Coeficientul de conductivitate termică este un parametru fizic al unei substanțe, și este în general dependentă de temperatură, presiune și tipul de material. In majoritatea cazurilor, conductivitatea termică pentru diferite materiale este determinată experimental prin diverse metode. Cele mai multe dintre ele se bazează pe măsurarea fluxului termic și a gradientului de temperatură din substanța de testat. , Coeficientul determinată de λ conductivitate termică, W / (m × K) din relația: din care rezultă că conductivitatea termică este numeric egală cu cantitatea de căldură care trece în unitatea de timp, printr-o unitate de suprafață izotermă cu un gradient de temperatură egală cu unitatea. Valorile exemplificatoare conductivitatea termică a diferitelor substanțe. Naris arătat 1.4Tak ambele organisme pot avea diferite temperaturi, și cu schimbul de căldură și temperatura corpului este distribuită în mod inegal, adică în primul rând, este important să se cunoască dependența de conductivitate termică de temperatură. Experimentele arată că multe materiale cu o precizie suficientă pentru dependența practică de temperatură a coeficientului de conductivitate termică poate fi luată ca liniar: unde λ0 - valoarea conductivității termice la o temperatură de t0; b - constante determinate empiric.
Coeficientul de conductivitate termică a gazelor. Conform teoriei cinetice a transferului termic conductiv de căldură din gazele de la presiuni și temperaturi normale este determinată de transferul de energie cinetică în rezultatul mișcării moleculare de mișcare aleatorie și ciocnirile moleculelor individuale ale gazului. Când această conductivitate termică este determinată de relația: undeva viteza medie a moleculelor de gaz - drum liber mediu între ciocnirile moleculelor de gaz; - căldura specifică a gazului la volum constant, - densitatea gazului. Cu creșterea presiunii crește la fel densitatea scade proizvedeniesohranyaetsya ruleaza constanta de lungime. Prin urmare, conductivitatea termică nu se modifică semnificativ cu presiune. Excepțiile sunt foarte mici (mai puțin de 2,66 × 10 martie Pa) și foarte mari (Pa 2 x 10 septembrie) de presiune. Viteza medie a moleculelor de gaz depinde de temperatură: în care Rμ - constanta universală a gazelor egală cu 8314.2 J / (kmol x K); μ - masa moleculară a gazului; T - temperatura, K. Căldura specifică a gazelor crește odată cu creșterea temperaturii. Acest obyas-nyaetsya faptul că conductivitatea termică a gazelor crește odată cu creșterea temperaturii. Coeficientul de gaze cu conductivitate termică X se află în intervalul de .006-0.6 W / (m × K). Fig. 1.5 prezintă rezultatele măsurătorilor coeficientului de conductivitate termică a diferitelor gaze efectuate Vargaftik NB. Dintre gazele distins brusc cu coeficientul de conductivitate termică de heliu și hidrogen. coeficient de conductivitate termică în lor 5-10raz mai mult decât celelalte gaze. Acest lucru se vede clar în fig. 1.6. Moleculele de heliu și hidrogen au o masă redusă și, prin urmare, au o viteză medie ridicată de mișcare, iar acest lucru se datorează conductivității termice ridicate. Coeficienții de conductivitate termică de vapori de apă și alte gaze reale, sunt semnificativ diferite de idealul, de asemenea, puternic dependentă de presiune. Pentru amestecurile de gaze conductivitatea termică nu poate fi determinată prin legea aditivitate, acesta trebuie să fie determinată empiric.
Fig.1.5 coeficienții de conductivitate termică a gazelor.
1-abur; dioxid de carbon 2; 3-aer; 4-argon; 5-oxo; 6-azot.
Fig. 1.6 Coeficienții de conductivitate termică de heliu și hidrogen.
conductivitate termică lichidă. Mecanismul de propagare a căldurii în picătura poate fi reprezentat ca transferul de energie prin intermediul unor vibrații elastice disonante. O astfel de înțelegere teoretică a mecanismului de transfer al căldurii în lichide extinse A. S. Predvoditelevym a fost utilizat NB Vargaftik pentru a descrie datele experimentale privind conductivitatea termică a diferitelor lichide. Pentru cele mai multe lichide teorie a fost bună confirmare. Pe baza acestei teorii a fost derivată formula pentru coeficientul de conductivitate termică de forma: căldura specifică undeva fluid la presiune constantă, - densitatea lichidului; μ - greutate moleculară. Un factor care este proporțională cu viteza de propagare a undelor elastice într-un lichid, care nu depinde de natura lichidului, ci depinde de temperatura la acest ≈const Asr. Deoarece lichidul densitatea ρ scade odată cu creșterea temperaturii, atunci ecuația (1.21) rezultă că fluidele cu o greutate moleculară constantă (lichide neasociați și slab asociate) cu temperatură crescută ar trebui să scadă conductivitatea termică. Pentru lichide puternic asociate (apă, alcooli, etc. D.) în ecuația (1.21) trebuie să intre coeficientul de asociere care reflectă modificarea greutății moleculare. Coeficientul de asociere, de asemenea, depinde de temperatură și, prin urmare, la temperaturi diferite, poate afecta coeficientul de conductivitate termică în moduri diferite. Experimentele sugerează că pentru majoritatea fluidelor cu creșterea temperaturii scade X conductivitate termică, cu excepția apei și glicerol (fig. 1.7). Coeficientul de conductivitate termică a lichidului de picături se află aproximativ în intervalul de la 0,07 până la 0,7Vt / (m × K). La creșterea conductivității termice a presiunii lichidelor.
Fig. 1.7 Coeficienții de conductivitate termică a diferitelor lichide.
ulei 1 vaseline; 2-benzen; 3, acetonă; ulei de ricin 4; alcool 5-etil; alcoolul 6-metil; 7-glicerol; 8 apă.
Conductivitatea termică a solidelor. În metale, emițătorul principal de căldură sunt electroni liberi, care poate fi asemănat cu un gaz monoatomic ideal. transfer de căldură cu mișcările de vibrație ale atomilor sau undele sonore ca elastice nu sunt eliminate, dar cota sa este redusă în comparație cu transferul de gaz de electroni de energie. Datorită mișcării electronilor liberi are loc egalizarea temperaturii în toate punctele din încălzirea sau răcirea metalului. electroni liberi muta ca o singură zonă mai încălzite, într-o regiune mai puțin încălzită, iar în direcția opusă. În primul caz, ei dau energie la atomii în al doilea ei selectat. Deoarece metalele din purtătorii de căldură sunt electroni, coeficienții de conductivitate termică și electrică sunt proporționale între ele. Pe măsură ce temperatura crește, datorită creșterii disipare a căldurii neomogenitatilor electroni crește. Aceasta atrage după sine o reducere a coeficienților de conductivitate termică și metalele pure (fig. 1.8). Atunci când există diferite metale impurității conductivitatea termică scade drastic. Aceasta din urmă poate fi explicată printr-o creștere a neomogenitati structurale, ceea ce duce la împrăștierea electronilor. De exemplu, pentru pur cupru λ = 396Vt / (m x K) pentru același λ = 142Bt / (m x K) din cupru, cu urme de arsenic. Spre deosebire de aliaje de metale pure conductivitate termică crescută odată cu creșterea temperaturii (fig. 1.9). In dielectrici cu creșterea temperaturii, de obicei, crește conductivitatea termică (Fig. 1.10). De obicei, materialele cu o conductivitate termică mai mare densitate are o valoare mai mare. Aceasta depinde de structura materialului, porozitatea și umiditatea acestuia.
Fig. 1.8 Dependența de conductivitate termică în funcție de temperatură pentru unele metale pure.
Multe materiale de construcție și de izolare au o structura poroasa (caramida, beton, azbest, zgură, etc.), și aplicarea legii lui Fourier pentru astfel de organisme este într-o anumită măsură, arbitrară. Prezența porii din material nu poate fi considerat un astfel de organism ca un mediu continuu. Condiționat este, de asemenea, conductivitatea termică a materialului poros. Această valoare are sens conductivitatea termică a unui corp omogen, prin care, în aceeași formă, mărime și temperaturile la limitele trec aceeași cantitate de căldură, și că prin acest corp poros. Conductivitatea termică a pulberii și corpurilor poroase este foarte dependentă de densitatea acestora. De exemplu, odată cu creșterea densității ρ de la 400 până la 800 kg / m3 Coeficient de conductivitate termică crește azbest 0.105-.248 W / (m x K). Această influență asupra conductivității termice densitatea ρ deoarece conductivitatea termică a aerului de umplere a porilor este considerabil mai mic decât conținutul de solide al materialului poros. Coeficientul efectiv de conductivitate termică a materialelor poroase, de asemenea, puternic dependente de umiditate. Pentru coeficientul umed conducție materialul termic este considerabil mai mare decât pentru uscat și apă separat. De exemplu, un λ uscat cărămidă = 0,35, apă λ = 0,60, și λ≈1,0 W / (m × K) din cărămizi umede. Acest efect poate fi explicat prin transferul de căldură convectiv are loc prin mișcarea capilară a apei în interiorul materialului poros, și parțial prin aceea că umiditatea legată are alte extrage amestecând caracteristici în comparație cu apa liberă. Creșterea conductivitatea termică a materialelor granulare cu temperaturi în schimbare poate fi explicată prin faptul că, odată cu creșterea temperaturii crește conductivitatea termică a mediului de umplere interstițiile dintre granulele, iar transferul de căldură prin radiație este crescută matrice granulară. Coeficienții de conductivitate termică și izolare termică materiale de construcție au valori situată aproximativ în intervalul de la 0,023 la 2,9Bt / (m × K). Materialele cu un coeficient scăzut de conductivitate termică [mai puțin 0,25Vt / (m × K)], este de obicei folosit pentru izolarea termică, numită izolare.
