Коэффициент теплопроводности

Коэффициент теплопроводности λ характеризует спо­собность данного вещества проводить теплоту.

Численно коэффициент теплопроводно­сти λ=q/gradt равен плотности тепло­вого потока при градиенте температуры 1 К/м.

Ко­эффициент теплопроводности в газах за­висит в основном от скорости движения молекул, которая в свою очередь воз­растает с увеличением температуры и уменьшением массы молекул. Соответственно с возрастанием температуры λ возрастает. Наиболь­шей теплопроводностью обладает легкий газ – водород, гелий. При комнатных условиях коэффициент теплопроводности водоро­да λ ≈ 0,2 Вт/(м К). У более тяжелых газов теплопроводность меньше - у воздуха λ ≈ 0,025 Вт/(м К), у диоксида уг­лерода λ ≈ 0,02 Вт/(м К). λ для газов лежит в диапазоне от 0,006 до 0,6 Вт/(м К). В реальных газах λ также зависит от давления.

Ко­эффициент теплопроводности в металлах. Теплопроводность обес­печивается главным образом за счет теп­лового движения электронов («электрон­ного газа»), которые более чем в 3000 раз легче молекул самого легкого газа - водорода. Соответственно и теп­лопроводность металлов много выше, чем газов. Наибольшим коэффициентом теплопро­водности обладают чистые серебро и медь λ ≈ 400 Вт/(м К). Для углеродистых сталей λ ≈ 50 Вт/(м К).

Ко­эффициент теплопроводности у жидкостей (неметаллов), как правило, меньше 1 (0,07-0,7 Вт/(м-К)). Механизм распространения теплоты в жидкостях можно представить как перенос энергии путем нестройных упругих колебаний. С возрастанием температуры λ уменьшается. Вода является одним из лучших жидких проводников теплоты, для нее λ ≈ 0,6 Вт/(м К). У воды в диапазоне температур от 0 до 127 ⁰С теплопроводность повышается, а при дальнейшем повышении температуры уменьшается. При повышении давления λ возрастает.

Коэффициент теплопроводности неметал­лических твердых материалов обычно ниже 10 Вт/(м К).

Коэффициент теплопроводности теплоизоляторов λ<0,25 Вт/(м К). Пробка, различ­ные волокнистые наполнители типа ваты.

Значительное влияние на коэффициент теплопроводности могут оказывать температу­ра, давление, а у пористых материалов еще и влажность.

Рис. 2.1. Интервалы значений коэффициента теплопроводности различных веществ