Проводимость

Проводимость представляет собой механизм переноса тепла, в котором термическая энергия переносится от одной точки к другой через взаимодействие между атомами или молекулами материи. Проводимость имеет место в твердых телах, жидкостях и газах.

Проводимость не включает какое-либо объемное движение материи. Газы переносят тепло прямым соударением между энергетическими молекулами и их теплопроводность ниже по сравнению с твердыми телами, так как они представляют собой разреженную среду. Проведение энергии в жидкостях такое же, как и в газах, за исключением того, что ситуация здесь значительно сложнее, так как молекулы располагаются намного ближе друг к другу и поля сил молекулярного взаимодействия оказывают значительное влияние на энергетический обмен в процессе соударений. Неметаллические твердые тела переносят тепло колебаниями кристаллической решетки, поэтому здесь нет места движению среды по мере распространения по ней тепла. Металлы являются лучшими проводниками по сравнению с неметаллами при нормальных температурах, так как они обладают свободными электронами, несущими термическую энергию.

Перенос тепла проводимостью подчиняется закону Фурье, который устанавливает, что скорость проведения тепла Qпроводимости пропорциональна площади переноса тепла (A) и температурному градиенту (dT/dx) или:

Qпроводимости = - K A (dT/dx)

где K или теплопроводность измеряет способность материала к проведению тепла. Единицами величины K являются Вт/м.oC или (БТЕ/с)/дюйм.oF. Для планарного слоя, показанного ниже, скорость теплопроводности задается отношением

Q проводимости = - K A ( T H - T C )/L

На этом рисунке показывается диапазон значений для теплопроводности жидкостей, неметаллических твердых тел и чистых металлов при нормальных температуре и давлении.

Температурная зависимость теплопроводности (K)

Для большинства материалов K меняется вместе с температурой. Коэффициент возрастает с ростом температуры в газах при низких давлениях, но может либо возрастать, либо падать в металлах и жидкостях.

В следующей таблице приводятся значения теплопроводности (в Вт/м.oK) в отношении температур (в oK) для выбранных материалов: