Общие сведения. Теплопроводностью называется процесс теплообмена между микрочастицами тела при их непосредственном соприкосновении.

Теплопроводностью называется процесс теплообмена между микрочастицами тела при их непосредственном соприкосновении.

В чистом виде теплопроводность наблюдается в однородных твердых телах и неподвижных (в тонких слоях и порах) жидкостях и газах. Основной закон теплопроводности (закон Фурье) устанавливает: поверхностная плотность теплового потока, передаваемого теплопроводностью, пропорциональна теплопроводности вещества и градиенту температуры.

, (3.1)

где: q - поверхностная плотность теплового потока, Вт/м²;

l - теплопроводность, Вт/(м× К);

- градиент температуры – отношение элементарного изменения температуры к изменению расстояния по нормам к изотермной поверхности, К/м.

Изотермная поверхность – это поверхность, состоящая из точек с одинаковой температурой.

Из уравнения (5.1) следует, что теплопроводность численно равна плотности теплового потока при температурном градиенте, равной единице (1 градус на 1 метр пути теплового потока).

Теплопроводность является физическим параметром вещества и зависит от структуры, пористости, влажности, температуры материала. Газы имеют минимальную теплопроводность, равную 0, 01…0, 6 Вт/(м· К).

Теплообмен теплопроводностью объясняется передачей энергии между движущимися микрочастицами: в газах – столкновением при движении атомов и молекул; в жидкостях и неметаллических твердых телах – упругим колебанием молекул и кристаллов; в металлах– движением свободных электронов, упругие колебания кристаллической решётки в теплопроводности металлов имеют второстепенное значение.

Тепловой поток и количество теплоты, передаваемый теплопроводностью, определяются по зависимостям:

Ф=q× А; Q=Ф× t, (3.2)

где Ф - тепловой поток, Вт;

Q - количество теплоты, Дж;

А - площадь сечения, перпендикулярная направлению распространения теплоты, м²;

t - время, с.

Экспериментально теплопроводность материала можно определить методом монотонного (с постоянной скоростью) нагрева образца.