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 Q_{проводимости} пропорциональна площади переноса тепла (A) и температурному градиенту (dT/dx) или:

Q_{проводимости} = - K A (dT/dx)

где K, или теплопроводность, измеряет способность материала к проведению тепла. Единицы измерения K – Вт/мºC или (БТЕ/с)/дюйм.ºF. Для планарного слоя, показанного ниже, скорость теплопроводности задается отношением:

Q_{проводимости} = - K A ( T_H - T_C )/L

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