Przewodność cieplna - Polski Serwis Naukowy

Przewodność cieplna, współczynnik przewodnictwa ciepła, (oznaczany symbolem λ lub k), określa zdolność substancji do przewodzenia ciepła. W tych samych warunkach więcej ciepła przepłynie przez substancję o większym współczynniku przewodności cieplnej.

Definicja

Dla ciała o kształcie prostopadłościanu przewodzącego ciepło w warunkach stanu stabilnego (ustalonego), które stanowi przegrodę dla przepływu ciepła, ilość przekazanej energii jest zależna od substancji, proporcjonalna do przekroju przegrody, różnicy temperatur oraz czasu przepływu ciepła i odwrotnie proporcjonalna do grubości przegrody:

Temperatura – jedna z podstawowych ) w termodynamice, będąca miarą stopnia nagrzania ciał. Temperaturę można ściśle zdefiniować tylko dla stanów równowagi termodynamicznej, bowiem z termodynamicznego punktu widzenia jest ona wielkością reprezentującą wspólną własność dwóch układów pozostających w równowadze ze sobą. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

Konwekcja – proces przekazywania ciepła związany z makroskopowym ruchem materii w płynie; gazie, cieczy bądź plazmie, np. powietrzu, wodzie, plazmie gwiazdowej. Czasami przez konwekcję rozumie się również sam ruch materii związany z różnicami temperatur, który prowadzi do przenoszenia ciepła. Ruch ten precyzyjniej nazywa się prądem konwekcyjnym.

$Q = \lambda \cdot \frac {S \cdot \Delta T \cdot t} d$

Z powyższego wynika: $\lambda=\frac Q t \cdot \frac{d}{S \Delta T}$

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

Jednostką współczynnika przewodzenia ciepła w układzie SI - J/(m s K) = W m K (wat na metr kelwin).

Wymiana ciepła (nazywana także transportem ciepła lub przekazywaniem ciepła) jest to jeden ze sposobów (obok pracy) przekazywania energii pomiędzy układami termodynamicznymi.

Promieniowanie cieplne (termiczne) to promieniowanie, które emituje ciało mające temperaturę większą od zera bezwzględnego gdy znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej z promieniowaniem. Promieniowanie to jest falą elektromagnetyczną o określonym widmie częstotliwości. Przykładem promieniowania cieplnego jest podczerwień emitowana przez wszystkie ciała w naszym otoczeniu.

Właściwości

Przewodność cieplna jest wielkością charakterystyczną substancji w danym stanie skupienia i jego fazie. Dla substancji niejednorodnych jest zależna od ich budowy, porowatości itp. Dla małych zakresów temperatur w technice przyjmuje się, że przewodność cieplna nie zależy od temperatury. W rzeczywistości przewodność cieplna zależy od temperatury. Substancjami najlepiej przewodzącymi ciepło są metale, najsłabiej gazy.

Efekt Mpemby – zjawisko zaobserwowane po raz pierwszy w Tanzanii przez Erasto B. Mpembę w 1963 r. W pewnych określonych warunkach fizycznych ciepła woda zamarza szybciej niż zimna.

Język polski (polszczyzna) należy wraz z językiem czeskim, słowackim, pomorskim (kaszubskim), dolnołużyckim, górnołużyckim oraz wymarłym połabskim do grupy języków zachodniosłowiańskich, stanowiących część rodziny języków indoeuropejskich.

Zakres stosowania

Wyżej wymienione wzory są prawdziwe dla wymiany cieplnej odbywającej się tylko przez przewodzenie ciepła, kiedy nie występuje ani promieniowanie cieplne, ani konwekcja, które nie są proporcjonalne do różnicy temperatur, zależą też od innych parametrów fizycznych 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

UWAGA: Podane współczynniki przewodności cieplnej obowiązują dla stanu powietrzno-suchego: temperatura 20°C i wilgotność względna RH=50%.

Zobacz też

równanie przewodnictwa cieplnego

wymiana cieplna

efekt Mpemby

opór cieplny

Przypisy

Obliczanie współczynnika przenikania ciepła "U" przegrody budowlanej. [dostęp 2010-10-24].
Silver - online catalogue source, sources, small quantity and quantities from Goodfellow (ang.). [dostęp 2011-03-22].
Laboratorium materiałów konstrukcyjnych i Ekspoatacyjnych - P.Wr. - WME Wyznaczanie współczynnika przewodzenia ciepła (pol.). [dostęp 2011-03-22].
metale.pl O metalach - miedź (pol.). [dostęp 2011-03-22].
WebElements Periodic Table of the Elements (ang.). [dostęp 2011-03-22].
Thermal Conductivity Measurement (ang.). [dostęp 2011-03-22].
Thermal Properties : Silica Aerogels (ang.). [dostęp 2011-03-22].