Ha egy rendszeren belül a hőmérséklet a hely függvényében különböző, akkor önmagától olyan folyamat indul el, hogy a hőmérséklet kiegyenlítődjék. E transzportjelenség neve a hővezetés. A hőmennyiség áramlása a termodinamika második főtétele szerint önként mindig a nagyobb hőmérsékletű hely felől a kisebb hőmérsékletű hely felé történik.
Az anyagok különféle mértékben vezetik a hőt. A vezetés mértékének a jellemzésére használjuk a hővezetési tényezőt (λ), amely az anyagi állandók egyike. A hővezetési tényezőt a Fourier-törvény alapján definiáljuk.
bélyegkép|jobbra|170px| Joseph Fourier (1768-1830) francia matematikus és fizikus
Két párhuzamos, egymástól dx távolságra lévő, dT hőmérséklet-különbségű, A nagyságú szilárd falfelület között kialakuló hőáramsűrűség nagyságát matematikailag elsőként Jean Baptiste Joseph Fourier fogalmazta meg 1822-ben:
és
ahol:
Q a hőmennyiség, J T a hőmérséklet, K λ a hővezetési tényező, W/(m·K) A a keresztmetszet, m2 x a hosszúság, m
A hővezetési tényező számszerű értéke azt a hőmennyiséget adja meg, amely az adott anyag egységnyi keresztmetszetén, egységnyi hőmérséklet-gradiens hatására időegység alatt áthalad. Ez az adat a hővezető képességet – vagy annak a reciprokát, a hőszigetelő képességet – jellemzi.
A hővezetés jelenségét ismerjük a gyakorlatból: tegyük tenyerünket egy fa asztal lapjára, majd ugyanebben a helyiségben egy (nem melegített) fém felületre. A két felület valószínűleg ugyanolyan hőmérsékletű, azonban mivel a fém hővezetési tényezője nagyobb, így azt hidegebbnek fogjuk érezni, mert gyorsabban, jobban vezeti el tenyerünktől a hőt.
Anyagok hővezetési tényezője
+ Építkezési anyagokAnyagHővezetési tényezőλ, Réz 401Alumínium 237Sárgaréz 120Cink 110Ötvözetlen acél 50Ötvözött acél, V2A 15Ólom 35Gránit 2,8Beton 2,1Üveg 1,0Vakolat 1,0Vályog 0,47 – 0,93Falazó tégla (tömör) 0,5 – 1,4Fa 0,13 – 0,18Poroton-tégla 0,09 – 0,45Üveggyapot 0,04 – 0,05Polisztirol-hab 0,035 – 0,050Levegő 0,024Aerogél 0,013 + Egyéb anyagokAnyagHővezetési tényezőλ, Szén nanocsövek 6000Szén (gyémánt) 2300Szén (grafit) 119 – 165Ezüst 429Arany 310Magnézium 170Volfrám 167Kálium ~135Nikkel 85Vas 80,2Platina 71Cink 67Tantál 54Titán 22Bizmut 8,4Higany 8,3Jég (-20,0 °C) 2,33Víz 0,6Hidrogén 0,18Hélium 0,144Oxigén 0,023Nitrogén 0,02Argon 0,016Szén-dioxid 0,015Vákuum ~0,0Olaj 0,13
Hőátadási tényező Az építőiparban a hőátadási tényező (más néven "alfa hőátadási tényező") "megadja azt a hőmennyiséget, amely 1 m2" - szilárd - "testfelület" - (például az épület fala) - ", és az érintkező levegő" - (vagy egyéb közeg) - "között 1 K hőmérséklet-különbségnél" - egy másodperc alatt - "kicserélődik" - Idézet a "faepito.hu - hőtechnika" oldalról. Minél kisebb a hőátadási tényező, a szilárd anyagnak annál jobb "szigetelő képessége" várható el, azonban a hőátadási tényező önmagában nem elegendő a fal szigetelő képességének megállapításához - mert ahhoz még számításba kell venni a fal minden egyes rétegének hővezetési tényezőjét is - amely számítás eredménye a fajlagos hővezetési tényező (lejjebb olvasható)
Jele hi belső falnál (internal), és he külső falnál (external). Régebben a jele alfa volt (αi és αe) - innen származik a másik elnevezése az "alfa hőátadási tényező"
Mértékegysége - bár "hőmennyiség" (Joule) alapú meghatározással bír, és nem "hőárammal" (Watt) - nem Joule/(másodperc * négyzetméter * Kelvin fok), hanem a másodperc, és a hőmennyiség egybe olvad hőárammá (teljesítménnyé), azaz
Fajlagos hővezetési tényező Az építőiparban a fajlagos hővezetési tényezőt (más néven hőátbocsátási tényezőt) - az U-értéket - arra használják, hogy adott épület fal egyik, és másik oldali hőátadási tényezőjének, és a fal anyagaira jellemző hővezetési tényezőknek ismeretében meghatározhassák azt a hőmennyiséget (Joule), amely szükséges az épület falon keresztül a két közeg (többnyire levegő) hőmérsékletét kiegyenlíteni másodpercenként, négyzetméterenként, Kelvin fokonként. Pontosan úgy, ahogyan a hőátadási tényezőnél is, itt is a kisebb szám mutat jobb szigetelési képességet (jobb hőátbocsátási ellenállást - amely ennek reciproka)
Jele:
Mértékegysége ugyan úgy , mint a hőátadási tényezőé
A hőátbocsátási tényező kiszámítási módja tehát a következő:
ahol:
hi és he a belső, illetve külső oldali hőátadási tényező d a megfelelő szerkezeti réteg vastagsága (valószínűleg méterben) λ a megfelelő szerkezeti réteg anyagára jellemző hővezetési tényező
Hővezetési ellenállás Az építőiparban a hővezetési ellenállás nem azonos a hőátbocsátási ellenállással (azaz a hőátbocsátási tényező reciprokával nem azonos), hanem "az épületszerkezet 's' vastagságának, és a 'lambda' hővezető képesség" - (azaz a hővezetési tényezőnek) - "hányadosa" - Idézet a "faepito.hu - hőtechnika" oldalról
Jele:
Mértékegysége:
Kiszámítási módja:
ahol:
s a szerkezet vastagsága (valószínűleg méterben) λ (lambda) a szerkezet anyagára jellemző hővezetési tényező
Jegyzetek
Irodalom M. A. Mihejev: A hőátadás gyakorlati számításának alapjai, Tankönyvkiadó, 1990. (Ford.: Dr. Horváth Csaba)
Kapcsolódó szócikkek Hővezetés Transzportjelenség
Kategória:Fizikai kémia Kategória:Hőtan Kategória:Épületgépészet