Коэффициент температуропроводности
Энергетическая форма записи закона Фурье.
Коэффициент температуропроводности а, [м2/с] – физическая характеристика вещества, которая определяется экспериментально и приводится в справочных таблицах.
Коэффициент температуропроводности а, характеризует теплоинерционные свойства вещества или другими словами характеризует скорость изменения температуры тела во времени. Скорость изменения температуры ~ а, прямо пропорциональна коэффициенту температуропроводности. Т.о. коэффициент температуропроводности характеризует только нестационарные процессы.
Коэффициент температуропроводности связан с другими физическими характеристиками вещества, следующими соотношениями:
; ,
где с – удельная массовая теплоемкость, Дж/(кг·град); - удельная объемная теплоемкость, Дж/(м3·град); ρ – плотность, кг/м3; λ – коэффициент теплопроводности Вт/(м·град);.
Для твердых тел, обладающим малым коэффициентом температурного расширения .
Для газов, у которых теплоемкость зависит от вида процесса, естественно, и коэффициент температуропроводности является функцией процесса:
— для изохорного процесса v=const: ;
— для изобарного процесса p=const: .
Порядок величины коэффициента температуропроводности можно характеризовать следующими величинами:
а≈ 10-7 м2/с – для тепловой изоляции;
а≈ 10-6 м2/с – для огнеупоров;
а≈ 10-5 м2/с – для стали.
Для представления закона Фурье в энергетической форме заменим λ в классической форме записи закона теплопроводности выражением
или .
Получим
– для изохорных процессов,
где – удельная объемная внутренняя энергия, Дж/м3;
– для изобарных процессов,
где- удельная объемная энтальпия, Дж/м3.
Для твердых тел энергетическая форма записи закона Фурье имеет вид: