Коэффициент теплопроводности.

Коэффициент теплопроводности λ есть физический параметр вещества, характеризующий его способность проводить теплоту. Размерность коэффициента теплопроводности определяется из уравнения (1-8):

= Вт/ (м∙град) .

Числовое значение коэффициента теплопроводности определяет количество теплоты, проходящей через единицу изотермической поверхности в единицу времени, при условии, что температурный градиент равен единице (grad t = 1). Коэффициент теплопроводно­сти зависит от давления и температуры. Для большинства веществ коэффициенты теплопроводности определяются опытным путем и для технических расчетов берутся из справочных таблиц.

Как показывают опыты, для многих материалов зависимость коэффициента теплопроводности от температуры в не слишком широком температурном интервале может быть при­нята линейной:

λ = λ ₀(1 + bt),

где λ₀— коэффициент теплопроводности при температуре 0 °С; t — температура в градусах Цельсия; b — температурный коэффициент, определяемый опытным путем.

Лучшими проводниками теплоты являются металлы, у которых значение λ изменяется от 3 до 418 Вт/м∙град. Коэффициенты теплопроводно­сти чистых металлов, за исключением алюминия, с возрастанием температуры убывают. Теплоту в металлах переносят главным обра­зом свободные электроны. Самым теплопроводным металлом яв­ляется чистое серебро (λ = 418 Вт/м∙град).

Коэффициенты теплопроводности теплоизоляционных и строи­тельных материалов, имеющих пористую структуру, при повышении температуры возрастают по линейному закону и изменяются в пре­делах от 0,02 до 3,0 Вт/м∙град. Существенное влияние на значения коэф­фициентов теплопроводности пористых материалов оказывают га­зы, заполняющие поры и обладающие весьма малыми коэффициен­тами теплопроводности по сравнению с λ твердых компонентов. Уве­личение λ пористых материалов при повышении температуры объ­ясняется значительным возрастанием лучистого теплообмена между поверхностями твердого «скелета» пор через разделяющие их воздушные ячейки. Роль конвекции в росте λ возрастает с увеличением размеров воздушных включений в материале. Поэтому, эффективный коэффициент теплопроводности пористых тел имеет сложную при­роду и является условной величиной. Эта условная величина имеет смысл коэффициента теплопроводности некоторого однородного тела, через которое при одинаковой форме, размерах и температуре на границах проходит то же количество тепла, что и через данное по­ристое тело.

Большое влияние на значение λ оказывает влажность вещества. Опыты показывают, что с увеличением влажности материала коэффициент λ значительно возрастает. Кроме того, чем выше объемная плотность материала, тем меньше он имеет пор и тем выше его коэффициент теплопроводности.

Коэффициенты теплопроводности большинства капельных жид­костей с повышением температуры убывают. Они лежат в пределах от 0,08 до 0,65 Вт/м∙град. Вода является исключением: с увеличе­нием температуры от 0 °С до 127 °С коэффициент теплопроводности повышается, а при дальнейшем возрастании температуры - умень­шается. При повышении давления λ капельных жидкостей несколько возрастает.

Коэффициенты теплопроводности газов при повышении темпера­туры возрастают. Опыты показывают, что λ газов изменяется от 0,05 до 0,6 Вт/м∙град. От давления коэффициенты теплопроводности газов практически не зависят.

Для теплофизических расчетов значения коэффициентов теплопроводности при раз­личных температурах берутся из справочных таб­лиц.