przewodność cieplna

Fizyczny

2022

Wyjaśniamy, czym jest przewodnictwo cieplne i jakie metody wykorzystuje ta właściwość. Również twoje jednostki miary i przykłady.

Przewodność cieplna jest właściwością niektórych materiałów zdolnych do przenoszenia ciepła.

Co to jest przewodnictwo cieplne?

Przewodność cieplna jest właściwością niektórych materiałów zdolnych do przenoszenia ciepło, czyli zezwól na przejście Energia kinetyczna jego cząsteczek do innych sąsiednich substancji. Jest to wielkość intensywna, odwrotna do oporności cieplnej (czyli odporności niektórych materiałów na przenikanie ciepła przez ich molekuły).

Wyjaśnienie tego zjawiska polega na tym, że gdy materiał się nagrzewa, jego cząsteczki zwiększają jego energię kinetyczną, czyli zwiększają jego pobudzenie. Cząsteczki mogą zatem dzielić się tą dodatkową energią bez powodowania ruchy światowy materiał (tym, że różni się od konwekcji cieplnejpłyny Ygazy), ta pojemność jest bardzo wysoka w metale i w ciałach ciągłych, ogólnie i bardzo nisko w polimery i inne materiały izolacyjne, takie jak włókno szklane.

Przewodność cieplna materiału jest obliczana ze współczynnika (określanego jako λ) i różni się w zależności od jego molekularnego charakteru. Obliczenie to jest dokonywane na podstawie następującego wzoru:

λ = q / stopień. T

gdzie Co to strumień ciepła na jednostkę pogoda i obszar orazgrad.T jest gradientem temperatura.

Im wyższa przewodność cieplna materiału, tym lepszy będzie przewodnik ciepła, a im niższa, tym bardziej izolujący będzie materiał. Temperatura, konwekcja,Przewodność elektryczna a zmiany fazowe materiału wszystkie wpływają na wynik współczynnika przewodności cieplnej.

Metody przewodzenia ciepła

Przewodzenie występuje, gdy ciepło jest przekazywane z jednego ciała do drugiego poprzez kontakt.

W przyrodzie istnieją trzy sposoby przekazywania ciepła: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie.

  • Napędowy. Występuje, gdy ciepło jest przekazywane z jednego ciała do drugiego o różnej temperaturze poprzez sam kontakt, bez wystąpienia przemieszczenie materii.
  • Konwekcja. Dzieje się to poprzez ruch cząstki substancji przenoszącej ciepło, więc zawsze musi to być płyn (ciecz lub gaz) w wyniku ruchu naturalnego lub wymuszonego.
  • Promieniowanie. Występuje, gdy ciepło jest przenoszone między dwojgiem solidny o różnych temperaturach bez żadnego punktu styku lub stałego przewodnika między nimi. Ciepło jest przekazywane poprzez emisję fal elektromagnetycznych do prędkość światła.

Jednostki miary przewodnictwa cieplnego

Przewodność cieplna jest mierzona zgodnie z System międzynarodowy, z relacji W / (km), gdzie W są waty, K kelwin i m, metry. Ta jednostka odpowiada dżulom na metr na sekundę na kelwin (J / msK).

Przewodność cieplna 1 wata na metr na kelwin oznacza, że ​​jeden dżul (J) ciepła rozchodzi się przez materiał o powierzchni 1m2 i grubości 1m w ciągu 1 sekundy, gdy różnica między tymi dwiema substancjami wynosi 1K .

Przykłady przewodności cieplnej

Niektóre przykłady przewodności cieplnej to:

  • Stal. O przewodności od 47 do 58 W/(Km).
  • Woda. O przewodności 0,58 W / (Km).
  • Alkohol. O przewodności 0,16 W / (Km).
  • Brąz. O przewodności od 116 do 140 W/(Km).
  • Drewno. O przewodności 0,13 W / (Km).
  • Tytan. O przewodności 21,9 W/(Km).
  • Merkury. O przewodności 83,7 W/(Km).
  • Gliceryna. O przewodności 0,29 W / (Km).
  • Korek. O przewodności od 0,03 do 0,04 W / (Km).
  • Złoto. O przewodności 308,2 W / (Km).
  • Ołów. O przewodności 35 W / (Km).
  • Diament. O przewodności 2300 W/(Km).
  • Szkło. O przewodności od 0,6 do 1,0 W/(Km).
  • Lit. O przewodności 301,2 W / (Km).
  • Mokra ziemia. O przewodności 0,8 W / (Km).
!-- GDPR -->