在高温环境下工作时，人们需要穿着专用服装以避免灼伤。专用服装通常由三层织物材料构成，记为1.2.3层，其中1层与外界环境接触，3层与皮肤之间还存在空隙，将此空隙记为4层。
为设计专用服装，将体内温度控制在37ºC的假人放置在实验室的高温环境中，测量假人皮肤外侧的温度。为了降低研发成本、缩短研发周期，请你们利用数学模型来确定假人皮肤外侧的温度变化情况，并解决以下问题：
(1) 专用服装材料的某些参数值由附件1给出，对环境温度为75ºC、2层厚度为6 mm、4层厚度为5 mm、工作时间为90分钟的情形开展实验，测量得到假人皮肤外侧的温度（见附件2）。建立数学模型，计算温度分布，并生成温度分布的Excel文件（文件名为problem1.xlsx）。
(2) 当环境温度为65ºC、4层的厚度为5.5 mm时，确定II层的最优厚度，确保工作60分钟时，假人皮肤外侧温度不超过47ºC，且超过44ºC的时间不超过5分钟。
(3) 当环境温度为80 时，确定2层和4层的最优厚度，确保工作30分钟时，假人皮肤外侧温度不超过47ºC，且超过44ºC的时间不超过5分钟。
附件2. 假人皮肤外侧的测量温度
时间 (s) 温度 (ºC)
0 37.00
1 37.00
2 37.00
3 37.00
4 37.00
5 37.00
6 37.00
7 37.00
8 37.00
9 37.00
10 37.00
11 37.00
12 37.00
13 37.00
14 37.00
15 37.00
16 37.01
17 37.01
18 37.01
19 37.01
20 37.02
21 37.02
22 37.03
23 37.03
24 37.04
25 37.05
26 37.06
27 37.07
28 37.08
29 37.09
30 37.10
31 37.12
32 37.13
33 37.15
34 37.16
35 37.18
36 37.20
37 37.22
38 37.24
39 37.26
40 37.28
41 37.31
42 37.33
43 37.36
44 37.38
45 37.41
46 37.44
47 37.46
48 37.49
49 37.52
50 37.55
51 37.58
52 37.61
53 37.65
54 37.68
55 37.71
56 37.74
57 37.78
58 37.81
59 37.85
60 37.88
61 37.91
62 37.95
63 37.99
64 38.02
65 38.06
66 38.09
67 38.13
68 38.17
69 38.20
70 38.24
71 38.28
72 38.32
73 38.35
74 38.39
75 38.43
76 38.47
77 38.50
78 38.54
79 38.58
80 38.62
81 38.65
82 38.69
83 38.73
84 38.77
85 38.81
86 38.84
87 38.88
88 38.92
89 38.96
90 38.99
91 39.03
92 39.07
93 39.11
94 39.14
95 39.18
96 39.22
97 39.26
98 39.29
99 39.33
100 39.37
101 39.40
102 39.44
103 39.48
104 39.52
105 39.55
106 39.59
107 39.62
108 39.66
109 39.70
110 39.73
111 39.77
112 39.80
113 39.84
114 39.87
115 39.91
116 39.95
117 39.98
118 40.02
119 40.05
120 40.09
121 40.12
122 40.15
123 40.19
124 40.22
125 40.26
126 40.29
127 40.32
128 40.36
129 40.39
130 40.43
131 40.46
132 40.49
133 40.52
134 40.56
135 40.59
136 40.62
137 40.66
138 40.69
139 40.72
140 40.75
141 40.78
142 40.82
143 40.85
144 40.88
145 40.91
146 40.94
147 40.97
148 41.00
149 41.03
150 41.07
151 41.10
152 41.13
153 41.16
154 41.19
155 41.22
156 41.25
157 41.28
158 41.31
159 41.34
160 41.37
161 41.40
162 41.42
163 41.45
164 41.48
165 41.51
166 41.54
167 41.57
168 41.60
169 41.63
170 41.65
171 41.68
172 41.71
173 41.74
174 41.77
175 41.79
176 41.82
177 41.85
178 41.88
179 41.90
180 41.93
181 41.96
182 41.98
183 42.01
184 42.04
185 42.06
186 42.09
187 42.12
188 42.14
189 42.17
190 42.19
191 42.22
192 42.25
193 42.27
194 42.30
195 42.32
196 42.35
197 42.37
198 42.40
199 42.42
200 42.45
201 42.47
202 42.50
203 42.52
204 42.54
205 42.57
206 42.59
207 42.62
208 42.64
209 42.67
210 42.69
211 42.71
212 42.74
213 42.76
214 42.78
215 42.81
216 42.83
217 42.85
218 42.87
219 42.90
220 42.92
221 42.94
222 42.97
223 42.99
224 43.01
225 43.03
226 43.05
227 43.08
228 43.10
229 43.12
230 43.14
231 43.16
232 43.19
233 43.21
234 43.23
235 43.25
236 43.27
237 43.29
238 43.31
239 43.33
240 43.35
241 43.37
242 43.40
243 43.42
244 43.44
245 43.46
246 43.48
247 43.50
248 43.52
249 43.54
250 43.56
251 43.58
252 43.60
253 43.62
254 43.64
255 43.66
256 43.67
257 43.69
258 43.71
259 43.73
260 43.75
261 43.77
262 43.79
263 43.81
264 43.83
265 43.85
266 43.86
267 43.88
268 43.90
269 43.92
270 43.94
271 43.96
272 43.97
273 43.99
274 44.01
275 44.03
276 44.05
277 44.06
278 44.08
279 44.10
280 44.12
281 44.13
282 44.15
283 44.17
284 44.18
285 44.20
286 44.22
287 44.24
288 44.25
289 44.27
290 44.29
291 44.30
292 44.32
293 44.34
294 44.35
295 44.37
296 44.38
297 44.40
298 44.42
299 44.43
300 44.45
301 44.46
302 44.48
303 44.50
304 44.51
305 44.53
306 44.54
307 44.56
308 44.57
309 44.59
310 44.61
311 44.62
312 44.64
313 44.65
314 44.67
315 44.68
316 44.70
317 44.71
318 44.73
319 44.74
320 44.75
321 44.77
322 44.78
323 44.80
324 44.81
325 44.83
326 44.84
327 44.86
328 44.87
329 44.88
330 44.90
331 44.91
332 44.93
333 44.94
334 44.95
335 44.97
336 44.98
337 44.99
338 45.01
339 45.02
340 45.03
341 45.05
342 45.06
343 45.07
344 45.09
345 45.10
346 45.11
347 45.13
348 45.14
349 45.15
350 45.17
351 45.18
352 45.19
353 45.20
354 45.22
355 45.23
356 45.24
357 45.25
358 45.27
359 45.28
360 45.29
361 45.30
362 45.31
363 45.33
364 45.34
365 45.35
366 45.36
367 45.38
368 45.39
369 45.40
370 45.41
371 45.42
372 45.43
373 45.45
374 45.46
375 45.47
376 45.48
377 45.49
378 45.50
379 45.51
380 45.53
381 45.54
382 45.55
383 45.56
384 45.57
385 45.58
386 45.59
387 45.60
388 45.61
389 45.62
390 45.64
391 45.65
392 45.66
393 45.67
394 45.68
395 45.69
396 45.70
397 45.71
398 45.72
399 45.73
400 45.74
401 45.75
402 45.76
403 45.77
404 45.78
405 45.79
406 45.80
407 45.81
408 45.82
409 45.83
410 45.84
411 45.85
412 45.86
413 45.87
414 45.88
415 45.89
416 45.90
417 45.91
418 45.92
419 45.93
420 45.94
421 45.95
422 45.96
423 45.97
424 45.97
425 45.98
426 45.99
427 46.00
428 46.01
429 46.02
430 46.03
431 46.04
432 46.05
433 46.06
434 46.07
435 46.07
436 46.08
437 46.09
438 46.10
439 46.11
440 46.12
441 46.13
442 46.13
443 46.14
444 46.15
445 46.16
446 46.17
447 46.18
448 46.19
449 46.19
450 46.20
451 46.21
452 46.22
453 46.23
454 46.23
455 46.24
456 46.25
457 46.26
458 46.27
459 46.27
460 46.28
461 46.29
462 46.30
463 46.31
464 46.31
465 46.32
466 46.33
467 46.34
468 46.35
469 46.35
470 46.36
471 46.37
472 46.38
473 46.38
474 46.39
475 46.40
476 46.41
477 46.41
478 46.42
479 46.43
480 46.43
481 46.44
482 46.45
483 46.46
484 46.46
485 46.47
486 46.48
487 46.48
488 46.49
489 46.50
490 46.51
491 46.51
492 46.52
493 46.53
494 46.53
495 46.54
496 46.55
497 46.55
498 46.56
499 46.57
500 46.57
501 46.58
502 46.59
503 46.59
504 46.60
505 46.61
506 46.61
507 46.62
508 46.63
509 46.63
510 46.64
511 46.64
512 46.65
513 46.66
514 46.66
515 46.67
516 46.68
517 46.68
518 46.69
519 46.69
520 46.70
521 46.71
522 46.71
523 46.72
524 46.72
525 46.73
526 46.74
527 46.74
528 46.75
529 46.75
530 46.76
531 46.77
532 46.77
533 46.78
534 46.78
535 46.79
536 46.79
537 46.80
538 46.81
539 46.81
540 46.82
541 46.82
542 46.83
543 46.83
544 46.84
545 46.84
546 46.85
547 46.85
548 46.86
549 46.87
550 46.87
551 46.88
552 46.88
553 46.89
554 46.89
555 46.90
556 46.90
557 46.91
558 46.91
559 46.92
560 46.92
561 46.93
562 46.93
563 46.94
564 46.94
565 46.95
566 46.95
567 46.96
568 46.96
569 46.97
570 46.97
571 46.98
572 46.98
573 46.99
574 46.99
575 47.00
576 47.00
577 47.01
578 47.01
579 47.02
580 47.02
581 47.03
582 47.03
583 47.03
584 47.04
585 47.04
586 47.05
587 47.05
588 47.06
589 47.06
590 47.07
591 47.07
592 47.08
593 47.08
594 47.08
595 47.09
596 47.09
597 47.10
598 47.10
599 47.11
600 47.11
601 47.11
602 47.12
603 47.12
604 47.13
605 47.13
606 47.14
607 47.14
608 47.14
609 47.15
610 47.15
611 47.16
612 47.16
613 47.16
614 47.17
615 47.17
616 47.18
617 47.18
618 47.18
619 47.19
620 47.19
621 47.20
622 47.20
623 47.20
624 47.21
625 47.21
626 47.22
627 47.22
628 47.22
629 47.23
630 47.23
631 47.23
632 47.24
633 47.24
634 47.25
635 47.25
636 47.25
637 47.26
638 47.26
639 47.26
640 47.27
641 47.27
642 47.27
643 47.28
644 47.28
645 47.28
646 47.29
647 47.29
648 47.30
649 47.30
650 47.30
651 47.31
652 47.31
653 47.31
654 47.32
655 47.32
656 47.32
657 47.33
658 47.33
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1364 48.05
1365 48.05
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1371 48.05
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1380 48.05
1381 48.05
1382 48.05
1383 48.05
1384 48.05
1385 48.05
1386 48.05
1387 48.05
1388 48.05
1389 48.05
1390 48.05
1391 48.05
1392 48.05
1393 48.05
1394 48.06
1395 48.06
1396 48.06
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1398 48.06
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1400 48.06
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1402 48.06
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1420 48.06
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1422 48.06
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1461 48.06
1462 48.06
1463 48.06
1464 48.06
1465 48.06
1466 48.06
1467 48.06
1468 48.06
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1470 48.06
1471 48.06
1472 48.06
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1483 48.06
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1489 48.07
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1517 48.07
1518 48.07
1519 48.07
1520 48.07
1521 48.07
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1541 48.07
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1543 48.07
1544 48.07
1545 48.07
1546 48.07
1547 48.07
1548 48.07
1549 48.07
1550 48.07
1551 48.07
1552 48.07
1553 48.07
1554 48.07
1555 48.07
1556 48.07
1557 48.07
1558 48.07
1559 48.07
1560 48.07
1561 48.07
1562 48.07
1563 48.07
1564 48.07
1565 48.07
1566 48.07
1567 48.07
1568 48.07
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1570 48.07
1571 48.07
1572 48.07
1573 48.07
1574 48.07
1575 48.07
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1580 48.07
1581 48.07
1582 48.07
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1588 48.07
1589 48.07
1590 48.07
1591 48.07
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1599 48.07
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1602 48.07
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1608 48.07
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1610 48.07
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1629 48.07
1630 48.07
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1632 48.07
1633 48.07
1634 48.07
1635 48.07
1636 48.07
1637 48.07
1638 48.07
1639 48.07
1640 48.07
1641 48.07
1642 48.07
1643 48.07
1644 48.07
1645-5400 48.08
附件1. 专用服装材料的参数值
分层 "密度
(kg/m3)" "比热
(J/(kg·ºC))" "热传导率
(W/(m·ºC))" "厚度
(mm)"
1层 300 1377 0.082 0.6
2层 862 2100 0.37 0.6-25
3层 74.2 1726 0.045 3.6
4层 1.18 1005 0.028 0.6-6.4
一、实践课题内容
二、解决方案详述
三、关键源代码
四、系统说明及结果
基于new bing部分指引作答：
为了解决这个问题，我们可以使用热传导方程来描述高温环境中的温度分布。热传导方程是一个偏微分方程，描述了温度如何随时间和空间变化。
首先，我们需要将问题离散化，将连续的时间和空间转化为离散的时间步长和空间步长。然后，我们可以使用差分方法，如显式差分法或隐式差分法，来近似解决热传导方程。
(1) 对于第一个问题，我们可以使用显式差分法来求解热传导方程。我们可以将时间和空间分别离散化，然后使用差分公式来计算温度在不同时间和空间点的近似值。
假设温度在时间步长为Δt，空间步长为Δx的点上的值为T(i, j)，其中i表示时间步长的索引，j表示空间步长的索引。根据显式差分法，可以得到以下迭代公式：
T(i+1, j) = T(i, j) + α * [T(i, j-1) - 2 * T(i, j) + T(i, j+1)] + β * [T(i, j+1) - T(i, j-1)]
其中，α和β是热传导系数，可以根据附件1中给出的参数值计算得到。
按照上述迭代公式，我们可以从初始条件开始进行迭代计算，直到达到所需的时间步长和空间步长。然后，将计算得到的温度分布数据输出到Excel文件中。
(2) 对于第二个问题，我们需要找到满足条件的II层最优厚度。我们可以采用试探法来确定最优厚度。
首先，我们可以选择一个II层的初始厚度，然后根据该厚度和其他已知参数，使用显式差分法计算假人皮肤外侧的温度分布。根据计算结果，我们可以判断温度是否满足条件。
如果温度超过47ºC且超过44ºC的时间超过5分钟，则说明II层的厚度太小，需要增加厚度。如果温度不超过47ºC且超过44ºC的时间不超过5分钟，则说明II层的厚度太大，需要减小厚度。
通过不断地调整II层的厚度并进行计算，我们可以逐步接近最优厚度。一种简单的方法是使用二分查找来确定最优厚度的范围，然后在该范围内进行试探。
(3) 对于第三个问题，我们可以采用类似的方法来确定2层和4层的最优厚度，我们可以采用类似的试探法和二分查找的方法。
首先，我们可以选择一个初始的2层厚度和4层厚度，然后使用显式差分法计算温度分布。根据计算结果，判断温度是否满足条件。
如果温度超过47ºC且超过44ºC的时间超过5分钟，则说明厚度太小，需要增加厚度。如果温度不超过47ºC且超过44ºC的时间不超过5分钟，则说明厚度太大，需要减小厚度。
通过不断地调整层厚度并进行计算，我们可以逐步逼近最优厚度。可以使用二分查找方法确定最优厚度的范围，并在该范围内进行试探。
具体步骤如下：
1、初始化厚度范围，例如初始范围为0-10厘米。
2、根据范围的中间值，计算2层和4层的厚度。
3、使用显式差分法计算温度分布，并判断是否满足条件。
4、如果温度超过47ºC且超过44ºC的时间超过5分钟，说明厚度太小，更新厚度范围的下限为当前厚度。
5、如果温度不超过47ºC且超过44ºC的时间不超过5分钟，说明厚度太大，更新厚度范围的上限为当前厚度。
6、根据更新后的厚度范围，重复步骤2-5，直到达到所需的精度或收敛条件。
7、最终得到的厚度即为最优厚度。
需要注意的是，上述方法仅为一种简单的试探法，并不能保证得到全局最优解。对于更复杂的问题，可能需要采用优化算法或模拟退火等方法来求解最优厚度。
以下是一个简化的关键示例代码，用于演示如何使用试探法和二分查找来确定最优厚度。
def calculate_temperature(thickness):
# 使用显式差分法计算温度分布，并返回温度结果
# 这里假设有一个名为calculate_temperature的函数来进行计算
# 你需要根据具体情况实现该函数
temperature = calculate_temperature(thickness)
return temperature
def find_optimal_thickness():
# 初始化厚度范围
lower_bound = 0.0 # 下限
upper_bound = 10.0 # 上限
precision = 0.01 # 精度
while upper_bound - lower_bound > precision:
# 计算中间值
mid_thickness = (lower_bound + upper_bound) / 2.0
# 分别计算2层和4层的温度分布
temperature_2_layers = calculate_temperature(mid_thickness)
temperature_4_layers = calculate_temperature(mid_thickness * 2)
# 判断温度是否满足条件
if temperature_4_layers > 47.0 and temperature_4_layers - temperature_2_layers > 44.0 * 5 * 60:
# 厚度太 small，增加厚度范围的下限
lower_bound = mid_thickness
else:
# 厚度太大，减小厚度范围的上限
upper_bound = mid_thickness
# 返回最优厚度
optimal_thickness = (lower_bound + upper_bound) / 2.0
return optimal_thickness
# 调用函数找到最优厚度
optimal_thickness = find_optimal_thickness()
print("最优厚度为:", optimal_thickness)
上述代码只是一个示例，并且假设了计算温度分布的函数calculate_temperature已经实现。你需要根据具体情况来编写该函数，以及根据你的需求进行适当的调整和修改。
以上示例代码是一个简化的模拟，用于演示如何使用试探法和二分查找来确定最优厚度。该代码假设已经实现了计算温度分布的函数calculate_temperature，并通过比较不同厚度下的温度分布来找到最优厚度。
系统运行时，首先定义了厚度范围的下限、上限和精度。然后使用二分查找的方法，在不断缩小的厚度范围内进行迭代，直到找到满足条件的最优厚度。
在每次迭代中，计算中间厚度值mid_thickness，然后分别计算该厚度下2层和4层的温度分布。通过比较两种分布的温度和时间差来判断是否满足条件。如果满足条件，说明当前厚度偏大，将上限缩小为mid_thickness；如果不满足条件，说明当前厚度偏小，将下限增加为mid_thickness。通过不断缩小厚度范围，最终找到满足条件的最优厚度。
最后，输出找到的最优厚度。
请注意，上述代码中的函数calculate_temperature和条件判断的具体实现需要根据实际情况进行编写。此外，以上示例代码可能需要根据具体问题进行修改和优化，以满足实际需求。
你可以根据实际情况自行实现calculate_temperature函数，并将其与上述代码一起运行，以获取最优厚度的结果。
除了第一个问题，其余的和计算机貌似不搭边吧，需要专业的公式去计算