Від чого залежить показник теплопровідності
Розглядаючи теплопровідність металів і сплавів (таблиця створена не тільки для металів, а й інших матеріалів), слід враховувати, що найбільш важливим показником є коефіцієнт теплопровідності. Він залежить від наведених нижче моментів:
Типу матеріалу і його хімічного складу. Теплопровідність заліза буде істотно відрізнятися від відповідного показника алюмінію, що пов'язано з особливостями кристалічної решітки матеріалів і їх іншими властивостями.- Коефіцієнт може змінюватися при нагріванні або охолодження металу. При цьому зміни можуть бути істотними, так як у кожного матеріалу є своя точка плавлення, коли молекули починають перебудовуватися.
У таблицях для деяких металів і сплавів коефіцієнт теплопровідності вказується вже в рідкій фазі.
Сьогодні на практиці практично не проводять вимір аналізованого показника. Це пов'язано з тим, що коефіцієнт теплопровідності при несуттєве зміну хімічного складу залишається практично незмінним. Табличні дані застосовуються при проектуванні і виконанні інших розрахунків.
Поняття коефіцієнта теплопровідності
Для позначення розглянутого значення застосовується символ λ - кількість тепла, яке передається в одиницю часу через одиницю поверхні на момент підвищення температури. Це значення застосовується при проведенні різних розрахунків.
Опис властивості теплопровідності багатьох металів проводиться за формулою k = 2, 5 · 10-8σT. У цій формулі враховується:
- Температура, яка вимірюється в Кельвіна.
- Показник електропровідності.
Це співвідношення найбільше підходить для визначення властивостей провідників на момент експлуатації при нагріванні, але останнім часом застосовується і для вимірювання ступеня провідності теплової енергії.
Напівпровідники і ізолятори мають більш низькими показниками провідності тепла, що пов'язано з особливостями будови їх кристалічної решітки.
коли враховується
При розгляді різних властивостей матеріалів часто приділяється увага і теплопровідності. Цей показник важливий в наведених нижче випадках:
Коли потрібно відвести тепло від об'єкта. Теплова енергія може виникати через тертя. При цьому нагрів стає причиною зміни основних властивостей металів і сплавів: міцності і твердості поверхні. Прикладом назвемо конструкцію двигуна внутрішнього згоряння. В процесі ходу поршня в блоці циліндрів відбувається нагрів основних елементів конструкції. Через занадто високого нагріву навіть метали, стійкі до впливу високої температури, починають втрачати міцність і стають більш пластичними. В результаті відбувається зміна геометричних розмірів важливих елементів конструкції, і вона виходить з ладу. Враховується теплопровідність і при створенні ріжучого інструменту, обшивки літаків або високошвидкісних поїздів.- Коли потрібно передати теплову енергію. Центральна система опалення заснована на нагріванні робочого середовища, яка після підводиться до споживача і відбувається передача енергії навколишньому середовищу. Для того щоб підвищити ефективність створюваної системи труби, і опалювальні радіатори виготовляються з металів, які здатні швидко передавати тепло.
- Коли потрібно ізолювати поверхню. Зустрічається ситуація, коли потрібно знизити ймовірність нагріву поверхні. Для цього застосовуються спеціальні матеріали, які володіють високими ізоляційними якостями. Деякі метали і сплави також володіють властивостями, що відбивають і не нагріваються, а також не передають тепло. Прикладом назвемо фольгу, яка часто застосовується в якості відбиває екрана. Вона також виготовляється з тонкого шару металу, що володіє низьким коефіцієнтом провідності.
На закінчення відзначимо, що до розвитку молекулярно-кінетичної теорії було прийнято вважати передачу теплової енергії ознакою перетікання гіпотетичного теплорода. Поява сучасного обладнання дозволило вивчити будову матеріалів і вивчити поведінку частинок під впливом високої температури. Передача енергії відбувається за рахунок швидкого руху молекул, які починають стикатися, і приводить в рух інші молекули, що знаходяться в спокійному стані.