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热导率
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2024-08-07更新
最新编辑:Ra丶华
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更新日期:2024-08-07
最新编辑:Ra丶华
截至当前稳定版本(U53-643502更多),本词条所述内容没有出现在更新日志中,但页面中的其它信息可能会受到影响。本页面反映的游戏版本:U44-537329更多。
热导率是缺氧游戏里材料的一种特性,也称导热率,它决定了该材料所对应的物体在与不同温度的物体接触时相互交换热量的速度。
虽然游戏内对热导率的描述为“在两种物体之间,热量传递速率由较低的热导率材料决定”,但大部分情况下并非如此。
换热内容的辅助学习大纲
众所周知,缺氧游戏里的物体与物体换热相对比较硬核,属于进阶向内容,萌新难以快速搞清楚物体与物体之间究竟是如何换热的,这里列一个简单的大纲来辅助阅读下面章节的内容。
对于任意两个物体,想要知道这两个物体是否换热以及换热速率,可以按照如下步骤来进行判断:
- step1(物体分类):分别判定两个物体在换热时的分类,参阅换热参与者的分类章节
- step2(换热分类):根据第一步得出的物体分类,判定两个物体的换热路线分类,这部分将决定两物体之间是否换热,参阅换热路线&各路线使用的公式章节
- step3(公式计算):根据第二步得出的换热路线分类,在换热公式章节寻找到路线对应的公式,代入参数并计算每次交换的热量。
- step4(检验上下限):两个物体之间的换热幅度不会过大,更不会因此交换冷热地位,具体参阅换热的上下限(待完善)章节的换热上限部分。
同时,换热进行到某种程度之后就不再发生换热,具体参阅换热的上下限(待完善)章节的换热下限部分。
注:关于热量交换具体实例,可以参阅教程/关于热量分析的讨论页面。
换热参与者的分类
在进行换热时,所有换热参与者大致被分为如下四类:
- 方格:包括自然方格和人工方格
- 自然方格即方格形式的气体、液体、自然固体方块
- 人工方格即各种砖块、各种接线板和压力板、关闭的气闸等,但是不包括网格砖和透气砖
- 物品:
- 建筑:除人工方格、网格砖和透气砖、一些不换热建筑(如大部分火箭舱块)之外的建筑
- 例如:
- 研究站、电解器等普通建筑图层的建筑;
- 干板墙、像素屏、变温板等背景墙图层的建筑;
- 导热板、各种液体管道等液体管道图层的建筑;
- 各种气体管道图层、电路图层、自动化图层的建筑,等等
- 例如:
- 管道内容物:
- 各种气体/液体管道的内容物
换热路线&各路线使用的公式
在理清各种换热参与者属于哪种分类的基础上,下面的两幅图片展示了缺氧游戏里,连接各个换热参与者的换热路线。
其中,图一围绕方格展开,展示了除导热板以外的物体换热路线。
从图中可以看出,如果本格不存在固体/液体/气体,也就是真空,相当于抹掉了图中最中心的“方格”,从而可以切断本格内的绝大部分物体换热路线。
图二围绕导热板展开,导热板除了一般建筑所拥有的“方格 - 建筑”换热路线外,其中间格可以不通过任何介质与和其重叠的建筑直接换热;以及虽然和管桥一样不能存储而是只能搬运管道液体,但是导热板却可以在搬运时和管道液体进行一次换热。
每一种换热路线的详细计算方法见下文的“换热公式”部分。
换热公式
游戏内可换热的两者,每 1 个游戏刻(0.2 秒)都会进行一次换热判定。
由上一部分,不同换热路线使用的换热公式也不同。各换热公式的详细计算方式如下:
情形 | 公式 | |
---|---|---|
方格——方格 | 无隔热砖参与 | [math]\displaystyle{ q=\varDelta T\cdot \varDelta t\cdot k_{geom}\cdot s_1\cdot s_2 }[/math] |
有隔热砖[1]参与 | [math]\displaystyle{ q=\varDelta T\cdot \varDelta t\cdot k_{lowest}\cdot s_1\cdot s_2 }[/math] | |
方格——方格内物品 | [math]\displaystyle{ q=\varDelta T\cdot \varDelta t\cdot k_{lowest} }[/math] | |
固体方格——方格上方物品 | [math]\displaystyle{ q=\frac{1}{16}\cdot \varDelta T\cdot \varDelta t\cdot k_{lowest} }[/math] | |
方格——建筑[2] | [math]\displaystyle{ q=\frac{1}{2}\cdot \varDelta T\cdot \varDelta t\cdot k_1\cdot k_2\cdot \frac{C_{hot}}{A_{hot}} }[/math] | |
管道—— 管道内容物 |
普通/导热管道 | [math]\displaystyle{ q=\frac{1}{20}\cdot \varDelta T\cdot \varDelta t\cdot k_{average} }[/math] |
隔热管道 | [math]\displaystyle{ q=\frac{1}{20}\cdot \varDelta T\cdot \varDelta t\cdot k_{lowest} }[/math] | |
导热板中间格——建筑 | [math]\displaystyle{ q=5\cdot \varDelta T\cdot \varDelta t\cdot k_1\cdot k_2\cdot C_{hot}\cdot 10^{-6} }[/math] | |
导热板——管道液体 | [math]\displaystyle{ q=\frac{1}{20}\cdot \varDelta T \cdot k_{average} }[/math] |
其中,
- [math]\displaystyle{ q }[/math](千复制热):单次交换的热量
- [math]\displaystyle{ \varDelta T }[/math](°C):换热双方的温差
- [math]\displaystyle{ \varDelta t }[/math](s):时间间隔,即一个游戏刻的时间(0.2 秒)
- [math]\displaystyle{ k }[/math]( 复制热/(m·s·°C) ):热导率,公式中不同下标的含义如下:
- [math]\displaystyle{ k_1 }[/math]、[math]\displaystyle{ k_2 }[/math]:换热双方各自的热导率
- [math]\displaystyle{ k_{average} }[/math]:换热双方热导率的算术平均值,即[math]\displaystyle{ k_{average}=\frac{k_1+k_2}{2} }[/math]
- [math]\displaystyle{ k_{geom} }[/math]:换热双方热导率的几何平均值,即[math]\displaystyle{ k_{geom}=\sqrt{k_1 \cdot k_2} }[/math]
- [math]\displaystyle{ k_{lowest} }[/math]:换热双方热导率的最小值,即[math]\displaystyle{ k_{lowest}=\min \{k_1 \ ; \ k_2\} }[/math]
针对方格对方格换热,还要考虑表面积乘数:
- [math]\displaystyle{ s_1 }[/math]、[math]\displaystyle{ s_2 }[/math]:表面积乘数,换热中的方格要根据另一方格的类型取对应的表面积乘数
不同方格种类的表面积乘数取值如下:
方格种类 | 对固体表面积乘数 | 对液体表面积乘数 | 对气体表面积乘数 |
---|---|---|---|
液体 | 1 | 25 | 1 |
气体 | 25 | 1 | 1 |
大部分固体 | 1 | 1 | 1 |
碎冰、雪、压实雪 | 1 | 1 | 1000 |
导热质 | 2 | 2 | 2 |
例:
- 液体 1 对液体 2 :因为 2 是液体,所以[math]\displaystyle{ s_1 }[/math]取对液体表面积乘数,即[math]\displaystyle{ s_1=25 }[/math];同理,[math]\displaystyle{ s_2=25 }[/math];
- 气体 1 对大部分固体 2:因为 2 是固体,所以[math]\displaystyle{ s_1 }[/math]取对固体表面积乘数,即[math]\displaystyle{ s_1=25 }[/math];同理,[math]\displaystyle{ s_2=1 }[/math];
- 大部分固体对大部分固体,大部分固体对液体,液体对气体,气体对气体:[math]\displaystyle{ s_1=1 }[/math],[math]\displaystyle{ s_2=1 }[/math]。
针对建筑相关的换热,还要考虑较热者的实际热容和占地面积:
- [math]\displaystyle{ C_{hot} }[/math](千复制热/°C):较热者的实际热容
自然方格的实际热容等于“计算得到的原材料热容”(即属性页里显示的质量与比热容的乘积,下简称材料热容),但是绝大部分建筑和部分人工方格的热容并不等于材料热容。
这不仅体现在热量变化与温度变化的比例关系上,还体现在换热公式里。 - [math]\displaystyle{ A_{hot} }[/math]:较热者的占地面积
- 建筑占地面积[2]为宽乘高
- 单个实体方块的占地面积为 1
- ↑ 部分热容数据参考自 b 站知名缺氧 up 主 lich46 的稿件[1]。
- ↑ 变温板同时与 3*3 内的方格换热,公式中的占地面积也按 3*3 计算,可以说,在方格 - 建筑换热上,变温板完全等同于一个 800 千克的 3*3 建筑。但是变温板只有中间 1*1 范围能和导热板中间格换热。
类似的,蒸汽机在方格 - 建筑换热上完全等同于 5*4 建筑(包含底座砖块),但是只有砖块之上的 5*3 部分能和导热板中间格换热。
冰冷风扇在方格 - 建筑换热上完全等同于 5*2 建筑,但是只有建筑贴图的 2*2 部分能和导热板中间格换热。
油井在方格 - 建筑换热上完全等同于 4*4 建筑,但是只有下方的 4*2 部分能和导热板中间格换热。
换热的上下限(待完善)
待完善内容,每个条件的具体适用范围有待补充,以及有待补充一些原理较为复杂的其它条件。
换热下限
低于换热下限的换热不会发生:
温度差小于 1°C单次热量变化量小于 0.1 复制热热交换对象质量小于 1 克
换热上限
热量交换有一个上限:
热交换导致的温度变化不会大于温差的 1/4,例:如果温差是 40°C,每游戏刻物体温度变化最多 10°C
建筑材料的热属性标签
游戏中有 4 个热属性标签(不含隔热体),当材料的热属性达到一定阈值时,它们就会在材料上显示。这些描述不会进一步影响材料的属性。
- 热敏感:材料具有小于或等于 0.2 的比热容
- 升温慢:材料具有大于或等于 1.0 的比热容
- 热容量:材料的热导率小于或等于 1.0
- 导热强:材料的热导率大于或等于 10.0
- 隔热体:由陶瓷、异构树脂或隔热质制作的材料,具有非常好的隔热性。
附录 1:管道列表
管道名称 | 材料 | 比热容 | 热导率 | 熔点/°C |
---|---|---|---|---|
液体管道 | 砂岩 | 0.800 | 2.9 | 926.9 |
液体管道 | 火成岩 | 1.000 | 2 | 1409.9 |
液体管道 | 花岗岩 | 0.790 | 3.39 | 668.9 |
液体管道 | 沉积岩 | 0.200 | 2 | 926.9 |
液体管道 | 黑曜石 | 0.200 | 2 | 2726.9 |
液体管道 | 黑钨矿 | 0.134 | 15 | 2926.9 |
液体管道 | 钨 | 0.134 | 60 | 3421.9 |
液体管道 | 陶瓷 | 0.840 | 0.62 | 1849.9 |
液体管道 | 隔热质 | 5.570 | 0.00001 | 3621.9 |
液体管道 | 导热质 | 0.622 | 220 | 2676.9 |
隔热液体管道 | 砂岩 | 0.800 | 0.091 | 926.9 |
隔热液体管道 | 火成岩 | 1.000 | 0.063 | 1409.9 |
隔热液体管道 | 花岗岩 | 0.790 | 0.106 | 668.9 |
隔热液体管道 | 沉积岩 | 0.200 | 0.063 | 926.9 |
隔热液体管道 | 黑曜石 | 0.200 | 0.063 | 2726.9 |
隔热液体管道 | 黑钨矿 | 0.134 | 0.469 | 2926.9 |
隔热液体管道 | 钨 | 0.134 | 1.875 | 3421.9 |
隔热液体管道 | 陶瓷 | 0.840 | 0.019 | 1849.9 |
隔热液体管道 | 隔热质 | 5.570 | 0.0000003125 | 3621.9 |
隔热液体管道 | 导热质 | 0.622 | 6.875 | 2676.9 |
导热液体管道 | 铜 | 0.385 | 120 | 1083.9 |
导热液体管道 | 铅 | 0.128 | 70 | 327.5 |
导热液体管道 | 钴 | 0.420 | 200 | 1494.9 |
导热液体管道 | 铁 | 0.449 | 110 | 1534.9 |
导热液体管道 | 铝 | 0.910 | 410 | 660.3 |
导热液体管道 | 金 | 0.129 | 120 | 1063.9 |
导热液体管道 | 钨 | 0.134 | 120 | 3421.9 |
导热液体管道 | 钢 | 0.490 | 108 | 2426.9 |
导热液体管道 | 贫铀 | 1.000 | 40 | 132.9 |
导热液体管道 | 铌 | 0.265 | 108 | 2476.9 |
导热液体管道 | 导热质 | 0.622 | 440 | 2676.9 |
管道名称 | 材料 | 比热容 | 热导率 | 熔点 |
---|---|---|---|---|
气体管道 | 砂岩 | 2.9 | ||
气体管道 | 火成岩 | 2 | ||
气体管道 | 花岗岩 | 3.39 | ||
气体管道 | 沉积岩 | 2 | ||
气体管道 | 黑曜石 | 2 | ||
气体管道 | 镁铁质岩 | 1 | ||
气体管道 | 陶瓷 | 0.62 | ||
气体管道 | 隔热质 | 0.00001 | ||
隔热气体管道 | 砂岩 | 0.090625 | ||
隔热气体管道 | 火成岩 | 0.0625 | ||
隔热气体管道 | 花岗岩 | 0.1059375 | ||
隔热气体管道 | 沉积岩 | 0.0625 | ||
隔热气体管道 | 黑曜石 | 0.0625 | ||
隔热气体管道 | 镁铁质岩 | 0.03125 | ||
隔热气体管道 | 陶瓷 | 0.019375 | ||
隔热气体管道 | 隔热质 | 0.0000003125 | ||
导热气体管道 | 铜矿 | 9 | ||
导热气体管道 | 铁矿 | 8 | ||
导热气体管道 | 金汞齐 | 4 | ||
导热气体管道 | 黄铁矿 | 9 | ||
导热气体管道 | 黑钨矿 | 30 | ||
导热气体管道 | 铝矿 | 41 | ||
导热气体管道 | 钢 | 108 | ||
导热气体管道 | 铌 | 108 | ||
导热气体管道 | 导热质 | 440 |
附录 2:砖块列表
砖块名称 | 材料 | 比热容 | 热导率 | 熔点 | 实际热导率[1] |
---|---|---|---|---|---|
砖块 | 砂岩 | 2.900 | |||
砖块 | 火成岩 | 2.000 | |||
砖块 | 花岗岩 | 3.390 | |||
砖块 | 沉积岩 | 2.000 | |||
砖块 | 黑曜石 | 2.000 | |||
砖块 | 镁铁质岩 | 1.000 | |||
砖块 | 化石 | 2.000 | |||
砖块 | 陶瓷 | 0.620 | |||
砖块 | 隔热质 | 0.00001 | |||
隔热砖 | 砂岩 | 0.029[2] | 0.000178... | ||
隔热砖 | 火成岩 | 0.020 | 0.000123... | ||
隔热砖 | 花岗岩 | 0.0339 | 0.000208... | ||
隔热砖 | 沉积岩 | 0.020 | 0.000123... | ||
隔热砖 | 黑曜石 | 0.020 | 0.000123... | ||
隔热砖 | 化石 | 0.020 | 0.000123... | ||
隔热砖 | 镁铁质岩 | 0.01000 | 0.0000615... | ||
隔热砖 | 陶瓷 | 0.00620 | 0.0000381... | ||
隔热砖 | 隔热质 | 0.0000001 | 0.000000000615... | ||
塑料砖 | 塑料 | 0.150 | |||
塑料砖 | 固态粘性凝胶 | 0.450 | |||
窗户砖 | 钻石 | 80.000 | |||
窗户砖 | 玻璃 | 1.110 | |||
金属砖 | 铜 | 60.000 | |||
金属砖 | 铅 | 35.000 | |||
金属砖 | 钴 | 100.000 | |||
金属砖 | 铁 | 55.000 | |||
金属砖 | 铝 | 205.000 | |||
金属砖 | 金 | 60.000 | |||
金属砖 | 钨 | 60.000 | |||
金属砖 | 钢 | 54.000 | |||
金属砖 | 贫铀 | 20.000 | |||
金属砖 | 铌 | 54.000 | |||
金属砖 | 导热质 | 220.000 |
你知道吗?
- 作为地图边界和部分遗迹建筑材料,中子质的比热容和热导率均为零,但因为它们参与建筑或方块换热,变温板可以将环境温度赋予中子质,但这期间并没有复制热发生了转移。
- 游戏中方块与方块换热中的流体(液体和气体)换热,在宏观视角下,热量向上方换热更加活跃且快速,向下方换热缓慢且平衡。参考【缺氧 热对流(×)热交换(√)】