Що таке теплопровідність

Що таке теплопровідність

Теплопровідність — одне з понять термодинаміки. Це здатність молекул тіла або речовини в різному стані (рідкому, твердому або газоподібному) до теплообміну як один з одним, так і з молекулами інших тіл. Також теплопровідністю називають кількісну оцінку цієї здатності, яка виражається у Вт / м * К.

Інструкція

Теплопровідність — це передача теплової енергії частками речовини від більш нагрітих областей до менш нагрітим або до часток іншої речовини. Виділення теплоти може відбуватися в результаті горіння, тертя або ядерних реакцій (ядерний синтез, поділ ядра). Теплообмін відбувається в рідких, газоподібних речовинах, твердих тілах, температура яких у різних областях неоднорідна.

Теплова енергія визначається сумарною кінетичною енергією молекул, атомів або заряджених частинок. Процес теплопровідності полягає в передачі цієї енергії між частинками або дотичними тілами з метою досягнення термодинамічної рівноваги, вирівнювання температури.

Теплопровідністю називають також кількісну характеристику теплообміну, коефіцієнт теплопровідності, який виражається у Вт / (м * К) і позначається λ. Коефіцієнт може бути як позитивною так і негативною величиною. При цьому якщо λ> 0, то передача йде в бік підвищення температури, а при λ

Процес теплопровідності математично можна виразити законом Фур’є, який також називається основним законом теплопровідності. Згідно з цим законом щільність теплового потоку, який передається при теплопровідності, пропорційна градієнту температури:

Q =-λ * gradT,

де Q — вектор напрямку теплового потоку, λ — коефіцієнт теплопровідності, gradT — направляючий вектор температури, що показує напрямок найшвидшого збільшення.

Згідно агрегатним станом речовини (твердому, рідкому, газоподібному) процес передачі тепла відбувається по-різному, тому різні речовини мають різний коефіцієнт теплопровідності.

Коефіцієнт теплопровідності абсолютного вакууму дорівнює нулю. Найкращими провідниками теплової енергії є гази, найбільший коефіцієнт теплопровідності в гелію (0,152) і водню (0,1815). Найгіршими провідниками є метали, найвищою теплопровідністю володіє срібло (430). Максимальна теплопровідність рідин λ = 0,7 Вт / м * К досягається при температурі 120 °, при подальшому збільшенні температури λ зменшується.

Теплопровідність — лише один з типів теплообміну, існує також конвекція і теплове випромінювання. Іноді відбувається змішаний теплообмін, наприклад, конвективний теплообмін — це перенесення теплоти спільно теплопровідністю і конвекцією.