אנו מסבירים מהי מוליכות תרמית ואת השיטות שבהן מאפיין זה משתמש. כמו כן, יחידות המדידה והדוגמאות שלך.
מוליכות תרמית היא תכונה של חומרים מסוימים המסוגלים להעביר חום.מהי מוליכות תרמית?
מוליכות תרמית היא תכונה של חומרים מסוימים המסוגלים להעביר את חוֹם, כלומר לאפשר את מעבר ה אנרגיה קינטית מהמולקולות שלו לחומרים סמוכים אחרים. זהו גודל אינטנסיבי, הפוך להתנגדות תרמית (שהיא ההתנגדות של חומרים מסוימים להעברת חום דרך מולקולות).
ההסבר לתופעה זו נעוץ בעובדה שכאשר חומר מתחמם, המולקולות שלו מגבירות את האנרגיה הקינטית שלו, כלומר, הן מגבירות את התסיסה שלו. המולקולות, אם כן, מסוגלות לחלוק את האנרגיה הנוספת הזו מבלי לגרום תנועות גלוֹבָּלִי חוֹמֶר (בכך שהוא שונה מההסעה התרמית שלנוזלים יגזים), קיבולת זו גבוהה מאוד ב- מתכות ובגופים רציפים, בדרך כלל, ונמוכים מאוד פולימרים וחומרי בידוד אחרים כגון פיברגלס.
המוליכות התרמית של חומר מחושבת ממקדם (המכונה λ) והיא שונה בהתאם לאופיו המולקולרי. חישוב זה נעשה על סמך הנוסחה הבאה:
λ = q / grad. ט
איפה מה הוא שטף החום ליחידה של מזג אוויר ואזור, וgrad.T הוא השיפוע של טֶמפֶּרָטוּרָה.
ככל שהמוליכות התרמית של חומר גבוהה יותר, כך הוא יהיה מוליך חום טוב יותר, וככל שהוא נמוך יותר, החומר יהיה מבודד יותר. טמפרטורה, הסעה,מוליכות חשמלית ושינויי הפאזות של החומר כולם משפיעים על התוצאה של מקדם המוליכות התרמית.
שיטות הולכה תרמית
ישנן שלוש שיטות להעברת חום בטבע: הולכה, הסעה וקרינה.
- נְהִיגָה. זה מתרחש כאשר חום מועבר מגוף אחד למשנהו בטמפרטורה שונה באמצעות מגע בלבד, ללא התרחשות של תְזוּזָה של חומר.
- הולכת חום. זה מתרחש דרך התנועה של חלקיקים של החומר שמעביר חום, אז זה חייב להיות תמיד נוזל (נוזל או גז), או בתנועה טבעית או מאולצת.
- הקרינה. זה מתרחש כאשר חום מועבר בין שניים מוצק בטמפרטורות שונות ללא כל נקודת מגע או מוליך מוצק ביניהם. החום מועבר בפליטת גלים אלקטרומגנטיים אל מהירות האור.
יחידות מדידה עבור מוליכות תרמית
הולכה תרמית נמדדת, לפי מערכת בינלאומית, מתוך היחס W / (K.m), איפה W הם וואט, ק קלווין ו M, מטרים. יחידה זו שווה ערך לג'ול במטר לשנייה לקלווין (J / m.s.K).
מוליכות תרמית של 1 וואט למטר לקלווין פירושה שג'אול אחד (J) של חום מתפשט דרך חומר עם שטח פנים של 1m2 ועובי של 1m, בשנייה 1, כאשר ההבדל בין שני החומרים הוא 1K .
דוגמאות של מוליכות תרמית
כמה דוגמאות של מוליכות תרמית הן:
- הברזל. עם מוליכות של 47 עד 58 W / (K.m).
- מים. עם מוליכות של 0.58 W / (K.m).
- האלכוהול. עם מוליכות של 0.16 W / (K.m).
- הברונזה. עם מוליכות של 116 עד 140 W / (K.m).
- עֵץ. עם מוליכות של 0.13 W / (K.m).
- טִיטָן. עם מוליכות של 21.9 W / (K.m).
- המרקורי. עם מוליכות של 83.7 W / (K.m).
- גליצרין. עם מוליכות של 0.29 W / (K.m).
- פְּקָק. עם מוליכות של 0.03 עד 0.04 W / (K.m).
- זהב. עם מוליכות של 308.2 W / (K.m).
- העופרת. עם מוליכות של 35 W / (K.m).
- היהלום. עם מוליכות של 2300 W / (K.m).
- זכוכית. עם מוליכות של 0.6 עד 1.0 W / (K.m).
- לִיתִיוּם. עם מוליכות של 301.2 W / (K.m).
- האדמה הרטובה. עם מוליכות של 0.8 W / (K.m).