Теплопроводность что это – Коэффициент теплопроводности – это… Что такое Коэффициент теплопроводности?

Коэффициент теплопроводности – это… Что такое Коэффициент теплопроводности?

Теплопрово́дность — это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.

В установившемся режиме поток энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорционален градиенту температуры:

где  — вектор потока тепла — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси,  — коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью), T — температура. Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

где P — полная мощность тепловых потерь, S — площадь сечения параллелепипеда, ΔT — перепад температур граней, h — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K).

Коэффициенты теплопроводности различных веществ

Материал	Теплопроводность, Вт/(м·K)
Алмаз	1001—2600
Серебро	430
Медь	382—390
Золото	320
Алюминий	202—236
Латунь	97—111
Железо	92
Платина	70
Олово	67
Сталь	47
Кварц	8
Стекло	1
Вода	0,6
Кирпич строительный	0,2—0,7
Пенобетон	0,14—0,3
Газобетон	0,1—0,3
Дерево	0,15
Шерсть	0,05
Минеральная вата	0,045
Пенополистирол	0,04
Пеноизол	0,035
Воздух (300 K, 100 кПа)	0,026
Воздух (сухой неподвижный)	0,024—0,031
Аргон	0,0177
Ксенон	0,0057
Аэрогель	0,003
Вакуум (абсолютный)	0 (строго)

На практике нужно также учитывать проводимость тепла за счет конвекции молекул и проникаемости излучений. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепло может передаваться за счет излучения (пример — Солнце, установки инфракрасного излучения). А газ или жидкость могут обмениваться нагретыми или охлажденными слоями самостоятельно или искусственно (пример — фен, греющие вентиляторы).

Коэффициент теплопроводности вакуума

Коэффициент теплопроводности вакуума стремится к нулю. Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тепло в вакууме передаётся только излучением. Поэтому для уменьшения теплопотери стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность хуже излучает и лучше отражает), а воздух между ними откачивают.

Связь с электропроводностью

Связь коэффициента теплопроводности K с удельной электрической проводимостью σ в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

где k — постоянная Больцмана, e — заряд электрона.

Обобщения закона Фурье

Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье не применим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т. д. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл^[1], а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:^[2]

Если время релаксации τ пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

Примечания

1. ↑ J. C. Maxwell, Philos. Trans. Roy. Soc. London 157 (1867) 49.
2. ↑ C. Cattaneo, Atti Seminario Univ. Modena 3 (1948) 33.

См. также

Другие способы теплопередачи

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

Теплопроводность – это… Что такое Теплопроводность?



Теплопроводность

22. Теплопроводность

Способность материала пропускать тепловой поток

3.3 теплопроводность: Свойство материала строительной конструкции переносить теплоту под действием разности температур.

1. Теплопроводность – количество теплоты, которое передается за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице. Теплопроводность, (l), измеряют в Вт/(м×°С).

3.22. Теплопроводность : свойство материала конструкции переносить теплоту под действием разности (градиента) температур на ее поверхностях.

Смотри также родственные термины:

3.2 теплопроводность l , Вт/(м × К): Отношение поверхностной плотности теплового потока к температурному градиенту.

3.1 теплопроводность l , Вт/(м·К): Отношение поверхностной плотности теплового потока, пропущенного через образец, к температурному градиенту.

234 теплопроводность огнеупора: Способность огнеупора проводить тепло.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

Синонимы:

• теплопотребляющая энергоустановка
• теплопроводность l

Смотреть что такое “Теплопроводность” в других словарях:

• теплопроводность — теплопроводность …   Орфографический словарь-справочник

• Теплопроводность — скорость передачи тепла от одной (более нагретой) к другой (менее нагретой) части тела. Например, теплопроводность воды равна 0,00140 кал/с, воздуха 0,00005, песка 0,00047 кал/с через 1 см вещества. Является важным экологический фактором,… …   Экологический словарь

• ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — один из видов переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию темп ры. При Т. перенос энергии осуществляется в результате непосредств. передачи энергии от ч ц (молекул, атомов, эл нов), обладающих… …   Физическая энциклопедия

• Теплопроводность — – способность строительного раствора передавать тепло через толщу от одной своей поверхности к другой. [ГОСТ 4.233 86] Теплопроводность – направленный перенос теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, переход тепла с участка тела, имеющего высокую температуру, на участок с низкой температурой. Если один конец металлического стержня поместить в пламя, полученная им тепловая энергия вызывает усиление вибрации молекул в… …   Научно-технический энциклопедический словарь

• теплопроводность — перенос, теплопроводимость Словарь русских синонимов. теплопроводность сущ., кол во синонимов: 2 • перенос (22) • …   Словарь синонимов

• теплопроводность — Теплообмен, при котором перенос теплоты в неравномерно нагретой среде имеет атомно молекулярный характер [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] теплопроводность Способность материала пропускать тепловой… …   Справочник технического переводчика

• ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, процесс переноса энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Плотность теплового потока,… …   Современная энциклопедия

• ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Обычно количество переносимой энергии, определяемое как плотность …   Большой Энциклопедический словарь

• Теплопроводность —         горных пород (a. heat condustance of rocks, thermoconductivity of rocks; н. Warmeleitung der Gesteine; ф. conductibilite calorifique des roches; и. conductibilidad del calor de rocas, conducciton del calor de rocas, conductibilidad… …   Геологическая энциклопедия

• ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

  — ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, теплопроводности, мн. нет, жен. (физ.). Свойство тел распространять тепло от более нагретых частей к менее нагретым. Коэффициент теплопроводности. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

normative_reference_dictionary.academic.ru

Что такое теплопроводность в физике?

Явление теплопроводности заключается в передаче энергии в виде тепла при непосредственном контакте двух тел без какого-либо обмена материей или с ее обменом. При этом энергия переходит из одного тела или области тела, имеющего более высокую температуру, в тело или область с более низкой температурой. Физической характеристикой, которая определяет параметры передачи тепла, является теплопроводность. Что такое теплопроводность, и как ее описывают в физике? На эти вопросы ответит данная статья.

Общее понятие о теплопроводности и ее природа

Если отвечать простыми словами на вопрос о том, что такое теплопроводность в физике, то следует сказать, что передача тепла между двумя телами или различными областями одного и того же тела является процессом обмена внутренней энергией между частицами, составляющими тело (молекулы, атомы, электроны и ионы). Сама внутренняя энергия состоит из двух важных частей: из кинетической и из потенциальной энергии.

Что такое теплопроводность в физике с точки зрения природы этой величины? На микроскопическом уровне способность материалов проводить тепло зависит от их микроструктуры. Например, для жидкостей и газов указанный физический процесс происходит за счет хаотичных столкновений между молекулами, в твердых телах основная доля переносимого тепла приходится на обмен энергией между свободными электронами (в металлических системах) или фононами (неметаллические вещества), которые представляют собой механические колебания кристаллической решетки.

Математическое представление теплопроводности

Ответим на вопрос о том, что такое теплопроводность, с математической точки зрения. Если взять однородное тело, тогда количество тепла, переданного через него в данном направлении, будет пропорционально площади поверхности, перпендикулярной направлению теплопередачи, теплопроводности самого материала и разнице температур на концах тела, а также будет обратно пропорционально толщине тела.

В итоге получается формула: Q/t = kA(T₂-T₁)/x, здесь Q/t – теплота (энергия), переданная через тело за время t, k – коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлено рассматриваемое тело, A – площадь поперечного сечения тела, T₂-T₁ – разница температур на концах тела, причем T₂>T₁, x – толщина тела, через которую передается тепло Q.

Способы передачи тепловой энергии

Рассматривая вопрос о том, что такое теплопроводность материалов, следует упомянуть о возможных способах передачи тепла. Тепловая энергия может передаваться между различными телами с помощью следующих процессов:

• проводимость – этот процесс идет без переноса материи;
• конвекция – перенос тепла непосредственно связан и с движением самой материи;
• излучение – передача тепла осуществляется за счет электромагнитного излучения, то есть с помощью фотонов.

Чтобы тепло было передано с помощью процессов проводимости или конвекции, необходим непосредственный контакт между различными телами с тем отличием, что в процессе проводимости не существует макроскопического движения материи, а в процессе конвекции это движение присутствует. Отметим, что микроскопическое движение имеет место во всех процессах теплопередачи.

Для обычных температур в несколько десятков градусов Цельсия можно сказать, что на долю конвекции и проводимости приходится основная часть передаваемого тепла, а количество энергии, переданной в процессе излучения, является незначительным. Однако излучение начинает играть главную роль в процессе теплопередачи при температурах в несколько сотен и тысяч Кельвин, поскольку количество энергии Q, передаваемой этим способом, растет пропорционально 4-й степени абсолютной температуры, то есть ∼ T⁴. Например, наше солнце теряет большую часть энергии именно за счет излучения.

Теплопроводность твердых тел

Так как в твердых телах каждая молекула или атом находятся в определенном положении и не могут его покинуть, то передача тепла с помощью конвекции оказывается невозможной, и единственным возможным процессом является проводимость. При увеличении температуры тела кинетическая энергия составляющих его частиц увеличивается, и каждая молекула или атом начинают интенсивнее колебаться. Этот процесс приводит к их столкновению с соседними молекулами или атомами, в результате таких столкновений передается кинетическая энергия от частицы к частице до тех пор, пока все частицы тела не будут охвачены этим процессом.

В результате описанного микроскопического механизма при нагреве одного конца металлического стержня температура через некоторое время выравнивается по всему стержню.

Тепло не передается одинаково в различных твердых материалах. Так, существуют материалы, которые обладают хорошей теплопроводностью. Они легко и быстро проводят тепло через себя. Но также существуют плохие теплопроводники или изоляторы, через которые тепло практически не проходит.

Коэффициент теплопроводности для твердых тел

Коэффициент термической проводимости для твердых тел k имеет следующий физический смыл: он указывает на количество теплоты, которое проходит за единицу времени через единицу площади поверхности в каком-либо теле единичной толщины и бесконечной длины и ширины при разнице температур на его концах, равной одному градусу. В международной системе единиц СИ коэффициент k измеряется в Дж/(с*м*К).

Данный коэффициент в твердых веществах зависит от температуры, поэтому его принято определять при температуре 300 K с целью сравнения способности проводить тепло различными материалами.

Коэффициент теплопроводности для металлов и неметаллических твердых материалов

Все металлы без исключения являются хорошими проводниками тепла, за перенос которого в них отвечает электронный газ. В свою очередь ионные и ковалентные материалы, а также материалы, имеющие волокнистую структуру, являются хорошими теплоизоляторами, то есть плохо проводят тепло. Для полноты раскрытия вопроса о том, что такое теплопроводность, следует заметить, что этот процесс требует обязательного наличия вещества, если он осуществляется за счет конвекции или проводимости, поэтому в вакууме тепло может передаваться только за счет электромагнитного излучения.

В списке ниже приведены значения коэффициентов теплопроводности для некоторых металлов и неметаллов в Дж/(с*м*К):

• сталь – 47-58 в зависимости от марки стали;
• алюминий – 209,3;
• бронза – 116-186;
• цинк – 106-140 в зависимости от чистоты;
• медь – 372,1-385,2;
• латунь – 81-116;
• золото – 308,2;
• серебро – 406,1-418,7;
• каучук – 0,04-0,30;
• стекловолокно – 0,03-0,07;
• кирпич – 0,80;
• дерево – 0,13;
• стекло – 0,6-1,0.

Таким образом, теплопроводность металлов на 2-3 порядка превышает значения теплопроводности для изоляторов, которые являются ярким примером ответа на вопрос о том, что такое низкая теплопроводность.

Значение теплопроводности играет важную роль во многих индустриальных процессах. В одних процессах стремятся увеличить ее, используя хорошие теплопроводники и увеличивая площадь контакта, в других же стараются уменьшить теплопроводность, уменьшая площадь контакта и применяя теплоизолирующие материалы.

Конвекция в жидкостях и газах

Передача тепла в текучих средах осуществляется за счет процесса конвекции. Этот процесс предполагает перемещение молекул вещества между зонами с различной температурой, то есть при конвекции происходит перемешивание жидкости или газа. Когда текучая материя отдает тепло, ее молекулы теряют часть кинетической энергии, и материя становится более плотной. Наоборот, когда текучая материя нагревается, ее молекулы увеличивают свою кинетическую энергию, их движение становится более интенсивным, соответственно, объем материи увеличивается, а плотность уменьшается. Именно поэтому холодные слои материи стремятся опуститься вниз под действием силы тяжести, а горячие слои пытаются подняться вверх. Этот процесс приводит к перемешиванию материи, способствуя передачи тепла между ее слоями.

Коэффициент теплопроводности некоторых жидкостей

Если отвечать на вопрос о том, что такое теплопроводность воды, то следует понимать, что она обусловлена конвекционным процессом. Коэффициент теплопроводности для нее равен 0,58 Дж/(с*м*К).

Для других жидкостей эта величина приведена в списке ниже:

• этиловый спирт – 0,17;
• ацетон – 0,16;
• глицерол – 0,28.

То есть значения теплопроводности для жидкостей сравнимы с таковыми для твердых теплоизоляторов.

Конвекция в атмосфере

Важность атмосферной конвекции велика, поскольку благодаря ней существуют такие явления, как ветры, циклоны, образование облаков, дожди и другие. Все эти процессы подчиняются физическим законам термодинамики.

Среди процессов конвекции в атмосфере самым важным является круговорот воды. Здесь следует рассмотреть вопросы о том, что такое теплопроводность и теплоемкость воды. Под теплоемкостью воды понимается физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо передать 1 кг воды, чтобы ее температура увеличилась на один градус. Оно равно 4220 Дж.

Круговорот воды осуществляется следующим образом: солнце нагревает воды Мирового океана, и часть воды испаряется в атмосферу. За счет процесса конвекции водяной пар поднимается на большую высоту, охлаждается, образуются облака и тучи, которые приводят к возникновению осадков в виде града или дождя.

fb.ru

Теплопроводность

Теплопроводность – способность материала передавать тепло от одной своей части к другой в силу теплового движения молекул. Передача тепла в материале осуществляется кондукцией (путем контакта частиц материала), конвекцией (движением воздуха или другого газа в порах материала) и лучеиспусканием. Размерность теплопроводности Вт/мК. ***

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

Теплопрово?дность — это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.

В установившемся режиме поток энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорционален градиенту температуры:

( — вектор потока тепла — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, — коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью), T — температура.) Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

(P — полная мощность тепловых потерь, S — площадь сечения параллелепипеда, ?T — перепад температур граней, h — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями)

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м•K). Коэффициент теплопроводности вакуума

Коэффициент теплопроводности вакуума строго равен нулю. Это связано с отсутствием в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тепло в вакууме передаётся только излучением. Поэтому для уменьшения теплопотери стенки термоса делают двойными, серебрят, а воздух между ними откачивают.

Связь с электропроводностью

Связь коэффициента теплопроводности K с удельной электрической проводимостью ? в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

где k — постоянная Больцмана, e — заряд электрона.

Обобщения закона Фурье

Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье не применим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т. д. В 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:

Если время релаксации ? пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

*** ***Теплопроводность пенопласта***

Важным физическим свойством Пенополистирола являются отличные изолирующие свойства по отношению к теплу и холоду. Пенополистирол состоит из полистирола, отдельные ячейки имеют форму полиэдров (многогранников) размером от 2-8 мм. Эти ячейки полностью замкнуты. Пенополистирол приблизительно состоит из 98 процентов воздуха и только на 2 процента и полистирола. Решающим фактором, определяющим теплоизоляционные свойства, является замкнутый в ячейках воздух, который обладает очень высокими теплоизолирующими показателями. В противовес к другим пенопластам, содержащим иные газы, воздух не покидает ячеек, и теплоизолирующие свойства сохраняются на прежнем уровне. Теплоизоляционная способность материала определяется своей еплопроводностью. Теплопроводность – это количество тепла (в ваттсекундах), которое при постоянном перепаде температур в 10 за одну секунду проходит через плоскопараллельный слой материала толщиной в 1м2 от более теплой стороны к более холодной. Измерение теплопроводности зависит от объемной плотности кг/м3 Пенополистирола. У Пенополистирола с Низкой объемной плотностью теплопроводность выше, она понижается с ростом объемной плотности, проходит свой минимум в диапазоне от 30 до 50 кг/м3 , а затем начинает постепенно возрастать.

Материал на 98 % состоит из воздуха – лучшего природного теплоизолятора. Проводимые испытания на теплопроводность в соответствии с требованием ГОСТ 15588-86 подтверждают, что вне зависимости от марки используемого сырья и предприятия-изготовителя полистирольный пенопласт обладает теплопроводностью в пределах 0,037- 0,043 Вт/(м*К).

Температура эксплуатации пенополистерола составляет от -200 до +85° С.

Теплопроводность в сухом состоянии при 20°Сб Вт/мК: 0,37-0,42

Влажность отгружаемых плит в % по массе: 0,2-12,0

Класс горючести: НГ-Г1

Полиэтиленовые пенопласты(ППЭ).

Пенопласты из пенополиэтилена эластичны. в тонкие эластичные листы из этого пенопласта заворачивают хрупкие и бьющиеся товары.

Самое большое распространение имеет экструзионный пенополиэтилен, который обозначается ППЭ и имеет множество фирменных названий. Изделия их такого пенопласта выпускают в виде полупрозрачных гибких листов разнообразной толщины – от нескольких миллиметров до десятков сантиметров.

Экструзионный пенополиэтилен долговечен и в этом отношении почти подобен экструзионному пенополистиролу, но в отличие от него не имеет в составе остаточных токсичных веществ и поэтому более экологичен.

Хотя пенополиэтилен горит медленнее пенополистирола и с меньшим выделением токсичного дыма, но он также является огнеопасным материалом.

*** Теплопроводность – свойство материала передавать теплоту через свою толщу от одной поверхности к другой, если эти поверхности имеют разную температуру. Теплопроводность зависит от пористости, влажности и объемного веса материала. *** Теплопроводность бетона – способность бетона передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на поверхностях, ограничивающих ту или иную бетонную конструкцию. Теплопроводность бетона зависит от его структуры, плотности и влажности. *** Теплопроводность – свойство материала передавать теплоту через свою толщу от одной поверхности к другой, если эти поверхности имеют разную температуру. Теплопроводность зависит от пористости, влажности и объемного веса материала.

proseptic.ru

Коэффициент теплопроводности – Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Теплопрово́дность — способность материальных тел к переносу энергии (теплообмену) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела, осуществляемому хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.

Теплопроводностью называется также количественная характеристика способности тела проводить тепло. В сравнении тепловых цепей с электрическими это аналог проводимости.

Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В системе СИ единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K).

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием гипотетического теплорода от одного тела к другому. Однако с развитием молекулярно-кинетической теории явление теплопроводности получило своё объяснение на основе взаимодействия частиц вещества. Молекулы в более нагретых частях тела движутся быстрее и передают энергию посредством столкновений медленным частицам в более холодных частях тела.

Закон теплопроводности Фурье[ | ]

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

q→=−ϰgrad(T),{\displaystyle {\vec {q}}=-\varkappa \,\mathrm {grad} (T),}

где q→{\displaystyle {\vec {q}}} — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, ϰ{\displaystyle \varkappa } — коэффициент теплопроводности (удельная теплопроводность), T{\displaystyle T} — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad(T){\displaystyle \mathrm {grad} (T)} (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.^[1]

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

P=−ϰSΔTl,{\displaystyle P=-\varkappa {\frac {S\Delta T}{l}},}

где P{\displaystyle P} — полная мощность тепловых потерь, S{\displaystyle S} — площадь сечения параллелепипеда,

encyclopaedia.bid

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ – это… Что такое ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ?

-один из видов переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию темп-ры. При Т. перенос энергии осуществляется в результате непосредств. передачи энергии от частиц (молекул, атомов, электронов), обладающих большей энергией, частицам с меньшей энергией. Если относит. изменение темп е ры Т на расстоянии ср. длины свободного пробега частиц l мало, то выполняется осн. закон Т. (закон Фурье): плотность теплового потока q пропорц. градиенту темп-ры:

где l -коэф. Т., или просто Т., не зависит от grad Т(l зависит от агрегатного состояния вещества, его атомно-молекулярного строения, темп-ры, давления, состава и т. д.).

Отклонения от закона Фурье могут появиться при очень больших значениях grad Т (напр., в сильных ударных волнах), при низких температурах (для жидкого Не II) и при темп-pax ~ 10⁴– 10⁵ К, когда в газах перенос энергии осуществляется не только в результате межатомных столкновений, но в осн. за счёт излучения (лучистая Т.). В разреженных газах, когда l сравнимо с расстоянием L между стенками, ограничивающими объём газа, молекулы чаще сталкиваются со стенками, чем между собой. При этом нарушается условие применимости закона Фурье и само понятие локальной темп-ры газа теряет смысл. В этом случае рассматривают не процесс Т. в газе, а. теплообмен между телами, находящимися в газовой среде. Процесс Т. в сплошной среде описывается теплопроводности уравнением.

Для идеального газа, состоящего из твёрдых сферич. молекул диаметром d, согласно кинетической теории газов, справедливо след. выражение для l (при d<<l<<L):

где r – плотность газа. c_V – теплоёмкость единицы массы газа при пост, о б ъёме V,– ср. скорость движения молекул. Поскольку l пропорц. 1 /p, a r~p (p – давление газа), то Т. такого газа не зависит от р.

Кроме того, коэффициенты Т. l и вязкостиh связаны соотношением l = (⁵/₂)hc_V. В случае газа, состоящего из многоатомных молекул, существенный вклад в l вносят внутр. степени свободы молекул, что учитывает соотношение

где g = с _p/с _V, с _p – уд. теплоёмкость при пост. р. В реальных газах Т.-довольно сложная ф-ция Т и р, причём с ростом Т и p значение l возрастает. Для газовых смесей l может быть как больше, так и меньше l компонентов смеси, т. е. Т.- нелинейная ф-ция состава.

В плотных газах и жидкостях ср. расстояние между молекулами сравнимо с размерами самих молекул, а кине-тич. энергия движения молекул того же порядка, что и по-тенц. энергия межмолекулярного взаимодействия, В связи с этим перенос энергии столкновениями происходит значительно интенсивнее, чем в разреженных газах и скорость передачи энергии молекул от горячих изотермич. слоев жидкости к более холодным близка к скорости распространения малых возмущений р, равной скорости звука, т. е. где u_s -скорость звука в жидкости, -ср. расстояние между молекулами. Эта ф-ла лучше всего выполняется для одноатомных жидкостей. Как правило, l жидкостей убывает с ростом Т и слабо возрастает с ростом р. В окрестностях критич. точек жидкостей перенос теплоты определяется кооперативными эффектами (см. Критические явления )и Т. с приближением к критич. точкам расходится как | Т–T _к|^-f, где

Т. твёрдых тел имеет разл. природу в зависимости от типа твёрдого тела. В диэлектриках, не имеющих свободных злектрич. зарядов, перенос энергии теплового движения осуществляется фононами. У твёрдых диэлектриков где с- теплоёмкость диэлектрика, совпадающая с теплоёмкостью газа фононов, -ср. скоpость фононов, приблизительно равная скорости звука, длина свободного пробега фононов. Существование определённого конечного значения следствие рассеяния фононов на фононах (т. н. переброса процессы и нормальное рассеяние), на дефектах кристаллич. решётки (в частности, на границах кристаллитов и образца). Температурная зависимость l определяется зависимостью от темп-ры с и

Т. металлов определяется движением и взаимодействием: носителей тока – электронов проводимости. В общем случае для металла l = l _э+l _реш, где l _реш и l _э – решёточная фононная и электронная составляющие, причём при обычных темп-pax, как правило, В процессе Т. каждый электрон переносит энергию kТ, благодаря чему отношение l _э к электрич. проводимости s в широком интервале темп-р пропорц. Т (Видемана-Франца закон):

где е – заряд электрона. В связи с тем, что у большинства металловl _реш <<l _э в ур-нии (3) можно с хорошей точностью заменять l _э на l. Обнаруженные отклонения от равенства (3) нашли своё объяснение в неупругости столкновений электронов, У полуметаллов Bi и Sb l _решi сравнима с l _э, что связано с малостью числа свободных электронов в них.

Явление переноса теплоты в полупроводниках сложнее, чем в диэлектриках и металлах, т. к. для них существенны и l _э и l _реш, а также в связи со значит. влиянием на l примесей, процессов биполярной диффузии, переноса экситонов и. др. факторов.

Влияние р на l твёрдых тел с хорошей точностью выражается линейной зависимостью l от р, причём у мн. металлов и минералов l растёт с ростом р.

Лит.: Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961; Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П., Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, 2 изд., М., 1966; Ашк-рофт Н., Мермин Н., Физика твердого тела, пер. с англ., т. 1-2, М-, 1979; Берман Р., Теплопроводность твердых тел, пер. с англ., М., 1979, С. П. Малышенко.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

dic.academic.ru

теплопроводность – это… Что такое теплопроводность?



теплопроводность

теплопрово́дность

перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Обычно количество переносимой энергии, определяемое как плотность теплового потока, пропорционально градиенту температуры (закон Фурье). Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом теплопроводности.

* * *

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

ТЕПЛОПРОВО́ДНОСТЬ, перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Обычно количество переносимой энергии, определяемое как плотность теплового потока, пропорционально градиенту температуры (закон Фурье). Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом теплопроводности.

Энциклопедический словарь. 2009.

Синонимы:

• теплопроводности уравнение
• теплопродукция

Смотреть что такое “теплопроводность” в других словарях:

• теплопроводность — теплопроводность …   Орфографический словарь-справочник

• Теплопроводность — скорость передачи тепла от одной (более нагретой) к другой (менее нагретой) части тела. Например, теплопроводность воды равна 0,00140 кал/с, воздуха 0,00005, песка 0,00047 кал/с через 1 см вещества. Является важным экологический фактором,… …   Экологический словарь

• ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — один из видов переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию темп ры. При Т. перенос энергии осуществляется в результате непосредств. передачи энергии от ч ц (молекул, атомов, эл нов), обладающих… …   Физическая энциклопедия

• Теплопроводность — – способность строительного раствора передавать тепло через толщу от одной своей поверхности к другой. [ГОСТ 4.233 86] Теплопроводность – направленный перенос теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, переход тепла с участка тела, имеющего высокую температуру, на участок с низкой температурой. Если один конец металлического стержня поместить в пламя, полученная им тепловая энергия вызывает усиление вибрации молекул в… …   Научно-технический энциклопедический словарь

• теплопроводность — перенос, теплопроводимость Словарь русских синонимов. теплопроводность сущ., кол во синонимов: 2 • перенос (22) • …   Словарь синонимов

• теплопроводность — Теплообмен, при котором перенос теплоты в неравномерно нагретой среде имеет атомно молекулярный характер [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] теплопроводность Способность материала пропускать тепловой… …   Справочник технического переводчика

• ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, процесс переноса энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Плотность теплового потока,… …   Современная энциклопедия

• ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Обычно количество переносимой энергии, определяемое как плотность …   Большой Энциклопедический словарь

• Теплопроводность —         горных пород (a. heat condustance of rocks, thermoconductivity of rocks; н. Warmeleitung der Gesteine; ф. conductibilite calorifique des roches; и. conductibilidad del calor de rocas, conducciton del calor de rocas, conductibilidad… …   Геологическая энциклопедия

• ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, теплопроводности, мн. нет, жен. (физ.). Свойство тел распространять тепло от более нагретых частей к менее нагретым. Коэффициент теплопроводности. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

en.academic.ru