Теплопроводность

см. Теплота.

один из видов переноса теплоты (энергии теплового движения микрочастиц) от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры. При Т. перенос энергии в теле осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц (молекул, атомов, электронов), обладающих большей энергией, частицам с меньшей энергией. Если относительное изменение температуры Т на расстоянии средней длины свободного пробега (См. Длина свободного пробега) частиц l мало, то выполняется основной закон Т. (закон Фурье): плотность теплового потока (См. Тепловой поток) q пропорциональна Градиенту температуры grad T, то есть

где λ — коэффициент Т., или просто Т., не зависит от grad T [λ зависит от агрегатного состояния вещества (см. табл.), его атомно-молекулярного строения, температуры и давления, состава (в случае смеси или раствора) и т. д.].

Значения коэффициента теплопроводности λ для некоторых газов, жидкостей и твёрдых тел при атмосферном давлении

------------------------------------------------------------------------------------------------

| Вещество    | t, ° C | λ, вт/(м×К)       |

|----------------------------------------------------------------------------------------------|

| Газы    | 0      | 0,1655 0,1411   |

| Водород      | 0      | 0,0239 0,0237   |

| Гелий          | 0      | 0,0226      |

| Кислород     | -3     | 429   |

| Азот    | 4      | 403   |

| Воздух        | 0      | 86,5  |

| Металлы      | 0      | 68,2  |

| Серебро      | 0      | 35,6  |

| Медь   | 0      | 7,82  |

| Железо        | 0      | 0,599        |

| Олово  | 0      | 0,190        |

| Свинец        | 20     | 0,167        |

| Жидкости    | 16     | 0,158        |

| Ртуть          | 20     | 6,9    |

| Вода           | 22,5  | 4,6    |

| Ацетон        | 0      | 0,4—1 0,16—   |

| Этиловый спирт   | 0      | 0,25 0,12   |

| Бензол        | 18     |         |

| Минералы и материалы       | 18     |         |

| Хлорид натрия     | 18     |         |

| Турмалин    |         |         |

| Стекло |         |         |

| Дерево        |         |         |

| Асбест        |         |         |

------------------------------------------------------------------------------------------------

Отклонения от закона Фурье могут появиться при очень больших значениях grad T (например, в сильных ударных волнах (См. Ударная волна)), при низких температурах (См. Низкие температуры) (для жидкого гелия Не II) и при высоких температурах порядка десятков и сотен тысяч градусов, когда в газах перенос энергии осуществляется не только в результате межатомных столкновений, но в основном за счёт излучения (лучистая Т.). В разреженных газах, когда l сравнимо с расстоянием L между стенками, ограничивающими объём газа, молекулы чаще сталкиваются со стенками, чем между собой. При этом нарушается условие применимости закона Фурье и само понятие локальной температуры газа теряет смысл. В этом случае рассматривают не процесс Т. в газе, а теплообмен между телами, находящимися в газовой среде. Процесс переноса теплоты —Т. — в сплошной среде описывается Теплопроводности уравнением.

Для идеального газа (См. Идеальный газ), состоящего из твёрдых сферических молекул диаметром d,согласно кинетической теории газов (См. Кинетическая теория газов), справедливо следующее выражение для (при

где ρ — плотность газа, c_v— теплоёмкость единицы массы газа при постоянном объёме V, v̅ — средняя скорость движения молекул. Поскольку J пропорциональна 1/р, а ρ Теплопроводность р (р— давление газа), то Т. такого газа не зависит от давления. Кроме того, коэффициент Т. λ и вязкости μ связаны соотношением:

,

где γ = ср/c_v, ср— теплоёмкость при постоянном давлении. В реальных газах (См. Реальный газ)коэффициент Т. — довольно сложная функция температуры и давления, причём с ростом Т и р значение λ возрастает. Для газовых смесей λможет быть как больше, так и меньше коэффициента Т. компонентов смеси, то есть Т. — нелинейная функция состава.

В плотных газах и жидкостях среднее расстояние между молекулами сравнимо с размерами самих молекул, а кинетическая энергия движения молекул того же порядка, что и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. В связи с этим перенос энергии столкновениями происходит значительно интенсивнее, чем в разреженных газах, и скорость передачи энергии молекул от горячих изотермических слоев жидкости к более холодным близка к скорости распространения малых возмущений давления, равной скорости звука, т. е. u_s — скорость звука в жидкости, — среднее расстояние между молекулами. Эта формула лучше всего выполняется для одноатомных жидкостей. Как правило, λ жидкостей убывает с ростом Ти слабо возрастает с ростом р. Т. твёрдых тел имеет различную природу в зависимости от типа твёрдого тела. В диэлектриках (См. Диэлектрики), не имеющих свободных электрических зарядов, перенос энергии теплового движения осуществляется Фононами — квазичастицами, квантами упругих колебаний атомов кристалла (см. Колебания кристаллической решётки, Квазичастицы). У твёрдых диэлектриков , где с — теплоёмкость диэлектрика, совпадающая с теплоёмкостью газа фононов, v̅ — средняя скорость движения фононов, приблизительно равная скорости звука, l — следствие рассеяния фононов на фононах, на дефектах кристаллической решётки (в частности, на границах кристаллитов и на границе образца). Температурная зависимость л. определяется зависимостью от температуры с и l. При высоких температурах (T>> Θ_D, где Θ_D — Дебая температура) главным механизмом, ограничивающим l, служит фонон-фононное рассеяние, связанное с ангармонизмом колебаний атомов кристалла. фонон-фононный механизм теплосопротивления (1/λ — коэффициент теплосопротивления) возможен только благодаря процессам переброса (см. Твёрдое тело), в результате которых происходит торможение потока фононов. Чем Т выше, тем с большей вероятностью осуществляются процессы переброса, а l уменьшается: при T >> Θ_D l Теплопроводность 1/Tи, следовательно, λ Теплопроводность 1/T, так как с в этих условиях слабо зависит от Т. С уменьшением Т (при T<>_D) длина свободного пробега, определяемая фонон-фононным рассеянием, резко растет (R). Теплоёмкость при T <>_D убывает Теплопроводность Т³ благодаря чему λ при понижении температуры проходит через максимум. Температура, при которой λ имеет максимум, определяется из равенства l(T) R.

Т. металлов определяется движением и взаимодействием носителей тока — электронов проводимости. В общем случае для металла коэффициент Т. равен сумме решёточной фононной λ_реш и электронной λ_э составляющих: λ = λ_э + λ_реш, причём при обычных температурах, как правило, λ_э ≥ λ_реш. В процессе теплопроводности каждый электрон переносит при наличии градиента температуры энергию kT, благодаря чему отношение электронной части коэффициента Т. λ_э, к электрической проводимости σ в широком интервале температур пропорционально температуре (Видемана - Франца закон):

где k — Больцмана постоянная, е — заряд электрона. В связи с тем, что у большинства металлов λ_реш ≤ λ_э, в законе Видемана — Франца можно с хорошей точностью заменить λ_э на λ. Обнаруженные отклонения от равенства (3) нашли своё объяснение в неупругости столкновений электронов. У полуметаллов Bi и Sb λ_реш сравнима с λ_э, что связано у них с малостью числа свободных электронов.

Явление переноса теплоты в полупроводниках (См. Полупроводники) сложнее, чем в диэлектриках и металлах, во-первых, в связи с тем, что для них существенны обе составляющие Т. (λ_э и λ_реш), а, во-вторых, в связи со значительным влиянием на коэффициент Т. примесей, процессов биполярной диффузии, переноса Экситонов и др. факторов.

Влияние давления на λ твёрдых тел с хорошей точностью выражается линейной зависимостью λ от р, причём у многих металлов и минералов λ растет с ростом р.

Лит.: Лыков А. В., Теория теплопроводности, М., 1967; Рейф Ф., Статистическая физика, пер. с англ., М., 1972 (Берклеевский курс физики, т. 5); Робертс Дж., Теплота и термодинамика, пер. с англ., М.—Л., 1950; Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961; 3айман Дж., Принципы теории твердого тела, пер. с англ., М., 1966; Киттель Ч., Элементарная физика твердого тела, пер. с англ., М., 1965; Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П., Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, 2 изд., М., 1966.

С. П. Малышенко.

1. теплопрово́дность;
2. теплопрово́дности;
3. теплопрово́дности;
4. теплопрово́дностей;
5. теплопрово́дности;
6. теплопрово́дностям;
7. теплопрово́дность;
8. теплопрово́дности;
9. теплопрово́дностью;
10. теплопрово́дностями;
11. теплопрово́дности;
12. теплопрово́дностях.

ТЕПЛОПРОВО́ДНОСТЬ, -и, жен. (спец.). Свойство передавать теплоту от нагретых участков к более холодным.

-и, ж. физ.

Свойство тел передавать теплоту от более нагретых мест к менее нагретым, обусловленное тепловым движением атомов (молекул) тела и их взаимодействием.

Теплопроводность керамики. Коэффициент теплопроводности.

ТЕПЛОПРОВО́ДНОСТЬ, теплопроводности, мн. нет, жен. (физ.). Свойство тел распространять тепло от более нагретых частей к менее нагретым. Коэффициент теплопроводности.

ж.

Свойство тел передавать тепло I 1., основанное на теплообмене между атомами и молекулами тела.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ - перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Обычно количество переносимой энергии, определяемое как плотность теплового потока, пропорционально градиенту температуры (закон Фурье). Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом теплопроводности.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, процесс переноса энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Плотность теплового потока, обусловленного теплопроводностью, пропорциональна градиенту температуры; коэффициент пропорциональности называется коэффициентом теплопроводности [измеряется в Дж(К?м)]. Высоким коэффициентом теплопроводности обладают металлы, низким - газы (что используется в теплоизолирующих целях, например в двойных оконных рамах).

Теплопроводность - способность материала передавать тепло от одной своей части к другой в силу теплового движения молекул. Передача тепла в материале осуществляется кондукцией (путем контакта частиц материала), конвекцией (движением воздуха или другого газа в порах материала) и лучеиспусканием. Размерность теплопроводности Вт/мК.Источник: Словарь архитектурно-строительных терминов

теплообмен, при котором перенос теплоты в неравномерно нагретой среде имеет атомно-молекулярный характер

(Болгарский язык; Български) — топлопроводност

(Чешский язык; Čeština) — tepelná vodivost

(Немецкий язык; Deutsch) — Wärmeleitfähigkeit; Wärmeleitung

(Венгерский язык; Magyar) — hővezetőképesség

(Монгольский язык) — дулаан дамжуулах чанар

(Польский язык; Polska) — przewodność cieplna

(Румынский язык; Român) — conductivitate termică

(Сербско-хорватский язык; Српски језик; Hrvatski jezik) — provodenje toplote; toplotna kondukcija

(Испанский язык; Español) — conductividad térmica

(Английский язык; English) — thermal [heat] conductivity

(Французский язык; Français) — conductibilité calorifique; conductibilité thermique

Источник: Терминологический словарь по строительству на 12 языках

процесс распространения тепла в телах, происходящий без перемещения вещества.

Источник: Справочник дорожных терминов
свойство материала конструкции переносить теплоту под действием разности (градиента) температур на ее поверхностях. (Смотри: МГСН 2.01-99. Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению.)Источник:"Дом: Строительная терминология", М.: Бук-пресс, 2006.

жен.;
физ. heat/thermal conductivityтеплопроводн|ость - ж. физ. thermal conductivity;
~ый физ. heat-conducting.

thermal conductance, conductance, heat conduction, thermal conduction, conduction

f.heat conductivity, thermal conductivity, heat conduction

теплопроводность ж физ. Wärmeleitfähigkeit f

ж физ.

Wärmeleitfähigkeit f

ж. физ.

conductibilité f de la chaleur

ж. физ.

termoconductividad f, conductibilidad (conductividad) del calor

ж.

conduttivita termica

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

один из видов переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию темп-ры. При Т. перенос энергии осуществляется в результате непосредств. передачи энергии от ч-ц (молекул, атомов, эл-нов), обладающих большей энергией, ч-цам с меньшей энергией. Если относит. изменение темп-ры Т на расстоянии ср. длины свободного пробега ч-ц l мало, то выполняется осн. закон Т. (закон Фурье): плотность теплового потока q пропорциональна градиенту темп-ры grad Т:

где l — коэфф. Т., или просто Т., не зависит от grad Т (l зависит от агрегатного состояния в-ва, его атомно-молекулярного строения, темп-ры, давления, состава и т. д.).

Отклонения от закона Фурье могут появиться при очень больших значениях grad Т (напр., в сильных ударных волнах), при низких температурах (для жидкого Не II) и при темп-рах =104—105 К, когда в газах перенос энергии осуществляется не только в результате межатомных столкновений, но в основном за счёт излучения (лучистая Т.). В разреженных газах, когда l сравнимо с расстоянием L между стенками, ограничивающими объём газа, молекулы чаще сталкиваются со стенками, чем между собой. При этом нарушается условие применимости закона Фурье и само понятие локальной темп-ры газа теряет смысл. В этом случае рассматривают не процесс Т. в газе, а теплообмен между телами, находящимися в газовой среде. Процесс Т. в сплошной среде описывается теплопроводности уравнением. Для идеального газа, состоящего из тв. сферич. молекул диаметром d, согласно кинетической теории газов, справедливо следующее выражение для l

где r — плотность газа, cV — теплоёмкость единицы массы газа при пост. объёме V, v — ср. скорость движения молекул. Поскольку l пропорциональна 1/р, а r= р (р — давление газа), то Т. такого газа не зависит от р. Кроме того, коэффициенты Т. l и вязкости h связаны соотношением: l=5/2hcV. В случае газа, состоящего из многоатомных молекул, существенный вклад в К вносят внутр. степени свободы молекул, что учитывает соотношение:

l=hcV((9g-5)/4),

где g=cp/cV, cp — теплоёмкость при постоянном р. В реальных газах Т.— довольно сложная ф-ция Т и р, причём с ростом Т и р значение l возрастает. Для газовых смесей l может быть как больше, так и меньше Я компонентов смеси, т. е. Т.— нелинейная ф-ция состава.

В плотных газах и жидкостях ср. расстояние между молекулами сравнимо с размерами самих молекул, а кинетич. энергия движения молекул того же порядка, что и потенц. энергия межмолекулярного взаимодействия. В связи с этим перенос энергии столкновениями происходит значительно интенсивнее, чем в разреженных газах, и скорость передачи энергии молекул от горячих изотермич. слоев жидкости к более холодным близка к скорости распространения малых возмущений р, равной скорости звука, т. е. l=rcVusL, где us — скорость звука в жидкости, L — ср. расстояние между молекулами. Эта ф-ла лучше всего выполняется для одноатомных жидкостей. Как правило, Я жидкостей убывает с ростом Т и слабо возрастает с ростом р.

Т. тв. тел имеет разл. природу в зависимости от типа тв. тела. В диэлектриках, не имеющих свободных электрич. зарядов, перенос энергии теплового движения осуществляется фононами. У тв. диэлектриков l»cvl, где с — теплоёмкость диэлектрика, совпадающая с теплоёмкостью газа фононов, v= — ср. скорость фононов, приблизительно равная скорости звука, l= — ср. длина свободного пробега фононов. Существование определённого конечного значения l=— следствие рассеяния фононов на фононах, на дефектах крист. решётки (в частности, на границах кристаллитов и на границе образца). Температурная зависимость К определяется зависимостью от темп-ры с и l=.

Т. металлов определяется движением и вз-ствием носителей тока -эл-нов проводимости. В общем случае для металла l=lэ+lреш, где lреш и lэ — решёточная фононная и электронная составляющие, причём при обычных темп-рах, как правило, lэ->lреш. В процессе Т. каждый эл-н переносит при наличии grad Г энергию kТ, благодаря чему отношение lэ к электрич. проводимости s в широком интервале темп-р пропорционально Т (Видемана — Франца закон):

где е — заряд эл-на. В связи с тем, что у большинства металлов lреш<-lэ, в (3) можно с хорошей точностью заменить lэ на l. Обнаруженные отклонения от равенства (3) нашли свое' объяснение в неупругости столкновений эл-нов. У полуметаллов Bi и Sb lреш сравнима с lэ, что связано с малостью числа свободных эл-нов в них. Явление переноса теплоты в полупроводниках сложнее, чем в диэлектриках и металлах, т. к. для них существенны и lэ, и lреш, а также в связи со значит. влиянием на l примесей, процессов биполярной диффузии, переноса экситонов и др. факторов. Влияние р на l тв. тел с хорошей точностью выражается линейной зависимостью l от р, причём у мн. металлов и минералов Я растёт с ростом р.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, переход тепла с участка тела, имеющего высокую температуру, на участок с низкой температурой. Если один конец металлического стержня поместить в пламя, полученная им тепловая энергия вызывает усиление вибрации молекул в нагреваемом участке. Эти молекулы теснят другие, и так движение передается дальше, пока другой конец стержня не нагреется тоже. Теплопроводность металлического стержня определяется по формуле Н = k(A/l)(T₂ -T₁), где Н - показатель теплопроводности, k - константа, А - площадь поперечного сечения стержня, l - его длина, а Т₂ - T₁ - перепад температур.

перенос теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, обусловленный движением частиц (молекул, атомов, ионов, своб. электронов и др.). При Т. плотность теплового потока q(кол-во теплоты, передаваемое в единицу времени через площадку единичной площади) пропорциональна градиенту т-ры Т(закон Фурье):

q= - l grad T,

где l-коэффициент Т., не зависящий от градиенты т-ры; часто его наз. просто теплопроводностью тела. Для идеального газа, согласно кинетич. теории (см. Газы),

где r-плотность, С _V -> теплоемкость при постоянном объеме, -ср. скорость движения частиц, -длина своб. пробега частиц. Т. к. Т пропорциональна 1/ р, а r~p ( р- давление газа), Т. идеального газа не зависит от р.

Т. реальных тел представляет собой сложную ф-цию т-ры и давления.

См. также Теплообмен.

теплопрово́дность

перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Обычно количество переносимой энергии, определяемое как плотность теплового потока, пропорционально градиенту температуры (закон Фурье). Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом теплопроводности.

* * *

ТЕПЛОПРОВО́ДНОСТЬ, перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Обычно количество переносимой энергии, определяемое как плотность теплового потока, пропорционально градиенту температуры (закон Фурье). Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом теплопроводности.

процесс распространения теплоты от более нагретых элементов тела (г. п., м-ла) к менее нагретым, приводящий к выравниванию температур. Один из видов теплопередачи (наряду с конвективным и лучистым теплообменом), при котором тепловая энергия молекул передается без перемещения вещества. Основной закон Т. состоит в пропорциональности вектора плотности теплового потока Q градиенту температуры t. Для изотропных тел Q = — λ·grad t = — λ(dt/dn)n, где λ — коэф. Т., не зависящий от grad t, a dt/dn означает дифференцирование вдоль внешней нормали п к изотермической поверхности. Единицы измерения λ: в СИ — вт/(м·град); техническая — ккал/(м·ч·град) = 1,163 вт/(м·град). Часто используется обратная величина, называемая удельным тепловым сопротивлением. λ г. п. и м-лов изменяется от 0,1 до 15 ккал/м·ч °С. См. Свойства термические.

горных пород (a.heat condustance of rocks, thermoconductivity of rocks; н.Warmeleitung der Gesteine; ф.conductibilite calorifique des roches; и.conductibilidad del calor de rocas, conducciton del calor de rocas, conductibilidad calorifica de rocas) - свойство г. п. передавать тепло от более нагретых участков к менее нагретым. Т. вычисляют по формуле Фурье:

λ = Q/(dT/dh)st,

измеряя Q - кол-во тепла, прошедшее через слой породы dh за время t при разности темп-р dT на граничных поверхностях слоя породы (s - поверхность слоя породы, через к-рую проходит поток тепла). Наибольшую Т. имеет серебро (λ=310 Вт/м·град), наименьшую - бурый уголь (0,25), у пирита l=38. При увеличении темп-ры Т. породы уменьшается. Кристаллы минералов и слоистые породы анизотропны по Т.: параллельно слоям Т. больше, чем перпендикулярно им. Знание Т. необходимо для расчёта по уравнению теплопроводности распределения и распространения темп-ры в породе.

1) теплообмен, при к-ром перенос энергии в форме теплоты в неравномерно нагретой среде имеет атомно-молекулярный характер (не связан с макроскопич. движением среды). В газах перенос энергии осуществляется хаотически движущимися молекулами, в металлах - в осн. электронами проводимости, в диэлектриках - за счёт связанных колебаний частиц, образующих кристаллич. решётку. Для изотропной среды (см. Изотропия) справедлив закон Фурье, согласно к-рому вектор плотности теплового потока пропорционален и противоположен по направлению градиенту темп-ры.

2) Величина, характеризующая теплопроводящие св-ва материала и входящая в виде коэфф. пропорциональности в закон Фурье. Обозначение - лямбда. Т. зависит от хим. природы среды и её состояния. Единица Т. (в СИ) - Вт/(м*К).

thermal conductance, conductance, heat conduction, thermal conduction, conduction

* * *

(вид теплопередачи) heat conduction; (коэффициент теплопроводности) thermal conductivity

* * *

thermal conductivity

ж.

conducibilità f termica

техн., физ.

теплопрові́дність, -ності

- конвекционная теплопроводность

- удельная теплопроводность

техн., физ.

теплопрові́дність, -ності

- конвекционная теплопроводность

- удельная теплопроводность

перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию темп-ры тела. Обычно кол-во переносимой энергии, определяемое как плотность теплового потока, пропорционально градиенту темп-ры (закон Фурье). Коэф. пропорциональности А, наз. коэф. Т., выражается в Вт/(м*К).