在塑料注塑模具的设计中，存在着模具侧从成型材料接收热量的热交换现象。这些都是可以用热力学予以解释的物理现象。通过将加热条件控制为期望的加热状态，可以实现期望的成型产品加工周期和成型产品质量。
因此，从本期起，我将为大家介绍热力学的基础知识。
热力学是一门将热量从高温物体向低温物体转移的现象视为力学予以处理的学科。
热传递有以下三种形式：
1. 热传导（heat conduction）
2. 热对流（heat convection）
3. 热辐射（heta radiation）
首先，热传导是当物体内部存在温差或不同温度的物体相互接触时发生的现象。除非温度达到绝对零度，否则物体的分子始终都存在分子运动，并且，温度越高则分子运动越活跃。高温分子运动传递给低温分子运动，高温分子的动能相应减少，温度随之降低。通过接收动能，低温分子的热能增加，温度升高。
其次，热对流是指储存热能的物体通过从一个地方移动到另一个地方来传递热量。当液体或气体获得热量时，该部分会发生热膨胀，密度降低，并向上移动（反重力方向）。移动后，冷的物体会流入。新流体不断与传热表面接触，并传递热量。当流动的原因仅由密度差异引起时，称为自然对流（自由对流），当流动的原因是由外部压力等因素引起时，称为强制对流。总之，热对流是一种发生在液体和气体中的现象。
再次，热辐射是指，一个物体具有的热能以与光相同的电磁波形式，以光速在空间中直线传播并与另一个物体碰撞时，其中的一部分被反射或透射，其余的则被其他物质吸收并作为热能而储存起来的现象。这一形式的热量转移并不需要在冷热物体之间存在固体、液体或气体。因此，即使是在真空中也能够发生热辐射。
在实际的注塑成型模具中，固体和流体之间的热量转移是由热传导、热对流、热辐射三种类型混合发生的。这种复合式的传热现象称为热传递（heat transfer）。
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在本期中，首先介绍热传导的基础知识。
◎ 假定厚lcm 、面积为S（m2）的壁面，壁面两侧温度为t1（℃）、t2（℃），且不随着时间而发生变化。
◎ 从该壁面散发的热量Q （kcal） 与面积S、温差t1-t2和时间τ成正比。
◎ 因此，Q可通过下式予以表达。
Q=-λ·S·（t1-t2）·τ/l…（式1） λ：热导率（kcal/m·h·℃） |
进一步表达为微分形式，则：
ｄQ/dτ=q=-λ·Sdt/dx…（式2） λ：热导率（kcal/m·h·℃） |
* 等式2称为傅立叶定律。
以下是主要物质的热导率。
水 ：0.475（kcal/m·h·℃）
空气 ：0.021
碳素钢 ：39
镍21%钢 ：24
铜 ：332
铝 ：197
下面对对流热传递的基础知识进行说明。
* 从壁面到流体或从流体到壁面的热转移是通过对流传热完成的。
* 在锅炉及散热器、模具冷却水所产生的热传递中，都会由于这种现象而发生热转移。
* 对流传热的基本公式称为牛顿冷却定律，由以下公式表示。
q=α·S·（ts-tf） q：传递热量（kcal） α：（kcal/m2·h·℃） S：表面积（m2） ts：壁面的温度（℃） tf：充分远离壁面的流体温度（℃） |
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在本期中，介绍热辐射的基础知识、
通过波长略长于光的红外线获得的热量，称为辐射热。
从物体表面辐射的总辐射热与该表面绝对温度的四次方成正比。（发现人：Ludwig Boltsmann,Josef Stefan）
能够100%放射或吸收辐射热的理想表面称为完美黑体，来自完美黑体的总辐射热流qb/S可由下式表示。
qb/S=σ·T4 σ：斯特藩-玻尔兹曼常数（Stefan-Boltzmann常数） σ=4.88×10-8（kcal/m2·h·K4） |
在此，引入了辐射率ε=qs/qb的概念。辐射率ε是指从实际表面辐射的热流qs与从完美黑体辐射的热流qb之比。
从实际表面辐射的热流以下式表示。
qs/S=εσT4 |
主要物质的辐射率ε如下所示。
磨光的碳素钢 ：0.145～0.375
生锈的碳素钢 ：0.75～0.95
磨光的铝 ：0.04～0.058
氧化的铝 ：0.1～0.12
水 ：0.95～0.96
