熱導率
熱導率是缺氧遊戲裏材料的一種特性,也稱導熱率,它決定了該材料所對應的物體在與不同溫度的物體接觸時相互交換熱量的速度。
雖然遊戲內對熱導率的描述為「在兩種物體之間,熱量傳遞速率由較低的熱導率材料決定」,但大部分情況下並非如此。
換熱內容的輔助學習大綱
眾所周知,缺氧遊戲裏的物體與物體換熱相對比較硬核,屬於進階向內容,萌新難以快速搞清楚物體與物體之間究竟是如何換熱的,這裏列一個簡單的大綱來輔助閱讀下面章節的內容。
對於任意兩個物體,想要知道這兩個物體是否換熱以及換熱速率,可以按照如下步驟來進行判斷:
- step1(物體分類):分別判定兩個物體在換熱時的分類,參閱換熱參與者的分類章節
- step2(換熱分類):根據第一步得出的物體分類,判定兩個物體的換熱路線分類,這部分將決定兩物體之間是否換熱,參閱換熱路線&各路線使用的公式章節
- step3(公式計算):根據第二步得出的換熱路線分類,在換熱公式章節尋找到路線對應的公式,代入參數並計算每次交換的熱量。
- step4(檢驗上下限):兩個物體之間的換熱幅度不會過大,更不會因此交換冷熱地位,具體參閱換熱的上下限(待完善)章節的換熱上限部分。
同時,換熱進行到某種程度之後就不再發生換熱,具體參閱換熱的上下限(待完善)章節的換熱下限部分。
註:關於熱量交換具體實例,可以參閱教學/關於熱量分析的討論頁面。
換熱參與者的分類
在進行換熱時,所有換熱參與者大致被分為如下四類:
- 方格:包括自然方格和人工方格
- 自然方格即方格形式的氣體、液體、自然固體方塊
- 人工方格即各種磚塊、各種接線板和重量板、關閉的氣閘等,但是不包括透水磚和透氣磚
- 物品:
- 建築物:除人工方格、透水磚和透氣磚、一些不換熱建築物(如大部分火箭模組)之外的建築物
- 例如:
- 研究站、電解槽等普通建築物圖層的建築物;
- 牆板、像素面板、散熱板等背景牆圖層的建築物;
- 導熱板、各種液體管道等液體管道圖層的建築物;
- 各種氣體管道圖層、電路圖層、自動化圖層的建築物,等等
- 例如:
- 管道內容物:
- 各種氣體/液體管道的內容物
換熱路線&各路線使用的公式
在理清各種換熱參與者屬於哪種分類的基礎上,下面的兩幅圖片展示了缺氧遊戲裏,連接各個換熱參與者的換熱路線。
其中,圖一圍繞方格展開,展示了除導熱板以外的物體換熱路線。
從圖中可以看出,如果本格不存在固體/液體/氣體,也就是真空,相當於抹掉了圖中最中心的「方格」,從而可以切斷本格內的絕大部分物體換熱路線。
圖二圍繞導熱板展開,導熱板除了一般建築物所擁有的「方格 - 建築物」換熱路線外,其中間格可以不透過任何介質與和其重疊的建築物直接換熱;以及雖然和管橋一樣不能儲存而是只能搬運管道液體,但是導熱板卻可以在搬運時和管道液體進行一次換熱。
每一種換熱路線的詳細計算方法見下文的「換熱公式」部分。
換熱公式
遊戲內可換熱的兩者,每 1 個遊戲刻(0.2 秒)都會進行一次換熱判定。
由上一部分,不同換熱路線使用的換熱公式也不同。各換熱公式的詳細計算方式如下:
情形 | 公式 | |
---|---|---|
方格——方格 | 無隔熱磚參與 | |
有隔熱磚[1]參與 | ||
方格——方格內物品 | ||
固體方格——方格上方物品 | ||
方格——建築物[2] | ||
管道—— 管道內容物 |
普通/導熱管道 | |
隔熱管道 | ||
導熱板中間格——建築物 | ||
導熱板——管道液體 |
其中,
- (kDTU):單次交換的熱量
- (°C):換熱雙方的溫差
- (s):時間間隔,即一個遊戲刻的時間(0.2 秒)
- ( DTU/(m·s·°C) ):熱導率,公式中不同下標的含義如下:
- 、:換熱雙方各自的熱導率
- :換熱雙方熱導率的算術平均值,即
- :換熱雙方熱導率的幾何平均值,即
- :換熱雙方熱導率的最小值,即
針對方格對方格換熱,還要考慮表面積乘數:
- 、:表面積乘數,換熱中的方格要根據另一方格的類型取對應的表面積乘數
不同方格種類的表面積乘數取值如下:
方格種類 | 對固體表面積乘數 | 對液體表面積乘數 | 對氣體表面積乘數 |
---|---|---|---|
液體 | 1 | 25 | 1 |
氣體 | 25 | 1 | 1 |
大部分固體 | 1 | 1 | 1 |
碎冰、雪、壓實雪 | 1 | 1 | 1000 |
超導體 | 2 | 2 | 2 |
例:
- 液體 1 對液體 2 :因為 2 是液體,所以取對液體表面積乘數,即;同理,;
- 氣體 1 對大部分固體 2:因為 2 是固體,所以取對固體表面積乘數,即;同理,;
- 大部分固體對大部分固體,大部分固體對液體,液體對氣體,氣體對氣體:,。
針對建築物相關的換熱,還要考慮較熱者的實際熱容和佔地面積:
- (kDTU/°C):較熱者的實際熱容
自然方格的實際熱容等於「計算得到的原材料熱容」(即屬性頁裡顯示的質量與比熱容的乘積,下簡稱材料熱容),但是絕大部分建築物和部分人工方格的熱容並不等於材料熱容。
這不僅體現在熱量變化與溫度變化的比例關係上,還體現在換熱公式裡。 - :較熱者的佔地面積
- 建築物佔地面積[2]為寬乘高
- 單個實體方塊的佔地面積為 1
- ↑ 部分熱容資料參考自 b 站知名缺氧 up 主 lich46 的稿件[1]。
- ↑ 散熱板同時與 3*3 內的方格換熱,公式中的佔地面積也按 3*3 計算,可以說,在方格 - 建築物換熱上,散熱板完全等同於一個 800 千克的 3*3 建築物。但是散熱板只有中間 1*1 距離能和導熱板中間格換熱。
類似的,蒸氣機在方格 - 建築物換熱上完全等同於 5*4 建築物(包含底座磚塊),但是只有磚塊之上的 5*3 部分能和導熱板中間格換熱。
涼風扇在方格 - 建築物換熱上完全等同於 5*2 建築物,但是只有建築物貼圖的 2*2 部分能和導熱板中間格換熱。
油井在方格 - 建築物換熱上完全等同於 4*4 建築物,但是只有下方的 4*2 部分能和導熱板中間格換熱。
換熱的上下限(待完善)
待完善內容,每個條件的具體適用距離有待補充,以及有待補充一些原理較為複雜的其它條件。
換熱下限
低於換熱下限的換熱不會發生:
溫度差小於 1°C單次熱量變化量小於 0.1 DTU熱交換對象質量小於 1 克
換熱上限
熱量交換有一個上限:
熱交換導致的溫度變化不會大於溫差的 1/4,例:如果溫差是 40°C,每遊戲刻物體溫度變化最多 10°C
建築物材料的熱屬性標籤
遊戲中有 4 個熱屬性標籤(不含隔熱體),當材料的熱屬性達到一定閾值時,它們就會在材料上顯示。這些描述不會進一步影響材料的屬性。
- 熱敏感:材料具有小於或等於 0.2 的比熱容
- 緩慢升溫:材料具有大於或等於 1.0 的比熱容
- 熱容量:材料的熱導率小於或等於 1.0
- 高導熱:材料的熱導率大於或等於 10.0
- 隔熱體:由陶瓷、異構樹脂或隔熱材質製作的材料,具有非常確定隔熱性。
附錄 1:管道列表
管道名稱 | 材料 | 比熱容 | 熱導率 | 熔點/°C |
---|---|---|---|---|
液體管道 | 沙岩 | 0.800 | 2.9 | 926.9 |
液體管道 | 火成岩 | 1.000 | 2 | 1409.9 |
液體管道 | 花崗岩 | 0.790 | 3.39 | 668.9 |
液體管道 | 沉積岩 | 0.200 | 2 | 926.9 |
液體管道 | 黑曜石 | 0.200 | 2 | 2726.9 |
液體管道 | 黑鎢礦 | 0.134 | 15 | 2926.9 |
液體管道 | 鎢 | 0.134 | 60 | 3421.9 |
液體管道 | 陶瓷 | 0.840 | 0.62 | 1849.9 |
液體管道 | 隔熱材質 | 5.570 | 0.00001 | 3621.9 |
液體管道 | 超導體 | 0.622 | 220 | 2676.9 |
隔熱液體管 | 沙岩 | 0.800 | 0.091 | 926.9 |
隔熱液體管 | 火成岩 | 1.000 | 0.063 | 1409.9 |
隔熱液體管 | 花崗岩 | 0.790 | 0.106 | 668.9 |
隔熱液體管 | 沉積岩 | 0.200 | 0.063 | 926.9 |
隔熱液體管 | 黑曜石 | 0.200 | 0.063 | 2726.9 |
隔熱液體管 | 黑鎢礦 | 0.134 | 0.469 | 2926.9 |
隔熱液體管 | 鎢 | 0.134 | 1.875 | 3421.9 |
隔熱液體管 | 陶瓷 | 0.840 | 0.019 | 1849.9 |
隔熱液體管 | 隔熱材質 | 5.570 | 0.0000003125 | 3621.9 |
隔熱液體管 | 超導體 | 0.622 | 6.875 | 2676.9 |
導熱液體管 | 銅 | 0.385 | 120 | 1083.9 |
導熱液體管 | 鉛 | 0.128 | 70 | 327.5 |
導熱液體管 | 鈷 | 0.420 | 200 | 1494.9 |
導熱液體管 | 鐵 | 0.449 | 110 | 1534.9 |
導熱液體管 | 鋁 | 0.910 | 410 | 660.3 |
導熱液體管 | 金 | 0.129 | 120 | 1063.9 |
導熱液體管 | 鎢 | 0.134 | 120 | 3421.9 |
導熱液體管 | 鋼 | 0.490 | 108 | 2426.9 |
導熱液體管 | 貧鈾 | 1.000 | 40 | 132.9 |
導熱液體管 | 鈮 | 0.265 | 108 | 2476.9 |
導熱液體管 | 超導體 | 0.622 | 440 | 2676.9 |
管道名稱 | 材料 | 比熱容 | 熱導率 | 熔點 |
---|---|---|---|---|
氣體管道 | 沙岩 | 2.9 | ||
氣體管道 | 火成岩 | 2 | ||
氣體管道 | 花崗岩 | 3.39 | ||
氣體管道 | 沉積岩 | 2 | ||
氣體管道 | 黑曜石 | 2 | ||
氣體管道 | 基岩 | 1 | ||
氣體管道 | 陶瓷 | 0.62 | ||
氣體管道 | 隔熱材質 | 0.00001 | ||
隔熱氣體管 | 沙岩 | 0.090625 | ||
隔熱氣體管 | 火成岩 | 0.0625 | ||
隔熱氣體管 | 花崗岩 | 0.1059375 | ||
隔熱氣體管 | 沉積岩 | 0.0625 | ||
隔熱氣體管 | 黑曜石 | 0.0625 | ||
隔熱氣體管 | 基岩 | 0.03125 | ||
隔熱氣體管 | 陶瓷 | 0.019375 | ||
隔熱氣體管 | 隔熱材質 | 0.0000003125 | ||
導熱氣體管 | 銅礦 | 9 | ||
導熱氣體管 | 鐵礦 | 8 | ||
導熱氣體管 | 金汞合金 | 4 | ||
導熱氣體管 | 黃鐵礦 | 9 | ||
導熱氣體管 | 黑鎢礦 | 30 | ||
導熱氣體管 | 鋁礦 | 41 | ||
導熱氣體管 | 鋼 | 108 | ||
導熱氣體管 | 鈮 | 108 | ||
導熱氣體管 | 超導體 | 440 |
附錄 2:磚塊列表
磚塊名稱 | 材料 | 比熱容 | 熱導率 | 熔點 | 實際熱導率[1] |
---|---|---|---|---|---|
磚塊 | 沙岩 | 2.900 | |||
磚塊 | 火成岩 | 2.000 | |||
磚塊 | 花崗岩 | 3.390 | |||
磚塊 | 沉積岩 | 2.000 | |||
磚塊 | 黑曜石 | 2.000 | |||
磚塊 | 基岩 | 1.000 | |||
磚塊 | 化石 | 2.000 | |||
磚塊 | 陶瓷 | 0.620 | |||
磚塊 | 隔熱材質 | 0.00001 | |||
隔熱磚 | 沙岩 | 0.029[2] | 0.000178... | ||
隔熱磚 | 火成岩 | 0.020 | 0.000123... | ||
隔熱磚 | 花崗岩 | 0.0339 | 0.000208... | ||
隔熱磚 | 沉積岩 | 0.020 | 0.000123... | ||
隔熱磚 | 黑曜石 | 0.020 | 0.000123... | ||
隔熱磚 | 化石 | 0.020 | 0.000123... | ||
隔熱磚 | 基岩 | 0.01000 | 0.0000615... | ||
隔熱磚 | 陶瓷 | 0.00620 | 0.0000381... | ||
隔熱磚 | 隔熱材質 | 0.0000001 | 0.000000000615... | ||
塑膠磚 | 塑膠 | 0.150 | |||
塑膠磚 | 凝膠 | 0.450 | |||
玻璃磚 | 鑽石 | 80.000 | |||
玻璃磚 | 玻璃 | 1.110 | |||
金屬磚 | 銅 | 60.000 | |||
金屬磚 | 鉛 | 35.000 | |||
金屬磚 | 鈷 | 100.000 | |||
金屬磚 | 鐵 | 55.000 | |||
金屬磚 | 鋁 | 205.000 | |||
金屬磚 | 金 | 60.000 | |||
金屬磚 | 鎢 | 60.000 | |||
金屬磚 | 鋼 | 54.000 | |||
金屬磚 | 貧鈾 | 20.000 | |||
金屬磚 | 鈮 | 54.000 | |||
金屬磚 | 超導體 | 220.000 |
你知道嗎?
- 作為地圖邊界和部分遺蹟建築物材料,0 號元素的比熱容和熱導率均為零,但因為它們參與建築物或方塊換熱,散熱板可以將環境溫度賦予0 號元素,但這期間並沒有DTU發生了轉移。
- 遊戲中方塊與方塊換熱中的流體(液體和氣體)換熱,在宏觀視角下,熱量向上方換熱更加活躍且快速,向下方換熱緩慢且平衡。參考【缺氧 熱對流(×)熱交換(√)】