Коэффициент теплопроводности

Коэффициент теплопроводности является физическим параметром вещества, характеризующим его способность проводить теплоту. Размерность коэффициента теплопроводности определяется из уравнения

Численно коэффициент теплопроводности равен количеству теплоты, проходящему в единицу времени через единицу изотермической поверхности при условии, что градиент температур равен единице. Значения коэффициента теплопроводности для различных веществ берутся из справочных таблиц, построенных на основании экспериментальных данных. Для подавляющего большинства материалов зависимость коэффициента теплопроводности от температуры приближенно можно выразить в виде линейной функции λ = λ₀ (1 + bt), где λ₀ – значение коэффициента теплопроводности при температуре t = 0⁰ С; b – постоянная, определяемая опытным путем.

Наихудшими проводниками теплоты являются газы. Коэффициент теплопроводности газов возрастает с увеличением температуры и составляет 0,005 ÷ 0,5 Следует отметить, что верхнее значение относится к гелию и водороду, коэффициент теплопроводности которых в 5 – 10 раз больше, чем у других газов. Коэффициент теплопроводности воздуха при 0⁰ С равен 0,0244

Для жидкости λ = 0,07 ÷ 0,7 и, как правило, уменьшается с увеличением температуры. Коэффициент теплопроводности воды с увеличением температуры растет до максимального значения 0,7 при t = 120⁰ С и дальше уменьшается.

Наилучшими проводниками теплоты являются металлы, у которых λ = 20 ÷ 418 .Самым теплопроводным металлом является чистое серебро. Для большинства металлов коэффициент теплопроводности с возрастанием температуры убывает и особенно резко при наличии разного рода примесей. В связи с этим коэффициент теплопроводности легированных сталей значительно ниже, чем чистого железа.

Материалы с λ < 0,25 , обычно применяемые для тепловой изоляции, называют теплоизоляционными. Большинство теплоизоляционных и строительных неметаллических материалов имеют пористое строение, что не позволяет рассматривать их как сплошную среду. Коэффициент теплопроводности пористых материалов является условной величиной, характеризующей все три вида переноса теплоты через заполненные газом поры. Поэтому его называют эффективным коэффициентом теплопроводности. Этот коэффициент уменьшается при увеличении объемной плотности материала (массы единицы объема, фактически занятого материалом). Такая зависимость объясняется низким значением коэффициента теплопроводности, заполняющего поры газа. Однако, увеличение размеров пор приводит к ухудшению теплоизоляционных свойств материала за счет конвективных токов. Коэффициент теплопроводности пористых материалов растет при увеличении его температуры, а также с увеличением влажности материала.