Топлотна проводљивост
Топлотна проводљивост је у физици скаларна величина, k, која описује способност супстанције да проводи топлоту. Што је топлотна проводљивост већа, то се већа количина топлоте може пренети кроз исти попречни пресек у истом времену.
ДефиницијаУреди
- Топлотна проводљивост је количина топлоте, Q, која се за време t спроведе кроз супстанцу на растојању L, у правцу нормалном на попречни пресек површине S, услед температурне разлике ΔT, у стационарним условима и када је пренос топлоте узрокован искључиво температурном разликом.
- топлотна проводљивост = количина проведене топлоте × растојање / (површина × температурна разлика)
Топлотна проводљивост материјала зависи од његовог хемијског састава, грађе, агрегатног стања као и температуре. Количина топлоте која се пренесе у јединици времена је зависна од топлотне проводљивости и у диференцијалном облику се може представити
где је:
- dT/dx је градијант температуре
- S површина кроз коју пролази топлота
- k је константа топлотне проводљивости.
Јединица за топлотну проводљивост у СИ систему је - W/(m K) = W m−1 K−1 (ват кроз метар-келвин).
Видеман-Францов законУреди
На основу Видеман-Францовог закона (енгл. Wiedemann-Franz law), добри електрични проводници су и добри топлотни проводници. За метале специфична електрична проводљивост је упоредива са топлотном проводљивошћу:[1]
због тога што су слободни електрони који се налазе у великом броју у неким металима заслужни како за електрични, тако и за топлотни транспорт.
Повезаност са топлотним капацитетомУреди
На основу кинетичке теорије гасова, топлотна проводљивост је повезана са топлотним капацитетом преко законитости[2]:
,
где је волуметријски топлотни капацитет (топлотни капацитет по јединици запремине), је средњи слободни пут носиоца топлоте, а је њихова брзина.
Електронски транспортУреди
У случајевима када су електрони носиоци топлотне енергије, топлотни капацитет је линеаран са температуром, а средњи слободни пут је приближно константан, тако да се добија да топлотна проводљивост линеарно расте са температуром:
Фононски транспортУреди
Када су носиоци топлотне енергије фонони, топлотни капацитет расте кубно са температуром, а средњи слободни пут је приближно константан, тако да топлотна проводљивост расте са температуром по кубном закону:
Списак топлотних проводљивостиУреди
Приближна вредност топлотне проводљивости неких материјала је дат у следећој табели:
материјал |
Топлотна проводљивост W·m−1·K−1 |
---|---|
Дијамант | 1000-2600 |
Сребро | 406 |
Бакар | 385 |
Злато | 320 |
Алуминијум | 205 |
Месинг | 109 |
Платина | 70 |
Челик | 50.2 |
Олово | 34.7 |
Жива | 8.3 |
Кварц | 8 |
Лед | 1.6 |
Стакло | 0.8 |
Вода | 0.6 |
Дрво | 0.04-0.12 |
Вуна | 0.05 |
Стиропор | 0.038 |
Ваздух (300 K, 100 kPa) | 0.026 |
Вакуум (свемир) | 0 |
Види јошУреди
РеференцеУреди
- ^ „Is there a relationship between electrical conductivity and thermal conductivity?”. www.physlink.com. Приступљено 16. 09. 2019.
- ^ „Conduction and thermal conductivity” (PDF).[мртва веза]
ЛитератураУреди
- Callister, William (2003). „Appendix B”. Materials Science and Engineering - An Introduction. John Wiley & Sons, INC. стр. 757. ISBN 978-0-471-22471-6.
- Halliday, David; Resnick, Robert; & Walker, Jearl(1997). Fundamentals of Physics . John Wiley and Sons, INC., NY. ISBN 978-0-471-10558-9..
- Srivastava G. P (1990), "The Physics of Phonons." Adam Hilger, IOP Publishing Ltd, Bristol.
- TM 5-852-6 AFR 88-19, Volume 6 (Army Corp of Engineers publication)
- Bird, R. Byron; Stewart, Warren E.; Lightfoot, Edwin N. (2007), Transport Phenomena (2nd изд.), John Wiley & Sons, Inc., ISBN 978-0-470-11539-8. A standard, modern reference.
- Incropera, Frank P.; DeWitt, David P. (1996), Fundamentals of heat and mass transfer (4th изд.), Wiley, ISBN 0-471-30460-3
- Bejan, Adrian (1993), Heat Transfer, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-50290-1
- Holman, J.P. (1997), Heat Transfer (8th изд.), McGraw Hill, ISBN 0-07-844785-2
- Callister, William D. (2003), „Appendix B”, Materials Science and Engineering - An Introduction, John Wiley & Sons, ISBN 978-0-471-22471-6
- Halliday, David; Resnick, Robert; & Walker, Jearl. Fundamentals of Physics . John Wiley and Sons, New York. 1997. ISBN 978-0-471-10558-9.. An elementary treatment.
- Daniel V. Schroeder (1999), An Introduction to Thermal Physics, Addison Wesley, ISBN 978-0-201-38027-9. A brief, intermediate-level treatment.
- Reif, F. (1965), Fundamentals of Statistical and Thermal Physics, McGraw-Hill. An advanced treatment.
- Balescu, Radu (1975), Equilibrium and Nonequilibrium Statistical Mechanics, John Wiley & Sons, ISBN 978-0-471-04600-4
- Chapman, Sydney; Cowling, T.G. (1970), The Mathematical Theory of Non-Uniform Gases (3rd изд.), Cambridge University Press. A very advanced but classic text on the theory of transport processes in gases.
- Reid, C. R., Prausnitz, J. M., Poling B. E., Properties of gases and liquids, IV edition, Mc Graw-Hill, 1987
- Srivastava G. P (1990), The Physics of Phonons. Adam Hilger, IOP Publishing Ltd, Bristol
Спољашње везеУреди
Топлотна проводљивост na Vikimedijinoj ostavi. |
- Топлотна проводљивост за различите материале.
- Thermopedia THERMAL CONDUCTIVITY
- Contribution of Interionic Forces to the Thermal Conductivity of Dilute Electrolyte Solutions The Journal of Chemical Physics 41, 3924 (1964)
- The importance of Soil Thermal Conductivity for power companies
- Thermal Conductivity of Gas Mixtures in Chemical Equilibrium. II The Journal of Chemical Physics 32, 1005 (1960)