Przewodność cieplna: Różnice pomiędzy wersjami
| [wersja przejrzana] | [wersja nieprzejrzana] |
Usunięta treść Dodana treść
m Wycofano edycje użytkownika 109.232.28.211 (dyskusja). Autor przywróconej wersji to Clemens795. Znacznik: Wycofanie zmian |
m Zmieniono definicję wsp. przewodzenia ciepła na bardziej ogólną. Szerzej opisano właściwości. |
||
Linia 1:
{{spis treści}}
'''Przewodność cieplna''' ('''właściwa'''), '''przewodnictwo cieplne''' ('''właściwe'''), '''współczynnik przewodzenia ciepła''', '''współczynnik przewodności cieplnej''', '''współczynnik przewodnictwa cieplnego''' (symbol: λ lub k) – właściwość fizyczna ciała opisująca zdolność substancji do
== Definicja ==
Współczynnik przewodzenia ciepła definiuje się wychodząc z prawa Furiera, które opisuje istotę zjawiska przewodzenia ciepła. Strumień przewodzonego ciepła jest określona następująco:
<big><math display="block">\dot{q}=-\lambda\cdot grad t</math></big>
gdzie:
'''grad t''' - spadek temperatury
'''λ''' - współczynnik przewodzenia ciepła
Współczynnik proporcjonalności we wzorze nosi nazwę współczynnika przewodzenia ciepła.
Jednostką współczynnika przewodzenia ciepła jest w [[układ SI|układzie SI]] J/(m·s·K) = W/(m·K)
== Właściwości ==▼
Współczynnik przewodzenia ciepła nie jest wielkością stałą i zależy od takich czynników jak m.in.: struktura ciała, ciśnienie, temperatura, gęstość czy też wilgotność. Przy czym przy przeprowadzaniu obliczeń z zakresu wymiany ciepła najistotniejsza jest znajomości zależności współczynnika od temperatury.
W ciałach stałych przewodzenie ciepła zachodzi poprzez ruch swobodnych elektronów (głównie dla metali) oraz drgania atomów w sieci krystalicznej (dla dielektryków). Największymi wartościami współczynnika przewodzenia ciepła charakteryzują się metale, które są najlepszymi przewodnikami elektryczności. Dla dielektryków wartość ''λ'' waha się w graniach od 0,02 do 3,0 W/(m·K). Dlatego też materiały te stosowane są jako izolacje cieplne.
Stosunkowe niskie wartości współczynnika posiadają gazy oraz ciecze, gdzie mechanizm przewodzenia ciepła opiera się na zderzeniach cząstek oraz dyfuzji. Z tego względu materiały stosowane do izolacji często posiadają pory wypełnione powietrzem lub innym gazem.
Przeprowadzając obliczenia inżynierskie, przyjmuje się uśrednione wartości współczynnika przewodzenia ciepła podawane w tablicach.<ref>{{Cytuj |autor = Edward Kotowski |tytuł = Przepływ ciepła |data = 2006}}</ref>
== Przepływ ciepła przez przegrodę ==
Dla ciała o kształcie prostopadłościanu przewodzącego ciepło w warunkach [[stan ustalony|stanu ustalonego]], które stanowi przegrodę dla przepływu ciepła, ilość przekazanej energii jest zależna od substancji, proporcjonalna do powierzchni przekroju poprzecznego przegrody, różnicy temperatur oraz czasu przepływu ciepła i odwrotnie proporcjonalna do grubości przegrody:
::
Z powyższego wynika, że:
::
gdzie:
Linia 16 ⟶ 41:
: Δ''T'' – różnica temperatur w kierunku przewodzenia ciepła
: ''d'' – grubość przegrody.
▲Jednostką współczynnika przewodzenia ciepła jest w [[układ SI|układzie SI]] J/(m·s·K) = W/(m·K) (wat na metr i kelwin), czyli w jednostkach podstawowych SI kg·m/(s³·K)
▲== Właściwości ==
Wyżej wymienione wzory są prawdziwe dla [[wymiana ciepła|wymiany ciepła]] odbywającej się tylko przez przewodzenie ciepła, gdy nie występuje ani [[promieniowanie cieplne]], ani [[konwekcja]] (nie są one proporcjonalne do różnicy temperatur, natomiast zależą od innych fizycznych parametrów ciał). W technice, szczególnie w budownictwie, model ten przyjmuje się dla przegród cieplnych w budowlach, w których oprócz przewodnictwa zachodzi na ich granicy konwekcja i promieniowanie.
| |||