Kondüksiyon

Kondüksiyon, maddenin atomları veya molekülleri arasındaki etkileşim yoluyla termal enerjinin bir noktadan diğerine aktarıldığı bir ısı aktarım mekanizmasıdır. Kondüksiyon; katılar, sıvılar ve gazlarda meydana gelir.

Kondüksiyon sırasında maddede hiçbir bulk hareketi gerçekleşmez. Gazlar ısıyı, enerji yüklü moleküllerin doğrudan çarpışmasıyla aktarır ve seyreltik ortam olmaları nedeniyle termal iletkenlikleri katılara kıyasla daha düşüktür. Sıvılardaki enerji kondüksiyonu, gazlardakiyle aynı şekilde gerçekleşir ancak süreç biraz daha karmaşıktır. Çünkü moleküller birbirine daha yakındır ve moleküler kuvvet alanları, çarpışma sürecindeki enerji alışverişine güçlü bir şekilde etki eder. Ametal katılar, ısıyı kafes titreşimleri yoluyla aktarır; bu nedenle ısı yayılırken ortamda bir hareket meydana gelmez. Metaller, termal enerji taşıyan serbest elektronlara sahip oldukları için normal sıcaklıklarda ametallere kıyasla daha iyi iletkenlerdir.

Kondüksiyonla ısı aktarımı, ısı kondüksiyonu hızının Q_kondüksiyon ısı aktarım alanı (A) ve sıcaklık gradyanıyla (dT/dx) orantılı olduğunu bildiren Fourier kanununa uygundur:

Q_kondüksiyon = - K A (dT/dx)

Burada, termal iletkenlik K bir malzemenin ısı iletme yeteneğini ölçer. K birimleri W/m.ºC veya (Btu/s)/in.ºF'dir. Aşağıda gösterilen düzlemsel katman için ısı kondüksiyonu hızı şu şekilde hesaplanır:

Q_kondüksiyon = - K A ( T_H - T_C )/L

Aşağıdaki şekilde sıvılar, ametal katılar ve saf metallerin normal sıcaklık ve basınç altındaki termal iletkenlik aralık değerleri gösterilmektedir.