fluxul de căldură 1

fluxul de căldură

Cantitatea de căldură care trece printr-o suprafață dată într-o unitate de timp se numește wați Q. flux de căldură.

Cantitatea de căldură pe unitatea de suprafață pe unitatea de timp se numește densitatea fluxului de căldură și fluxul de căldură specific și caracterizează intensitatea schimbului de căldură.

Q Densitatea fluxului de căldură. direcționat de-a lungul normalei la suprafețele izoterme într-o direcție opusă gradientul de temperatură, adică. e. în direcția de scăderea temperaturii.

Dacă cunoscut q distribuția pe suprafață F. cantitatea totală de căldură Qτ. a trecut prin suprafața în timpul τ. acolo de ecuația:

și fluxul de căldură:

Dacă valoarea lui q este constantă pe suprafața în cauză, atunci:

legea lui Fourier

Această lege stabilește fluxul termic la transferul de căldură prin conducție. . Om de știință franceză Zh B. Fure stabilit în 1807, că densitatea fluxului de căldură prin suprafața izolată este proporțională cu gradientul de temperatură:

Semnul minus (9.6) indică faptul că fluxul termic este îndreptat într-o direcție opusă gradientul de temperatură (vezi. Fig. 9.1.).

Densitatea fluxului de căldură într-o direcție arbitrară l reprezintă proiecția această direcție a fluxului de căldură în direcția normală:

coeficient de conductivitate termică

Coeficientul X. W / (m · K) în ecuația legea lui Fourier este numeric egală cu densitatea fluxului de căldură atunci când temperatura unui Kelvin (grade) pe unitatea de lungime. Coeficientul de conductivitate termică a diferitelor substanțe depind de proprietățile lor fizice. Pentru o anumită valoare a conductivității termice a corpului depinde de structura corpului, greutatea volumică, conținutul de umiditate, compoziția chimică, presiunea și temperatura. În calculele de inginerie valoarea λ este luat din tabelele de căutare, trebuie să se asigure în plus că condițiile pentru care este dată în valoarea de masă a conductivității termice, condițiile corespund sarcinii calculate.

În particular conductivitatea termică depinde puternic de temperatură. Pentru majoritatea materialelor, așa cum arată experiența, această relație poate fi exprimată ca o formulă lineară:

unde λo - conductivitate termică la 0 ° C;

β - coeficientul de temperatură.

Coeficientul de conductivitate termică a gazelor. în special de vapori este puternic dependentă de presiune. Valoarea numerică a conductivității termice pentru diverse materiale variază într-o gamă foarte largă - de la 425 W / (m · K) argintului, la valori de ordinul a 0,01 W / (m · K) a gazului. Acest lucru se datorează faptului că conductivitatea termică a mecanismului de transfer de căldură într-o varietate de medii fizice.

Metalele sunt cele mai importante conductivitatea termică. Conductivitatea termică a metalelor se reduce odată cu creșterea temperaturii și scade drastic în prezența acestor impurități și elemente de aliere. Astfel, conductivitatea termică a cuprului pur este de 390 W / (m · K), și cupru cu urme de arsenic - 140 W / (m · K). Conductivitatea termică a fierului pur de 70 W / (m · K), oțel cu 0,5% carbon - 50 W / (mK), din oțel inoxidabil, cu 18% crom și 9% nichel - numai 16 W / (m · K).

Dependența conductivitatea termică a unor metale asupra temperaturii este prezentată în Fig. 9.2.

Gazele au o conductivitate termică redusă (de ordinul a 0,01. 1 W / (m · K)), care crește puternic odată cu creșterea temperaturii.

Conductivitatea termică a lichidelor se deteriorează cu creșterea temperaturii. Excepțiile sunt apă și glicerol. În general, conductivitatea termică a fluidelor picaturii (apa, ulei, glicerină) este mai mare decât gazul, dar mai mică decât solidele, se situează în intervalul 0.1-0.7 W / (m · K).

Fig. 9.2. Efectul temperaturii asupra coeficientului de conductivitate termică a metalelor