/b>
Згадаємо ще раз, що основним законом передачі тепла теплопровідністю є закон Фур'є. Згідно з цим законом кількість тепла dQ, передане у вигляді теплопровідності через елемент поверхні dF, перпендикулярний тепловому потоку, за час dt прямопропорційно температурному градієнту В¶ t/В¶ n, поверхні dF і часу dt:
(3.1)
Коефіцієнт пропорційності l називається коефіцієнтом теплопровідності, при вираженні Q в ккал/год:
В
br/>
Таким чином, коефіцієнт теплопровідності l показує, яка кількість тепла проходить внаслідок теплопровідності в одиницю часу
В
br/>
через одиницю поверхні теплообміну при падінні температури на 1 град на одиницю довжини нормалі до ізотермічної поверхні.
Коефіцієнти теплопровідності l суцільних однорідних середовищ залежать від фізико-хімічних властивостей речовини (структура речовини, його природа). Значення теплопровідності для багатьох речовин табульовані і можуть бути легко знайдені в довідковій літературі.
Значення коефіцієнта теплопровідності для деяких газів, рідин і твердих тіл при атмосферному тиску, залежить від агрегатного стану речовини (див. табл . ), його атомно-молекулярного будови, температури і тиску, складу (у разі суміші або розчину) і т. д.].
Речовина
t,
, вт/(мк)
Гази
Водень
Гелій
Кисень
Азот
Метали
Срібло
Мідь
Залізо
Олово
Рідини
Ртуть
Вода
Ацетон
Бензол
0
0
0
-3
0
0
0
0
0
20
16
22,5
0,1765
0,1411
0,0237
0,0226
403
86,5
68,2
35,6
0,190
0,167
0,158
6,9
3. Теплопровідність рідин і газів
Теплопровідність , один з видів переносу теплоти (енергії теплового руху мікрочастинок) від більш нагрітих частин тіла до менш нагрітих, що приводить до вирівнювання температури. При теплопровідності перенесення енергії в тілі здійснюється в результаті безпосередньої передачі енергії від часток (молекул, атомів, електронів), що володіють більшою енергією, часткам з меншою енергією.
Відхилення від закону Фур'є можуть з'явитися при дуже великих значеннях grad T (наприклад, в сильних ударних хвилях), при низьких температурах (Для рідкого гелію Не) і при високих температурах порядку десятків і сотень тисяч градусів, коли в газах перенесення енергії здійснюється не тільки в результаті міжатомних зіткнень, але в основному за рахунок випромінювання (промениста теплопровідність). У розріджених газах, коли l порівнянно з відстанню L між стінками, обмежуючими обсяг газу, молекули частіше стикаються із стінками, ніж між собою. При цьому порушується умова застосовності закону Фур'є, й саме поняття локальної температури газу втрачає сенс. У цьому випадку розглядають не процес теплопровідності в газі, а теплообмін між тілами, що перебувають у газовій середовищі.
4. Теплопровідність газів
Для ідеального газу, складається з твердих сферичних молекул діаметром d, згідно кінетичної теорії газів, справедливо наступне вираження
В
(3.4)
де - щільність газу, c v - теплоємність одиниці маси газу при постійному об'ємі, V - середня швидкість руху молекул. Оскільки J пропорційна 1/р, а ~ р (р - тиск газу), то Т. такого газу не залежить від тиску. Крім того, коефіцієнт теплопровідності пЂ і в'язкості пов'язані співвідношенням:. У випадку газу, що складається з багатоатомних молекул, істотний внесок у дають внутрішні міри свободи молекул, що враховує співвідношення:
,
де = СР/c v , ср - теплоємність при постійному тиску. У реальних газах коефіцієнт теплопровідності - досить складна функція температури і тиску, причому з зростанням Т і р значення зростає. Для газових сумішей може бути як більше, так і менше коефіцієнта теплопровідності компонентів суміші, тобто теплопровідності - нелінійна функція складу. p> Якщо газ нерівномірно нагрітий , тобто температура в одній його частині вище або нижче, ніж в іншій, то спостерігається вирівнювання температури: більш нагріта частина охолоджується, тоді, як більш холодна нагрівається.
Очевидно, що це пов'язано з потоком тепла від більш нагрітої частини газу до більш холодною. Це явище виникнення потоку тепла в газі називається теплопровідністю, У будь-якому тілі, в Зокрема в газі, наданому сам...
