🔬 熱傳導計算機
使用 Q = kAΔT/d 計算熱傳導速率。輸入熱傳導係數、表面積、厚度和溫差，即可求得以瓦特為單位的熱流量。
這是什麼工具？
熱傳導是熱能從高溫側流向低溫側、穿過材料的過程。Fourier 定律給出傳導速率：Q = k × A × ΔT / d，其中 Q 為熱傳導速率（W），k 為熱傳導係數（W/m·K），A 為截面積（m²），ΔT 為溫差（K 或 °C），d 為材料厚度（m）。這是建築隔熱、散熱片和熱管理的基本方程式。
從冬天保溫的房屋隔熱到電腦晶片需要散熱片以避免過熱，熱傳導主導著無數工程挑戰。這款計算機根據材料性質和溫度條件，確定穿過牆壁、板塊或平板的熱流量。
運作原理
本計算機使用 Q = k × A × ΔT / d。熱傳導係數 k 差異極大：金屬導熱良好（銅：400 W/m·K），而絕緣體則阻礙熱流（玻璃纖維：0.04 W/m·K）。
| 材料 | k (W/m·K) | 類別 |
|---|---|---|
| 鑽石 | 2,200 | 極佳導體 |
| 銀 | 429 | 優良導體 |
| 銅 | 401 | 優良導體 |
| 鋁 | 237 | 良好導體 |
| 水 | 0.60 | 中等 |
| 玻璃纖維 | 0.04 | 絕緣體 |
| 空氣 | 0.026 | 絕緣體 |
隔熱材料的 R 值為 R = d/k——R 值越高，隔熱效果越好。R-20 的牆壁在相同 ΔT 下，每單位面積的熱流量僅為 R-1 牆壁的二十分之一。
使用方法
- 輸入熱傳導係數（k），單位 W/(m·K)。
- 輸入表面積（A），單位 m²。
- 輸入溫差（ΔT），單位 °C 或 K。
- 輸入材料厚度（d），單位公尺。
- 點擊「計算」即可得到熱傳導速率 Q（瓦特）。
常見問題
什麼是熱傳導係數？
熱傳導係數（k，單位 W/(m·K)）用來衡量材料導熱的容易程度。金屬的 k 值高（良好的導體）；隔熱材料的 k 值低（良好的絕緣體）。鑽石是已知塊材中 k 值最高的。
隔熱厚度如何影響熱傳導？
Q 與厚度成反比：隔熱層加倍，熱流量減半。這就是為什麼更厚的隔熱層能節省能源。R 值（R = d/k）直接反映了這一點：R 值越高，隔熱效果越好。
傳導、對流和輻射有什麼區別？
傳導是固體材料中的熱流（Fourier 定律，即本計算機）。對流是流體運動攜帶的熱量（牛頓冷卻定律）。輻射是以電磁波形式發射的熱（Stefan-Boltzmann 定律）。實際系統通常三種方式同時存在。
多層牆壁可以用這個計算機嗎？
不能直接使用——本計算機僅處理單一材料層。對複合牆壁，將每層的熱阻相加：R_總 = d₁/k₁ + d₂/k₂ + ...，再以 Q = A × ΔT / R_總 計算。每層的 R = 厚度 / 傳導係數。
為什麼 ΔT 在 °C 和 K 中使用相同的數值？
因為這是溫差，而非絕對溫度。1°C 的變化恰好等於 1 K 的變化。絕對溫度相差 273.15（0°C = 273.15 K），但溫差完全相同。
什麼是 U 值？
U 值（熱傳遞係數）是總 R 值的倒數：U = 1/R_總。它衡量每單位面積每度的熱流量：Q = U × A × ΔT。U 值越低，隔熱效果越好。建築法規通常對牆壁、窗戶和屋頂規定最大 U 值。
技巧與建議
Q 以瓦特（W）為單位，k 以 W/(m·K) 為單位，A 以 m² 為單位，ΔT 以 K（或 °C，因為只涉及差值）為單位，d 以公尺為單位。溫差 ΔT = T_高溫 − T_低溫，Q 恆為正值（熱從高溫流向低溫）。對於複合牆壁（不同材料層），將熱阻相加：R_總 = Σ(dᵢ/kᵢ)，再以 Q = AΔT/R_總 計算。對流和輻射是另外兩種熱傳遞方式，本計算機不涵蓋。