Opredelitev toplotna prevodnost

Prevodnost je lastnost, ki jo imajo elementi, ki so prevodni . To je ime tistih materialov, ki lahko prenašajo elektriko ali toploto .

Toplotna prevodnost

Ko material dopušča, da električna energija prehaja skozi sam po sebi, naj bi imela električno prevodnost . Po drugi strani pa, če omogoča prehod toplote, se imenuje toplotna prevodnost .

Zato je mogoče navesti, da je toplotna prevodnost lastnost tistih elementov, ki omogočajo prenos toplote . Ta fizikalna lastnost pomeni, da, kadar ima material toplotno prevodnost, toplota prehaja iz telesa višje temperature v nivo nižje temperature, ki je v stiku z njim.

Ta prenos toplote vključuje izmenjavo notranje energije (ki združuje potencialno energijo in kinetično energijo ) elektronov, atomov in molekul. Višja kot je toplotna prevodnost, boljša je toplotna prevodnost. Obratna lastnost je toplotna upornost, ki kaže, da je nižja toplotna prevodnost, več toplotne izolacije (več upora).

Glede na potencialno energijo lahko rečemo, da je mehanska energija povezana z lokacijo telesa v polju sile (v tem primeru govorimo o elektrostatični ali gravitacijski energiji, med drugim) ali o prisotnosti polje sil znotraj samega telesa (v tem primeru bi bila energija elastična ). Z drugimi besedami, potencialna energija je rezultat sistema sil, ki vplivajo na določeno telo, ki je konzervativno, to je, da je njegovo celotno delo na delcu nič.

Kinetična energija telesa je po drugi strani tisto, kar ima zaradi svojega gibanja . Gre za delo, ki je potrebno za dosego njegovega pospeševanja, začenši od počitka do določene hitrosti. Ko telo doseže to energijo skozi pospešek, ga ohranja, če ne spremeni svoje hitrosti. Za vrnitev v stanje mirovanja je potrebno opraviti negativno delo z enako velikostjo.

Pri segrevanju snovi se poveča povprečna kinetična energija njegovih molekul, s čimer se poveča njegova stopnja agitacije. Na molekularni ravni se toplotna prevodnost zgodi, ker molekule medsebojno vplivajo in izmenjujejo kinetično energijo brez globalnih premikov snovi . Omeniti je treba, da je na makroskopski ravni mogoče ta fenomen modelirati s Fourierjevim zakonom .

Fourierov zakon navaja, da toplotna prevodnost nosi sorazmeren tok s prevajanjem prenosa toplote (proces, po katerem se toplota širi v različnih medijih), v izotropnem mediju (prostor, v katerem fizične lastnosti niso vezane) v smeri, v kateri se pregledajo), ki je sorazmerna in nasproti temperaturnemu gradientu v tej smeri.

Formula Fourierjevega zakona določa, da je toplotni tok, ki se pojavi na dani površini, izmerjen z dano enoto, enak toplotni prevodnosti s temperaturnim gradientom znotraj materiala, ki se pomnoži s -1 .

Kovine so dobri toplotni prevodniki: zato se uporabljajo v teh industrijskih postopkih, kjer se poskuša čim bolj povečati prenos toplote. Drugi materiali, kot so steklena vlakna, imajo tako nizko toplotno prevodnost, da se uporabljajo kot izolatorji.

Kapaciteta toplotne prevodnosti je prikazana s količino, poznano kot koeficient toplotne prevodnosti . Ta koeficient v mednarodnem sistemu enot je izražen v vatih / (meter x kelvin) . Lahko se izrazi tudi v BTU / uro (x x foot x Fahrenheit) v anglosaksonskem sistemu in v kilokalorijah / (uro x meter x kelvin) v tehničnem sistemu.

Priporočena