-
introducere
- 1 Fourier drept conducta de căldură
- 1.1 vacuum Conductivitate termică
- 1.2 Comunicarea cu conductivitatea electrică
- legea 2 Generalizat Fourier
- 3 coeficienți de conductivitate termică de substanțe diferite Note
A nu se confunda cu rezistență termică.
Conductivitatea termică - un transfer de căldură particule materiale structurale (molecule, atomi, ioni) în cursul mișcării lor termice. Un astfel de transfer de căldură poate avea loc la orice solid cu o distribuție a temperaturii neuniforma, dar mecanismul de transfer de căldură va depinde de starea fizică a materiei. Fenomenul de conducție a căldurii constă în faptul că energia cinetică a atomilor și moleculelor, care determină temperatura corpului, corpul este transferat la alta în timpul interacțiunii lor sau transferate din zonele calde ale corpului la o zone mai puțin încălzite. Uneori numit conductivitatea termică ca o evaluare cantitativă a capacității unei anumite substanțe de a efectua căldură.
Numeric caracteristic de conductivitate termică a materialului este cantitatea de căldură care trece prin grosimea materialului de 1 m și o suprafață de 1 metru pătrat pe unitatea de timp (a doua) atunci când diferența de temperatură de pe cele două suprafețe opuse 1 K. Această caracteristică numerică este utilizată pentru a calcula conductivitatea termică a calibrare și răcire produse de profil .
Punct de vedere istoric, se credea că transferul de căldură este asociat cu un flux de caloric de la un corp la altul. Cu toate acestea, experimentele mai recente, în special, țeava pistolului de încălzire în timpul forajului, realitatea calorica a negat ca un tip independent de materie. Prin urmare, în prezent, se crede că conductivitatea termică a fenomenului se datorează dorinței de a lua starea mai aproape de echilibru termodinamic, care este exprimat în temperatura captuseala.
1. Legea conducției de căldură Fourier
In fluxul constant puterea de stat transmisă prin conducție este proporțională cu gradientul de temperatură:
în care - vectorul fluxului termic - cantitatea de energie care curge pe unitatea de timp prin unitatea de suprafață, perpendicular pe fiecare axă, - conductivitatea termică (uneori denumite simplu conductivitate), T - temperatura. Minus dreapta arată că fluxul termic este direcționat opus vectorului grad T (adică spre scăderea temperaturii rapidă). Această expresie este cunoscută sub numele de legea lui Fourier de conducție a căldurii.
Forma integrală este scrisă ca expresia (în cazul unui flux de căldură staționar de la o față la alta paralelipipedului):
unde P - puterea totală a pierderilor de căldură, S - paralelipiped aria secțiunii transversale, AT - diferența de temperatură se confruntă, h - lungimea paralelipipedului, adică distanța dintre fețele.
coeficient de conductivitate termică este măsurată în W / (m · K).
1.1. Vacuum coeficient de conductivitate termică
Vacuum coeficient termic conductivitate aproape zero (vidul mai adânc, mai aproape de zero). Acest lucru se datorează unei concentrații scăzute în particule materiale sub vid capabile să transfere căldură. Cu toate acestea, căldura este transferată într-un vid prin radiație. Prin urmare, de exemplu, pentru a reduce termos pierderea de căldură face perete dublu, argint (o astfel de suprafață reflectă lumina mai bună), iar aerul este evacuat între ele.
1.2. Comunicarea cu conductivitatea electrică
conductivitate termică Comunicare K σ conductivității în dreptul metalelor stabilește Wiedemann - Franz:
unde k - constanta Boltzmann, e - taxa de electroni.
legea 2. Generalizat Fourier
Trebuie remarcat faptul că legea Fourier nu ia în considerare inerția procesului de transfer de căldură, care este, în acest model, modificarea temperaturii la un moment dat se aplică imediat întregul corp. legea lui Fourier nu poate fi aplicată pentru a descrie procesul de înaltă frecvență (și, prin urmare, procesele a căror serie Fourier de expansiune are armonici semnificative de frecvență înaltă). Exemple de astfel de procese sunt propagarea undelor de ultrasunete de șoc, și așa mai departe. D. Inerția ecuației de transport în primul introdus Maxwell [1]. și în 1948, Cattaneo a fost oferit posibilitatea de legea lui Fourier cu termenul de relaxare [2]
În cazul în care τ timpul de relaxare este neglijabil, această ecuație reduce la legea Fourier.
3. Coeficienții de conductivitate termică a diferitelor substanțe
Flori pe o bucată de aerogel asupra unui arzător Bunsen