熱是能量的形態(tài)之一。與動能、電能及位能等一樣，也存在熱能。熱能的單位用“J”（焦耳）表示。1J能量能在1N力的作用下使物體移動1m，使1g的水溫度升高0.24℃。
 1 J=1 Nm=4200 J/kg℃*0.24 ℃*0.001 kg

 

設(shè)備會持續(xù)發(fā)熱。像這樣，熱量連續(xù)不斷流動時，估計(jì)用“每秒的熱能量”來表示會更容易理解。單位為“J/s”。J/s也可用“W”（瓦特）表示。 1 W=1 J/s

 

不只是熱量，所有能量都不會突然生成，也不會突然消失。它們不是傳遞到其他物質(zhì)就是轉(zhuǎn)換為其他形態(tài)的能量。

比如，100J的能量可在100N力的作用下將物體移動1m。使該“物體移動”后，能量并不是消失了。比如，使用能量向上提升物體時，能量會以位能的形態(tài)保存在物體中。使用能量使物體加速運(yùn)動時，則以動能的形態(tài)保存在物體中。

100J的能量可使100g水的溫度升高約0.24℃。這并不是通過升高水的溫度消耗了100J的能量。而是在水中作為熱能保存了起來。

如上所述，能量無論在何處都一定會以某種形態(tài)保存起來。能量既不會憑空消失，也絕不會憑空產(chǎn)生。這就是最重要“能量守恒定律”。

 

 

現(xiàn)在大家已經(jīng)知道熱是一種能量，其單位用J表示了吧！能量會流動，如果表示每秒的能量，單位則為W。

那么讓我們回到最初提出的那個問題。℃是溫度單位。溫度是指像能量密度一樣的物理量。它只不過是根據(jù)能量的多少表現(xiàn)出來的一種現(xiàn)象。即使能量相同，如果集中在一個狹窄的空間內(nèi)，溫度就會升高，而大范圍分散時，溫度就會降低。

接通電源后一段時間內(nèi)，多半轉(zhuǎn)換的熱能會被用于提高裝置自身的溫度，而排出的能量僅為少數(shù)。之后，裝置溫度升高一定程度時，輸入的能量與排除的能量必定一致。否則溫度便會無止境上升。

 

 

熱能傳遞只有3種方式。分別為“傳導(dǎo)”、“對流”及“熱輻射”。請注意，傳導(dǎo)與對流表面文字相似，但絕不相同！

 

 

傳導(dǎo)是指在物體（固體）中傳播的熱能的傳遞。鋁和鐵的導(dǎo)熱性都很出色。這就是傳導(dǎo)。

如果用數(shù)值表示導(dǎo)熱性，樹脂為0.2～0.3，鐵為49，鋁為228，銅為386。這些都是指該物質(zhì)的導(dǎo)熱率，單位為“W/（m·℃）”。越容易導(dǎo)熱的物質(zhì)，該數(shù)值越大。

如果用一句話來表述導(dǎo)熱率的含義，即“有一種長1m、斷面積為1m2的材料，其兩端的溫度差為1℃時，會流動多少W”。如果將其單位“W/（m·℃）”寫成

 

大家是不是立刻就明白了呢？

對流是指熱能通過與物體表面接觸的流體，從物體表面向外傳遞的方式。請大家聯(lián)想一下吃熱拉面時的情景。用嘴吹一下，拉面就會變涼。那就是利用熱對流使熱從拉面表面向吹出的空氣傳遞的結(jié)果。

這也可用數(shù)值表示。比如，流體為水，散熱面水平放置時，自然對流就為（2.3～5.8）×100，受迫對流就為（1.2～5.8）×1000，水沸騰時就為（1.2～2.3）×10000。這就是各種情況下的傳熱系數(shù)，單位為“W/（m2·℃）”。

這個單位很容易理解。由于是“W/（面積·溫度差）”，因此它的意思就是“面積為1平方米的面與周圍流體的溫度差為1℃時，會從該面?zhèn)鬟f多少W熱量”。

 

 

該傳熱系數(shù)受散熱面設(shè)置狀況的影響較大。根據(jù)流體的種類、流速及流動方向等，數(shù)值會發(fā)生變化。因此，計(jì)算傳熱系數(shù)的公式會根據(jù)不同的情況發(fā)生改變。

比如，有一個溫度均勻的平板，如果在與其平行的方向受迫流動空氣時（受迫對流），可用左圖的公式求出傳熱系數(shù)。從該公式可知以下兩點(diǎn)。

1、傳熱系數(shù)與流速的平方根成比例 。比如： 流速提高至2倍，傳熱系數(shù)也只提高至1.4倍

2、如果冷卻面積相同，流動的距離越長，傳熱系數(shù)越低。比如：在冷卻面上流動的空氣吸熱后，會在溫度上升的同時繼續(xù)流動，因此冷卻能力會越來越弱

總之，冷卻熱的物體時，與使用強(qiáng)風(fēng)使其冷卻的方法相比，橫向擴(kuò)大散熱面，使整體通風(fēng)的方法更有效。

下面介紹一下自然對流的情況。空氣自然對流時的傳熱系數(shù)用下圖的公式求解。

這里出現(xiàn)兩個新詞，分別為“姿勢系數(shù)”和“代表長度”。這些是根據(jù)面的形狀及設(shè)置方向定義的。右圖分別顯示了垂直和水平設(shè)置平板時的情況，其他面形狀及設(shè)置方向也各有姿勢系數(shù)及代表長度。

 

輻射是指經(jīng)由紅外線、光及電磁波等從物體表面?zhèn)鬟f的方式。被電爐發(fā)出的紅外線照射后，會感到溫暖。這就是熱輻射。太陽的熱量穿過真空宇宙到達(dá)地球，這也屬于輻射。

輻射中熱量是否易于吸收和放出取決于表面的溫度及顏色等。就顏色大體而言，黑色容易吸放，而白色較難。

如果用數(shù)值來表示，其數(shù)值范圍為0～1。理論上來講，全黑物質(zhì)為1，鋁為0.05～0.5，鐵為0.6～0.9，黑色樹脂為0.8～0.9。這就是熱輻射率（沒有單位）。

此處公開的公式是一個近似式，用于計(jì)算設(shè)置在空氣中的物體向周圍的空氣進(jìn)行輻射時傳遞的熱量。物體和空氣的溫度差并不是很大時，可利用該公式準(zhǔn)確計(jì)算出結(jié)果。

 

環(huán)境溫度按照產(chǎn)品的工作保證溫度決定。在此，工作保證溫度最高為35℃，假設(shè)再加上5℃作為設(shè)計(jì)余量。

下面再確定一下設(shè)備外裝的表面溫度吧！該溫度由作為產(chǎn)品性能參數(shù)的容許溫度決定。在此，假設(shè)箱體的表面溫度同樣為60℃。并且，將由外裝使用的素材及顏色決定的表面輻射率設(shè)定為0.8。

此時，在其內(nèi)部生成的——不對，應(yīng)該是在箱體內(nèi)部由電轉(zhuǎn)換為熱量的能量，從箱體的表面通過熱對流及熱輻射的方式向外部轉(zhuǎn)移。另外，估計(jì)設(shè)備表面與外部接觸的部分只有小橡膠底座，因此不會通過熱傳導(dǎo)方式傳遞熱量。

并且，暫不考慮散熱片設(shè)計(jì)情況及處理器的溫度。這里僅針對箱體大小、表面情況及外部溫度決定的能量進(jìn)出收支計(jì)算。

 

會是多少W呢？第一代PS3的最大發(fā)熱量為380W。試想一下，其中來自外殼表面的散熱會是多少？

 

從箱體表面放出的熱量為54.8W。而這是外殼表面溫度均為60℃時的數(shù)值。實(shí)際上，外殼的表面溫度分布不均，只有一部分為溫度60℃。估計(jì)大部分無法達(dá)到規(guī)格溫度。粗略估算一下，整體僅有6成為60℃，只能散熱32.9W。估計(jì)現(xiàn)實(shí)中會更少。

綜上所述，PS3大小的設(shè)備從外殼表面最多只能散熱30W左右。可悲的是，這就是現(xiàn)實(shí)。產(chǎn)品的發(fā)熱量如果為100W，剩余的70W必須采用其他方式強(qiáng)制釋放出來。380W的話，剩下的就是350W。