
导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒
子直接接触碰撞来传递能量。相对而言，热传导方式局限于固体和液
体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热
扩散。
热传导的基本公式为“Q=K×A×ΔT/ΔL”。其中Q代表为热量，也就
是热传导所产生或传导的热量；K为材料的热传导系数，热传导系数类
似比热，但是又与比热有一些差别，热传导系数与比热成反比，热传导
系数越高，其比热的数值也就越低。举例说明，纯铜的热传导系数为
396.4，而其比热则为0.39；公式中A代表传热的面积(或是两物体的接触
面积)、ΔT代表两端的温度差；ΔL则是两端的距离。因此，从公式我们
就可以发现，热量传递的大小同热传导系数、热传热面积成正比，同距
离成反比。热传递系数越高、热传递面积越大，传输的距离越短，那么
热传导的能量就越高，也就越容易带走热量。
对流：对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从
固体表面将热带走的热传递方式。
具体应用到实际来看，热对流又有两种不同的情况，即：自然对流
和强制对流。自然对流指的是流体运动，成因是温度差，温度高的流体
密度较低，因此质量轻，相对就会向上运动。相反地，温度低的流体，
密度高，因此向下运动，这种热传递是因为流体受热之后，或者说存在
温度差之后，产生了热传递的动力；强制对流则是流体受外在的强制驱
动（如风扇带动的空气流动）,驱动力向什么地方，流体就向什么地方
运动，因此这种热对流更有效率和可指向性。
热对流的公式为“Q=H×A×ΔT”。公式中Q依旧代表热量，也就是热
对流所带走的热量；H为热对流系数值，A则代表热对流的有效接触面
积；ΔT代表固体表面与区域流体之间的温度差。因此热对流传递中，
热量传递的数量同热对流系数、有效接触面积和温度差成正比关系；热
对流系数越高、有效接触面积越大、温度差越高，所能带走的热量也就
越多。
辐射：热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下，不需要接触，
就能够发生热交换的传递方式，也就是说，热辐射其实就是以波的形式
达到热交换的目的。
既然热辐射是通过波来进行传递的，那么势必就会有波长、有频
率。不通过介质传递就需要的物体的热吸收率来决定传递的效率了，这
里就存在一个热辐射系数，其值介于0～1之间，是属于物体的表面特
性，而刚体的热传导系数则是物体的材料特性。一般的热辐射的热传导
公式为“Q =E×S×F×Δ(Ta－Tb)”。公式中Q代表热辐射所交换的能力，E
是物体表面的热辐射系数。在实际中，当物质为金属且表面光洁的情况
下，热辐射系数比较小，而把金属表面进行处理后（比如着色）其表面
热辐射系数值就会提升。塑料或非金属类的热辐射系数值大部分都比较
高。S是物体的表面积，F则是辐射热交换的角度和表面的函数关系，但
这里这个函数比较难以解释。Δ(Ta－Tb)则是表面a的温度同表面b之间
的温度差。因此热辐射系数、物体表面积的大小以及温度差之间都存在
正比关系。
任何散热器也都会同时使用以上三种热传递方式，只是侧重有所不
同。以CPU散热为例，热由CPU工作不断地散发出来，通过与其核心紧
密接触的散热片底座以传导的方式传递到散热片，然后，到达散热片的
热量，再通过其他方式如风扇吹动将热量送走。整个散热过程包括4个
环节：第一是CPU，是热源产生者；第二是散热片，是热的传导体；第
三是风扇，是增加热传导和指向热传导的媒介；第四就是空气，这是热
交换的最终流向。
一般说来，依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动式散
热和被动式散热。所谓的被动式散热，是指通过散热片将热源如CPU产
生的热量自然散发到空气中，其散热的效果与散热片大小成正比，但因
为是自然散发热量，效果当然大打折扣，常常用在那些对空间没有要求
的设备中，或者用于为发热量不大的部件散热，如部分普及型主板在北
桥上也采取被动式散热。对于个人使用的PC机来说，绝大多数采取主
动式散热方式，主动式散热就是通过风扇等散热设备强迫性地将散热片
发出的热量带走，其特点是散热效率高，而且设备体积小。
散热方式
对主动式散热，从散热方式上细分，可以分为风冷散热、液冷散
热、热管散热、半导体制冷、化学制冷等等。
风冷
风冷散热是最常见的散热方式，相比较而言，也是较廉价的方式。
风冷散热从实质上讲就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格
相对较低，安装方便等优点。但对环境依赖比较高，例如气温升高以及
超频时其散热性能就会大受影响。
液冷
液冷散热是通过液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，与
风冷相比，具有安静、降温稳定、对环境依赖小等等优点。液冷的价格
相对较高，而且安装也相对麻烦一些。同时安装时尽量按照说明书指导
的方法安装才能获得最佳的散热效果。
出于成本及易用性的考虑，液冷散热通常采用水做为导热液体，因
此液冷散热器也常常被称为水冷散热器。
热管
热管属于一种传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快
速热传递性质，通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热
量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改
2024年6月13日发(作者：类佳文)
热传递的原理与基本方式
虽然我们常将热称为热能，但热从严格意义上来说并不能算是一种
能量，而只是一种传递能量的方式。从微观来看，区域内分子受到外界
能量冲击后，由能量高的区域分子传递至能量低的区域分子，因此在物
理界普遍认为能量的传递就是热。当然热最重要的过程或者形式就是热
的传递了。
学过中学物理的朋友都知道，热传递主要有三种方式：
传导：物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传
导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒
子直接接触碰撞来传递能量。相对而言，热传导方式局限于固体和液
体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热
扩散。
热传导的基本公式为“Q=K×A×ΔT/ΔL”。其中Q代表为热量，也就
是热传导所产生或传导的热量；K为材料的热传导系数，热传导系数类
似比热，但是又与比热有一些差别，热传导系数与比热成反比，热传导
系数越高，其比热的数值也就越低。举例说明，纯铜的热传导系数为
396.4，而其比热则为0.39；公式中A代表传热的面积(或是两物体的接触
面积)、ΔT代表两端的温度差；ΔL则是两端的距离。因此，从公式我们
就可以发现，热量传递的大小同热传导系数、热传热面积成正比，同距
离成反比。热传递系数越高、热传递面积越大，传输的距离越短，那么
热传导的能量就越高，也就越容易带走热量。
对流：对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从
固体表面将热带走的热传递方式。
具体应用到实际来看，热对流又有两种不同的情况，即：自然对流
和强制对流。自然对流指的是流体运动，成因是温度差，温度高的流体
密度较低，因此质量轻，相对就会向上运动。相反地，温度低的流体，
密度高，因此向下运动，这种热传递是因为流体受热之后，或者说存在
温度差之后，产生了热传递的动力；强制对流则是流体受外在的强制驱
动（如风扇带动的空气流动）,驱动力向什么地方，流体就向什么地方
运动，因此这种热对流更有效率和可指向性。
热对流的公式为“Q=H×A×ΔT”。公式中Q依旧代表热量，也就是热
对流所带走的热量；H为热对流系数值，A则代表热对流的有效接触面
积；ΔT代表固体表面与区域流体之间的温度差。因此热对流传递中，
热量传递的数量同热对流系数、有效接触面积和温度差成正比关系；热
对流系数越高、有效接触面积越大、温度差越高，所能带走的热量也就
越多。
辐射：热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下，不需要接触，
就能够发生热交换的传递方式，也就是说，热辐射其实就是以波的形式
达到热交换的目的。
既然热辐射是通过波来进行传递的，那么势必就会有波长、有频
率。不通过介质传递就需要的物体的热吸收率来决定传递的效率了，这
里就存在一个热辐射系数，其值介于0～1之间，是属于物体的表面特
性，而刚体的热传导系数则是物体的材料特性。一般的热辐射的热传导
公式为“Q =E×S×F×Δ(Ta－Tb)”。公式中Q代表热辐射所交换的能力，E
是物体表面的热辐射系数。在实际中，当物质为金属且表面光洁的情况
下，热辐射系数比较小，而把金属表面进行处理后（比如着色）其表面
热辐射系数值就会提升。塑料或非金属类的热辐射系数值大部分都比较
高。S是物体的表面积，F则是辐射热交换的角度和表面的函数关系，但
这里这个函数比较难以解释。Δ(Ta－Tb)则是表面a的温度同表面b之间
的温度差。因此热辐射系数、物体表面积的大小以及温度差之间都存在
正比关系。
任何散热器也都会同时使用以上三种热传递方式，只是侧重有所不
同。以CPU散热为例，热由CPU工作不断地散发出来，通过与其核心紧
密接触的散热片底座以传导的方式传递到散热片，然后，到达散热片的
热量，再通过其他方式如风扇吹动将热量送走。整个散热过程包括4个
环节：第一是CPU，是热源产生者；第二是散热片，是热的传导体；第
三是风扇，是增加热传导和指向热传导的媒介；第四就是空气，这是热
交换的最终流向。
一般说来，依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动式散
热和被动式散热。所谓的被动式散热，是指通过散热片将热源如CPU产
生的热量自然散发到空气中，其散热的效果与散热片大小成正比，但因
为是自然散发热量，效果当然大打折扣，常常用在那些对空间没有要求
的设备中，或者用于为发热量不大的部件散热，如部分普及型主板在北
桥上也采取被动式散热。对于个人使用的PC机来说，绝大多数采取主
动式散热方式，主动式散热就是通过风扇等散热设备强迫性地将散热片
发出的热量带走，其特点是散热效率高，而且设备体积小。
散热方式
对主动式散热，从散热方式上细分，可以分为风冷散热、液冷散
热、热管散热、半导体制冷、化学制冷等等。
风冷
风冷散热是最常见的散热方式，相比较而言，也是较廉价的方式。
风冷散热从实质上讲就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格
相对较低，安装方便等优点。但对环境依赖比较高，例如气温升高以及
超频时其散热性能就会大受影响。
液冷
液冷散热是通过液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，与
风冷相比，具有安静、降温稳定、对环境依赖小等等优点。液冷的价格
相对较高，而且安装也相对麻烦一些。同时安装时尽量按照说明书指导
的方法安装才能获得最佳的散热效果。
出于成本及易用性的考虑，液冷散热通常采用水做为导热液体，因
此液冷散热器也常常被称为水冷散热器。
热管
热管属于一种传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快
速热传递性质，通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热
量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改