Перайсці да зместу

Цеплаправоднасць

З Вікіпедыі, свабоднай энцыклапедыі

Цеплаправо́днасць — перадача (перанос) цеплыні з адной часткі цела ў іншую. Прычынай цеплаправоднасці з’яўляецца ўзаемадзеянне малекул цела і абмен кінетычнай энергіяй між імі.

Колькасць цяпла, якая пераносіцца праз паверхню dS за час dt, вызначаецца законам Фур’е:

,

дзе  — каэфіцыент цеплаправоднасці;  — градыент тэмпературы (у напрамку пераносу).

Закон цеплаправоднасці Фур’е

[правіць | правіць зыходнік]

Закон цеплаправоднасці Фур’е вызначае колькасць цяпла, якое праходзіць праз дадзеную плошчу паверхні за дадзены час. Закон вызначае, што гэтая колькасць цяпла проста прапарцыянальная рознасці тэмператур між часткамі цела (градыенту тэмпературы), а таксама каэфіцыенту цеплаправоднасці, які з’яўляецца ўласцівасцю рэчыва.

У дыферэнцыяльнай форме закон Фур’е запісваецца наступным чынам:

,

дзе q — паток цяпла, г. зн. колькасць цяпла, якая праходзіць праз адзінку плошчы за адзінку часу; T — тэмпература;  — каэфіцыент цеплаправоднасці.

Інтэгральная форма закона атрымліваецца з дыферэнцыяльнай шляхам інтэгравання:

Каэфіцыент цеплаправоднасці

[правіць | правіць зыходнік]
Кветка на кавалку аэрагелю над гарэлкай Бунзена

Каэфіцыент цеплаправоднасці з’яўляецца фізічнай уласцівасцю рэчыва і характарызуе яго здольнасць праводзіць цеплыню.

Каэфіцыент цеплаправоднасці роўны колькасці цеплыні, якая праходзіць у адзінку часу праз адзінку плошчы ізатэрмічнай паверхні пры тэмпературным градыенце, роўным 1.

Абазначаецца , адзінка вымярэння — Вт/(м·К).

Для розных рэчываў каэфіцыент цеплаправоднасці розны і ў агульным выпадку залежыць ад структуры, тэмпературы, ціску, вільготнасці, шчыльнасці. Для многіх матэрыялаў залежнасць каэфіцыента цеплаправоднасці ад тэмпературы мае лінейны характар:

,

дзе  — каэфіцыент цеплаправоднасці матэрыялу пры тэмпературы , b — пастаянная, розная для розных рэчываў.

Каэфіцыент цеплаправоднасці газаў

[правіць | правіць зыходнік]

Каэфіцыент цеплаправоднасці газаў знаходзіцца ў межах 0,005-0,5 Вт/(м·К). Для ідэальных газаў ён вызначаецца суадносінамі:

,

дзе  — сярэдняя хуткасць малекул газу;  — сярэдняя дліна свабоднага прабегу малекул газу паміж двума сутыкненнямі;  — цеплаёмістасць газу пры пастаянным аб’ёме;  — шчыльнасць газу.

Паколькі шчыльнасць ідэальнага газу прама прапарцыйная, а даўжыня свабоднага прабегу малекул адваротна прапарцыйная яго ціску, то каэфіцыент цеплаправоднасці газаў значна не залежыць ад ціску.

Пры павышэнні тэмпературы каэфіцыент цеплаправоднасці газаў таксама павялічваецца, бо з павышэннем тэмпературы павялічваецца хуткасць малекул і цеплаёмкасць газаў.

Пералічаныя вышэй залежнасці не маюць месца пры малых і вялікіх цісках. У першым выпадку газ трэба разглядаць як сістэму цел, а замест працэсу цеплаправоднасці ў ім трэба разглядаць цеплаабмен паміж асобнымі молекуламі. У другім — газ з’яўляецца рэальным і залежнасць каэфіцыенту цеплаправоднасці ад ціску і тэмпературы ўяўляе сабою складаную функцыю, пры гэтым узрастае з ростам p і T.