Przewodzenie ciepła
Przewodzenie ciepła – proces wymiany ciepła między ciałami o różnej temperaturze pozostającymi ze sobą w bezpośrednim kontakcie. Polega on na przekazywaniu energii kinetycznej bezładnego ruchu cząsteczek w wyniku ich zderzeń. Proces prowadzi do wyrównania temperatury między ciałami.
Przewodnictwem cieplnym nie jest przekazywanie energii w wyniku uporządkowanego (makroskopowego) ruchu cząstek.
Ciepło płynie tylko wtedy, gdy występuje różnica temperatur, w kierunku od temperatury wyższej do temperatury niższej. Z dobrym przybliżeniem dla większości substancji ilość energii przekazanej przez jednostkę powierzchni w jednostce czasu jest proporcjonalna do różnicy temperatur, co opisuje równanie różniczkowe Fouriera:
Wzór ten dla jednorodnego przewodzenia ciepła przez cienką ściankę prostopadle do jej powierzchni w kierunku x przyjmuje postać:
gdzie:
- Q – natężenie przepływu ciepła (ilość ciepła wymieniona w jednostce czasu)
- λ – współczynnik przewodzenia ciepła
- A – powierzchnia wymiany ciepła
- T – temperatura
Dla ustalonego przepływu ciepła przez ścianę płaską, po scałkowaniu, równanie Fouriera przyjmuje postać:
gdzie:
- ∆T – różnica temperatur po obu stronach przewodnika ciepła
- d – grubość ścianki przewodnika ciepła
Dla ustalonego przepływu ciepła przez ściankę cylindryczną rury, przyjmuje postać:
gdzie:
- d2, d1 – odpowiednio średnica po stronie chłodniejszego i cieplejszego medium
- L – długość rury
Przewodzenie ciepła jest jednym z trzech rodzajów cieplnego przepływu energii. Pozostałe to: