Надо Знать

добавить знаний



Теплопроводность



Теплопроводность - способность вещества переносить тепловую энергию, а также количественная оценка этой способности.

Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передается атомам и молекулам в тех областях тела, где температура ниже.

Теплопроводность не единственный путь, которым тепло передается от тела с высокой температурой, к телу с более низкой температурой. Такая теплопередача может также происходить за счет теплового излучения и конвекции. Разница между теплопроводностью и конвекцией в том, что при конвекции тепло переносится вместе с веществом, а при теплопроводности переноса вещества нет.

При теплопроводности величина потока тепла определяется разностью температуры между разными областями тела. Количественно теплопроводность характеризуется коэффициентом теплопроводности \ Kappa , Входящий в уравнение ( закон Фурье)

\ Mathbf {q} = - \ kappa \ nabla T .

Здесь \ Mathbf {q} - Тепловой поток, T - температура, \ Nabla - оператор Гамильтона набла, которым обозначается градиент.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт / ( м ? K) или Вт ? м -1 ? K -1.


Механизмы теплопроводности

Наибольшую теплопроводность имеют вещества, в которых тепло переносится свободными электронами, что обусловлено их малой массой. Именно поэтому теплопроводность металлов обычно высока. В нагретой области вещества является больше электронов с высокой энергией, они легко мигрируют в более холодные области, и теряют там энергию, рассеиваясь на колебаниях кристаллической решетки. Диэлектрики, например, керамика, имеют меньшую теплопроводность, что делает их удобными для изготовления посуды. В диэлектриках, где нет свободных электронов, тепло передается медленными колебаниями атомов. Газы, например, воздух, обладают малой теплопроводностью, несмотря на небольшую плотность молекул и довольно редкие столкновения между ними. В газах тепло быстрее переносится через конвекцию.

Учитывая это, хорошими теплоизолирующими свойствами характеризуются материалы, в которых много пустот, заполненных воздухом: шерсть, вата, пенопласт и т.д..


Коэффициенты теплопроводности различных сред

Материал Теплопроводность
Вт / ( м ? K)
Алмаз 1000-2600
Серебро 430
Медь 390
Латунь 111
Золото 320
Алюминий 236
Платина 70
Кварц 8
Стекло 1
Вода 0.6
Шерсть 0.05
Воздух (300 K, 100 kPa) 0.026
Базальтовый 0,08-0,095

См.. также


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам