Теплопрові́дність — здатність речовини переносити теплову енергію, а також кількісна оцінка цієї здатності: фізична величина, що характеризує інтенсивність теплообміну в речовині, яка дорівнює відношенню густини теплового потоку до градієнта температуриДСТУ 3518-97 Термометрія. Терміни та визначення..
Загальний опис Явище теплопровідності полягає в тому, що кінетична енергія атомів й молекул, яка визначає температуру тіла, передається атомам і молекулам у тих областях тіла, де температура нижча.
Теплопровідність не єдиний шлях, яким тепло передається від тіла з вищою температурою, до тіла з нижчою температурою. Така теплопередача може також відбуватися шляхом теплового випромінювання і конвекції. Різниця між теплопровідністю й конвекцією в тому, що при конвекції тепло переноситься разом із речовиною, а при теплопровідності перенесення речовини немає.
При теплопровідності величина потоку тепла визначається різницею температури між різними областями тіла. Кількісно теплопровідність характеризується коефіцієнтом теплопровідності , який входить у рівняння (закон Фур'є) ,
де:
— тепловий потік; T — температура; — оператор Гамільтона набла, яким позначається градієнт.
Коефіцієнт теплопровідності вимірюється у Вт/(м·K) або Вт·м−1·К−1.
Механізми теплопровідності
Найбільшу теплопровідність мають речовини, в яких тепло переноситься вільними електронами, що зумовлено їхньою малою масою. Саме тому теплопровідність металів зазвичай висока. У нагрітій області речовини є більше електронів із високою енергією, вони легко мігрують в холодніші області, й втрачають там енергію, розсіюючись на коливаннях кристалічної ґратки. Діелектрики, наприклад, кераміка, мають меншу теплопровідність, що робить їх зручними для виготовлення посуду. У діелектриках, де немає вільних електронів, тепло передається повільнішими коливаннями атомів. Гази, наприклад, повітря, мають малу теплопровідність, зважаючи на невелику густину молекул і доволі нечасті зіткнення між ними. У газах тепло швидше переноситься через конвекцію.
З огляду на це добрими теплоізолювальними властивостями характеризуються матеріали, у яких багато порожнин, заповнених повітрям: вовна, вата, пінопласт тощо.
Коефіцієнти теплопровідності різних середовищ
+МатеріалТеплопровідність Вт/(м·К)Графен(4840 ± 440) — (5300 ± 480)Алмаз1000—2600Срібло430Мідь390Латунь111Золото320Алюміній236Платина70Кварц8Скло1Вода0,6Вовна0,05Повітря (300 К, 100 kPa)0,026Перліт спучений0,08—0,095
Див. також Рівняння теплопровідності Тепловий потік Температуропровідність Теплопровідність мінералів Теплопровідність гірських порід Число Нуссельта
Примітки
Джерела Вакуленко М. О. Тлумачний словник із фізики / М. О. Вакуленко, О. В. Вакуленко. — К. : Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет», 2008. — 767 с. Лабай В. Й. Тепломасообмін / В. Й. Лабай. — Львів: Тріада-Плюс, 1998. — 255 с. Чепурний М. М. Основи технічної термодинаміки / М. М. Чепурний, С. Й. Ткаченко — Вінниця: Поділля-2000, 2004. — 358 с.
Посилання
ТЕПЛОПРОВІДНІСТЬ //Фармацевтична енциклопедія