Теплопроводность жидкостей

Основной закон теплопроводности (Фурье). Коэффициент теплопроводности. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Тепловые граничные условия. Теплопроводность при стационарном режиме и граничных условиях первого и третьего рода. Теплопроводность при нестационарном режиме.

 

Перенос теплоты теплопроводностью выражается эмпирическим законом Био-Фурье, согласно которому вектор плотности теплового потока прямо пропорционален градиенту температур: . Знак «-» показывает, что направление теплового потока противоположно направлению градиента температур.

Коэффициент теплопроводности λ – физическая величина, характеризующая способность тел проводить теплоту. Она зависит от химического состава и физического строения вещества, его температуры, влажности и ряда других параметров, характеризующее вещество.

Количественно λ – тепловой поток Q (Вт), проходящий через единицу поверхности A (м2) при единичном градиенте температур (К/м), и имеет размерность λ (: .

Коэффициент теплопроводности имеет максимальное значение для чистых металлов и минимальные для газов.Согласно МКТ теплопроводность в газах обусловлена взаимным обменом энергией при соударении молекул между собой. Молекула, обладающая большей кинетической энергией, ударившись о молекулу с меньшей кинетической энергией, передает последней часть своей энергии, что приводит к выравниванию температуры в газе.

Теплопроводность в газе (как и в жидкости) в чистом виде наблюдается лишь в очень тонких слоях стратифицированной жидкости (более нагретые слои находятся выше). При наличии слоя газа или жидкости конечной толщины обычно возникает конвекция. , где: - средняя скорость перемещения молекул; - средняя длина свободного пробега молекул. - теплоемкость при постоянном объеме; - плотность.

Теплопроводность газов в значительной степени зависит от температуры и лежит в диапазоне: .

При температуре T теплопроводность газов рассчитывается по интерполяционной формуле: , .

Значения для некоторых газов приведены в таблице:

 

газы	,Вт/(м*К)	n
Азот	24,19	0,8
Водород	172,12	0,78
Воздух	24,42	0,82

Теплопроводность жидкостей осуществляется обменом энергией при соударении молекул по типу распространения продольных колебаний.

Теплопроводность жидкостей лежит в диапазоне: иуменьшается с ростом температуры (за исключением воды и глицерина).