Przewodność cieplna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Przewodność cieplna (właściwa), przewodnictwo cieplne (właściwe), współczynnik przewodzenia ciepła, współczynnik przewodności cieplnej, współczynnik przewodnictwa cieplnego (symbol λ lub k) – zdolność substancji do przewodzenia ciepła. W tych samych warunkach więcej ciepła przepłynie przez substancję o większej przewodności cieplnej.

Definicja[edytuj | edytuj kod]

Dla ciała o kształcie prostopadłościanu przewodzącego ciepło w warunkach stanu stabilnego (ustalonego), które stanowi przegrodę dla przepływu ciepła, ilość przekazanej energii jest zależna od substancji, proporcjonalna do powierzchni przekroju poprzecznego przegrody, różnicy temperatur oraz czasu przepływu ciepła i odwrotnie proporcjonalna do grubości przegrody:

Q = \lambda \frac {S \Delta T t} d

Z powyższego wynika:

\lambda=\frac Q t \frac{d}{S \Delta T}

gdzie:

Q – ilość ciepła przepływającego przez ciało
λ – współczynnik przewodnictwa cieplnego
S – pole przekroju przez który przepływa ciepło
t – czas przepływu
ΔT – różnica temperatur w kierunku przewodzenia ciepła
d – grubość przegrody.

Jednostką współczynnika przewodzenia ciepła jest w układzie SI J/(m·s·K) = W·m−1·K−1 (wat na metr kelwin), czyli w jednostkach podstawowych SI kg·m/(s³·K)

Właściwości[edytuj | edytuj kod]

Przewodność cieplna jest wielkością charakterystyczną substancji w danym stanie skupienia i jego fazie. Dla substancji niejednorodnych jest zależna od ich budowy, porowatości itp. Dla małych zakresów temperatur w technice przyjmuje się, że przewodność cieplna nie zależy od temperatury. W rzeczywistości przewodność cieplna zależy od temperatury. Substancjami najlepiej przewodzącymi ciepło są metale, najsłabiej gazy.

Zakres stosowania[edytuj | edytuj kod]

Wyżej wymienione wzory są prawdziwe dla wymiany cieplnej odbywającej się tylko przez przewodzenie ciepła, kiedy nie występuje ani promieniowanie cieplne, ani konwekcja, które nie są proporcjonalne do różnicy temperatur, natomiast zależą od innych parametrów fizycznych ciał. W technice, szczególnie w budownictwie, model ten przyjmuje się dla przegród cieplnych w budowlach, w których oprócz przewodnictwa zachodzi na ich granicy konwekcja i promieniowanie.

Przykładowe wartości[1][edytuj | edytuj kod]

materiał przewodność cieplna
W/(m·K)
grafen 4840–5300
diament 900–2320
srebro 429[2]
miedź 370; 375[3]; 397[4]; 400[5]
złoto 317
stopy aluminium 200
mosiądz 110[6]
nikiel 90,7
stal 58
żelbet 1,7
cegła 0,8
woda 0,6[7]
gips 0,51
drewno 0,2
wełna szklana 0,030–0,042
wełna skalna 0,035–0,045
celuloza 0,039[8]
styropian EPS 0,036
polistyren ekstrudowany XPS 0,035
pianka poliuretanowa bez osłony 0,035
pianka poliuretanowa w szczelnej osłonie 0,025
powietrze (nieruchome) 0,025
aerożel 0,017[9]

UWAGA: Podane współczynniki przewodności cieplnej obowiązują dla temperatury 20 °C i wilgotności względnej 50%.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy