Отворите главни мени

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

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 (5th ed.). 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 0-471-22471-5 
  • Halliday, David; Resnick, Robert; & Walker, Jearl (1997). Fundamentals of Physics (5th ed.). John Wiley and Sons, New York ISBN 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