Коэффициенты теплопроводности различных материалов

Каталог

Поддержка

Материал Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К Алебастровые плиты 0,47 Алюминий 230 Асбест (шифер) 0,35 Асбест волокнистый 0,15 Асбестоцемент 1,76 Асбоцементные плиты 0,35 Асфальт 0,72 Асфальт в полах 0,8 Бакелит 0,23 Бетон на каменном щебне 1,3 Бетон на песке 0,7 Бетон пористый 1,4 Бетон сплошной 1,75 Бетон термоизоляционный 0,18 Битум 0,47 Бумага 0,14 Вата минеральная легкая 0,045 Вата минеральная тяжелая 0,055 Вата хлопковая 0,055 Вермикулитовые листы 0,1 Войлок шерстяной 0,045 Гипс строительный 0,35 Глинозем 2,33 Гравий (наполнитель) 0,93 Гранит, базальт 3,5 Грунт 10% воды 1,75 Грунт 20% воды 2,1 Грунт песчаный 1,16 Грунт сухой 0,4 Грунт утрамбованный 1,05 Гудрон 0,3 Древесина — доски 0,15 Древесина — фанера 0,15 Древесина твердых пород 0,2 Древесно-стружечная плита ДСП 0,2 Дюралюминий 160 Железобетон 1,7 Зола древесная 0,15 Известняк 1,7 Известь-песок раствор 0,87 Иней 0,47 Ипорка (вспененная смола) 0,038 Камень 1,4 Картон строительный многослойный 0,13 Картон теплоизолированный БТК-1 0,04 Каучук вспененный 0,03 Каучук натуральный 0,042 Каучук фторированный 0,055 Керамзитобетон 0,2 Кирпич кремнеземный 0,15 Кирпич пустотелый 0,44 Кирпич силикатный 0,81 Кирпич сплошной 0,67 Кирпич шлаковый 0,58 Кремнезистые плиты 0,07 Латунь 110 Лед   0°С 2,21 -20°С 2,44 -60°С 2,91 Материал Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) 0,15 Медь 380 Мипора 0,085 Опилки — засыпка 0,095 Опилки древесные сухие 0,065 ПВХ 0,19 Пенобетон 0,3 Пенопласт ПС-1 0,037 Пенопласт ПС-4 0,04 Пенопласт ПХВ-1 0,05 Пенопласт резопен ФРП 0,045 Пенополистирол ПС-Б 0,04 Пенополистирол ПС-БС 0,04 Пенополиуретановые листы 0,035 Пенополиуретановые панели 0,025 Пеностекло легкое 0,06 Пеностекло тяжелое 0,08 Пергамин 0,17 Перлит 0,05 Перлито-цементные плиты 0,08 Песок     0% влажности 0,33   10% влажности 0,97   20% влажности 1,33 Песчаник обожженный 1,5 Плитка облицовочная 105 Плитка термоизоляционная ПМТБ-2 0,036 Полистирол 0,082 Поролон 0,04 Портландцемент раствор 0,47 Пробковая плита 0,043 Пробковые листы легкие 0,035 Пробковые листы тяжелые 0,05 Резина 0,15 Рубероид 0,17 Сланец 2,1 Снег 1,5 Сосна обыкновенная, ель, пихта (450. ..550 кг/куб.м, 15% влажности) 0,15 Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности) 0,23 Сталь 52 Стекло 1,15 Стекловата 0,05 Стекловолокно 0,036 Стеклотекстолит 0,3 Стружки — набивка 0,12 Тефлон 0,25 Толь бумажный 0,23 Цементные плиты 1,92 Цемент-песок раствор 1,2 Чугун 56 Шлак гранулированный 0,15 Шлак котельный 0,29 Шлакобетон 0,6 Штукатурка сухая 0,21 Штукатурка цементная 0,9 Эбонит 0,16 Эбонит вспученный 0,03 ru/images/bg-5.gif»>

Теплопроводность | это… Что такое Теплопроводность?

Не следует путать с термическим сопротивлением.

Теплопрово́дность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела ( атомами, молекулами, электронами и т.п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Численная характеристика теплопроводности материала равна количеству теплоты, проходящей через материал площадью 1 кв. м за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте. Данная численная характеристика используется для расчета теплопроводности для калибрования и охлаждения профильных изделий.

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением объектов занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.

Закон теплопроводности Фурье

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

где  — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси,  — коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью),  — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.^[1]

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

где  — полная мощность тепловых потерь,  — площадь сечения параллелепипеда,  — перепад температур граней,  — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K).

Коэффициент теплопроводности вакуума

Коэффициент теплопроводности вакуума почти ноль (чем глубже вакуум, тем ближе к нулю). Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, тепло в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотери стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

Связь с электропроводностью

Связь коэффициента теплопроводности с удельной электрической проводимостью в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

где  — постоянная Больцмана,  — заряд электрона.

Коэффициент теплопроводности газов

Коэффициент теплопроводности газов определяется формулой^[2]

Где: i — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа i=5, для одноатомного i=3), k — постоянная Больцмана, M — молярная масса, T — абсолютная температура, d — эффективный диаметр молекул, R — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из не радиоактивных газов — у ксенона).

Обобщения закона Фурье

Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье не применим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т.п. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл^[3], а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:^[4]

Если время релаксации пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

Коэффициенты теплопроводности различных веществ

Цветок на куске аэрогеля над горелкой Бунзена

другие вещества

На практике нужно также учитывать проводимость тепла за счет конвекции молекул и проникаемости излучений. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепло может передаваться за счет излучения (пример — Солнце, установки инфракрасного излучения). А газ или жидкость могут обмениваться нагретыми или охлажденными слоями самостоятельно или искусственно (пример — фен, греющие вентиляторы). Так же в конденсированных средах возможно «перепрыгивание» фононов из одного твердого тела в другое через субмикронные зазоры, что способствует распространению звуковых волн и тепла, даже если зазоры представляют собой идеальный вакуум.

Примечания

1. ↑ Естествознание. Энциклопедический словарь. Закон Фурье.
2. ↑ Исследование теплопроводности газов. // Методические указания.
3. ↑ J. C. Maxwell, Philos. Trans. Roy. Soc. London 157 (1867) 49.
4. ↑ C. Cattaneo, Atti Seminario Univ. Modena 3 (1948) 33.

См. также

• Теплопередача
• Конвекция
• Тепловое излучение
• Закон Ньютона — Рихмана
• Уравнение диффузии

Ссылки

• Теплопроводность воды и водяного пара
• Коэффициенты теплопроводности элементов

В чем разница между теплопроводностью и коэффициентом теплопередачи? константа пропорциональности между подводимой теплотой и термодинамической движущей силой теплового потока через единицу площади.

Теплопроводность – это способность конкретного материала проводить через себя тепло. С другой стороны, коэффициент теплопередачи представляет собой константу пропорциональности между тепловым потоком и термодинамической движущей силой потока тепла.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое теплопроводность
3. Что такое коэффициент теплопередачи
4. Теплопроводность и коэффициент теплопередачи в табличной форме
5. Резюме – теплопроводность и коэффициент теплопередачи

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность можно описать как способность конкретного материала проводить через себя тепло. Мы можем использовать три способа обозначения этого термина: k, λ или κ. Как правило, материал, состоящий из высокой теплопроводности, демонстрирует высокую скорость теплопередачи. Например, металлы обычно обладают высокой теплопроводностью и очень эффективно проводят тепло. Напротив, изоляционные материалы, такие как пенополистирол, имеют низкую теплопроводность и низкую скорость теплопередачи. Таким образом, мы можем использовать материалы с высокой теплопроводностью для радиаторов и материалы с низкой теплопроводностью для теплоизоляции. Кроме того, «удельное тепловое сопротивление» является обратной величиной теплопроводности.

Математически мы можем выразить теплопроводность как q = -k∇T, где q — тепловой поток, k — теплопроводность, а ∇T — градиент температуры. Мы называем это «законом теплопроводности Фурье».

Мы можем определить теплопроводность как перенос энергии из-за случайного молекулярного движения через температурный градиент. Мы можем отличить этот термин от переноса энергии посредством конвекции и молекулярной работы, потому что он не связан с какими-либо микроскопическими потоками или внутренними напряжениями, выполняющими работу.

При рассмотрении единиц измерения теплопроводности единицами СИ являются «Ватт на метр-Кельвин» или Вт/м·К. Однако в имперских единицах мы можем измерить теплопроводность в BTU/(h.ft.°F). BTU — британская тепловая единица, где h — время в часах, ft — расстояние в футах, а F — температура в градусах Фаренгейта. Кроме того, существует два основных способа измерения теплопроводности материала: стационарный и переходный методы.

Что такое коэффициент теплопередачи?

Коэффициент теплопередачи – это константа пропорциональности между тепловым потоком и термодинамической движущей силой теплового потока. Он также известен как коэффициент пленки или эффективность пленки в термодинамике. Обычно общая скорость теплопередачи для некоторых систем выражается в терминах общей проводимости или коэффициента теплопередачи, который обозначается U.

Коэффициент теплопередачи полезен при расчете теплопередачи путем конвекции или фазового перехода между жидкость и твердое тело. При рассмотрении единиц СИ коэффициент теплопередачи имеет единицы Вт/(м2К) (ватт на квадратный метр по Кельвину).

Более того, коэффициент теплопередачи можно описать как обратную величину теплоизоляции. Мы можем использовать коэффициент теплопередачи для строительных материалов и изоляции одежды.

В чем разница между теплопроводностью и коэффициентом теплопередачи?

Теплопроводность и коэффициент теплопередачи являются важными терминами физической химии. Ключевое различие между теплопроводностью и коэффициентом теплопередачи заключается в том, что теплопроводность связана с пространственной молекулярной диффузией тепла по всей жидкости, тогда как коэффициент теплопередачи представляет собой константу пропорциональности между подведенным теплом и термодинамической движущей силой теплового потока через жидкость. единица площади.

В следующей таблице приведены различия между теплопроводностью и коэффициентом теплопередачи.

Теплопроводность и коэффициент расширения

Теплопроводность и коэффициент расширения — RF Cafe

Теплопроводность свойство любого материала передавать тепло от одной точки к другой. Конечно, для того, чтобы тепло «текло», необходимо необходимая для существования разности температур в непрерывном сечении материала. Термальный проводимость аналогична электропроводности. Точно так же тепловое сопротивление является обратной величиной теплового сопротивления. проводимость, так как электрическое сопротивление является обратной величиной электропроводности. Коэффициент расширения скорость, с которой материал будет увеличиваться в длину при повышении температуры. Большинство материалов растут в довольно линейным образом, особенно в пределах определенного диапазона температур. Положительный коэффициент расширения указывает на то, что материал становится длиннее по мере увеличения его температуры. Таковы большинство металлов. Лед — это известный пример отрицательного коэффициента расширения, так как он сжимается в длину с увеличением температуры (другими словами, лед расширяется по мере охлаждения). Воздух (негазированный) 0,0003       Глинозем 0,276       Глинозем (85%) 0,118       Алюминий 2,165 0,23 2,7 0,81 Бериллия (99,5%) 1,969       Бериллия (97%) 1,575       Бериллия (95%) 1,161       Бериллий 1,772       Бериллий-медь 1,063       Нитрид бора 0,394       Латунь (70/30) 1,220       Медь 3,937 0,17 8,9 0,45 Медь/Инв c /Медь 1,64 0,084 8,4 . 020 Медь/Mo d /Медь 1,82 0,060 9,9 0,18 Медь/Mo d -Cu/Медь 2,45-2,80 0,60-0,10 9,4 0,26-0,30 Алмаз (комнатная температура) 6,299       Эпоксидная смола 0,002       Эпоксидная смола (теплопроводящая) 0,008       ФР-4 (Г-10) 0,003       GaAs 0,591       Стекло 0,008       Золото 2,913       Компаунд радиатора 0,004       Гелий (жидкий) 0,000307       Инвар 0,11 0,013 8. 1 0,014 Железо 0,669       Ковар 0,17 0,59 8,3 0,020 Свинец 0,343       Магний 1,575       Слюда 0,007       Молибден 1,299       Монель 0,197       Майлар 0,002       Никель 0,906       Азот (жидкий) 0,001411       Фенольный 0,002       Платина 0,734       Сапфир (ось А) 0,32       Сапфир (ось C) 0,35       Кремний (чистый) 1,457       Кремний (0,0025 Ом-см) 1,457       Карбид кремния 0,90       Диоксид кремния (аморфный) 0,014       Диоксид кремния (кварц, ось а) 0,059       Диоксид кремния (кварц, ось с) 0,11       Силиконовая смазка 0,002       Силиконовая резина 0,002       Нитрид кремния 0,16 — 0,33       Серебро 4,173       Нержавеющая сталь (321) 0,146       Нержавеющая сталь (410) 0,240       Сталь (низкоуглеродистая) 0,669       Тефлон 0,002       Олово 0,630       Титан 0,219 0,086 4,4 0,016 Вольфрам 1,969       Вода 0,0055       Цинк 1,024         a: приблизительные значения от 0 °C до 100 °C b: Теплопроводность, деленная на удельный вес     (представлено доктором Карлом Цвебеном и К. А. Schmidt) c: Инвар d: Молибден

Рабочая книга RF Cascade для Excel Символы РЧ и электроники для Visio Символы РЧ и электроники для Office Трафареты для радиочастот и электроники для Visio RF Workbench (условно-бесплатное ПО) Футболки, кружки, чашки, бейсболки, коврики для мыши Калькулятор Рабочая тетрадь Диаграмма Смита™ для Excel   Copyright: 1996 — 2024 Web мастер: Кирт Блаттен Бергер ,     BSEE — KB3UON RF Cafe начал свою жизнь в 1996 году как «RF Tools» в интернет-пространстве AOL. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Comment* Name * Email *