Współczynnik przewodzenia ciepła


Przewodność cieplna w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii (Przekierowano z Współczynnik przewodzenia ciepła) Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

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 przekazywania energii wewnętrznej. W tych samych warunkach więcej ciepła przepłynie przez substancję o większej przewodności cieplnej.

Definicja | edytuj kod

Współczynnik przewodzenia ciepła definiuje się wychodząc z prawa Furiera, które opisuje istotę zjawiska przewodzenia ciepła. Strumień przewodzonego ciepła jest określona następująco:

q ˙ = λ g r a d t {\displaystyle {\dot {q}}=-\lambda \cdot gradt}

gdzie:

grad t - spadek temperatury

λ - współczynnik przewodzenia ciepła


Współczynnik proporcjonalności we wzorze nosi nazwę współczynnika przewodzenia ciepła.

Jednostką współczynnika przewodzenia ciepła jest w układzie SI J/(m·s·K) = W/(m·K).

Właściwości | edytuj kod

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.[1]

Przepływ ciepła przez przegrodę | edytuj kod

Dla ciała o kształcie prostopadłościanu przewodzącego ciepło w warunkach 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:

Q = λ S Δ T t d {\displaystyle Q=\lambda {\frac {S\Delta Tt}{d}}}

Z powyższego wynika, że:

λ = Q t d S Δ T , {\displaystyle \lambda ={\frac {Q}{t}}{\frac {d}{S\Delta T}},}

gdzie:

Q – ilość ciepła przepływającego przez ciało λ – współczynnik przewodnictwa cieplnego S – pole przekroju, przez który przepływa ciepło t – czas przepływu ΔT – różnica temperatur w kierunku przewodzenia ciepła d – grubość przegrody.

Wyżej wymienione wzory są prawdziwe dla 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.

Przykładowe wartości[2] | edytuj kod

Uwaga: Podane współczynniki przewodności cieplnej obowiązują dla temperatury 20 °C i wilgotności względnej 50%.

Zobacz też | edytuj kod

Przypisy | edytuj kod

  1. EdwardE. Kotowski EdwardE., Przepływ ciepła, Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2006 .
  2. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła przegrody budowlanej. [dostęp 2010-10-24].
  3. Silver – online catalogue source, sources, small quantity and quantities from Goodfellow (ang.). [dostęp 2011-03-22].
  4. Laboratorium materiałów konstrukcyjnych i Ekspoatacyjnych – P.Wr. – WME Wyznaczanie współczynnika przewodzenia ciepła. [dostęp 2011-03-22].
  5. O metalach – miedź. [dostęp 2011-03-22].
  6. WebElements Periodic Table of the Elements | Copper | physical properties (ang.). [dostęp 2011-03-22].
  7. Tablice fizyczno-astronomiczne Adamantan
  8. Thermal Conductivity Measurement (ang.). [dostęp 2011-03-22].
  9. Specyfikacja techniczna. [dostęp 2012-05-07].
  10. Silica Aerogels (ang.). [dostęp 2011-03-22].
Kontrola autorytatywna (wielkość fizyczna):
Na podstawie artykułu: "Współczynnik przewodzenia ciepła" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy