Коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплопроводности есть физический параметр вещества, характеризующий его способность проводить теплоту

Коэффициент теплопроводности 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 может быть при­нята линейной:

,

где – коэффициент теплопроводности при температуре 0°С;

t – температура, °С;

b – температурный коэффициент, определяемый опытным путем.

Лучшими проводниками теплоты являются металлы, у которых 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 ( = 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). Значительное влияние на коэф­фициенты теплопроводности пористых материалов оказывают га­зы, заполняющие поры и обладающие весьма малыми коэффициен­тами теплопроводности по сравнению с коэффициен­тами теплопроводности твердых компонентов. Уве­личение коэффициен­тов теплопроводности пористых материалов при повышении температуры объ­ясняется значительным возрастанием лучистого теплообмена между поверхностями твердого «скелета» пор через разделяющие их воздушные ячейки. Роль конвекции в росте коэффициен­та теплопроводности возрастает с увеличением размеров воздушных включений в материал. 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 коэффициен­т теплопроводности оказывает влажность вещества. Опыты показывают, что с увеличением влажности материала коэффициент теплопроводности 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). Исключением является вода: с увеличе­нием температуры от 0°С до 127°С коэффициент теплопроводности повышается, а при дальнейшем возрастании температуры – умень­шается. От давления коэффициент теплопроводности капельных жидкостей практически не за­висит.

Коэффициенты теплопроводности газов изменяются от 0,05 до 0,6 Вт/(м град); при повышении темпера­туры они возрастают, а от давления практически не зависят.

Числовые значения коэффициентов теплопроводности при раз­личных температурах для расчетов берутся из справочных таб­лиц.