Теплопроводность

Материал	Теплопроводность, Вт/(м·K)
Алмаз	1000-2600
Серебро	430
Медь	390
Латунь	111
Золото	320
Алюминий	236
Платина	70
Кварц	8
Стекло	1
Вода	0.6
Шерсть	0.05
Воздух (300 K, 100 kPa)	0.026

Теплопрово́дность — это способность вещества пропускать через свой объём тепловую энергию, а также количественная оценка этой способности (также называется коэффициентом теплопроводности).

Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передается из более нагретых областей тела к менее нагретым областям.

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 занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.

В установившемся режиме поток энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорционален градиенту температуры:

$\vec F=\varkappa~\mbox{grad}(T)$

($F$ — вектор потока тепла — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, $\varkappa$ — коэффициент теплопроводности $T$ — температура.) Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.

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

$P=\varkappa \frac{S \Delta T}{h}$

($P$ — полная мощность тепловых потерь, $S$ — площадь параллелепипеда, $\Delta T$ — перепад температур, $h$ — толщина параллелепипеда.)

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K) или W·m^-1·K^-1.

Коэффициент теплопроводности вакуума

Коэффициент теплопроводности вакуума строго равен нулю. Это связано с отсутствием в вакууме материальных частиц способных переносить тепло. Тепло в вакууме передаётся только излучением. Поэтому для уменьшения теплопотерь стенки термоса делают двойными, серебрят, а воздух между ними откачивают.

См.также

• Теплопередача

Другие способы теплопередачи

• Конвекция
• Тепловое излучение
• Легенда о замороженном космонавте

Литература

• Чарльз Генри Эдвардс , Дэвид Э. Пенни 9.5 Теплопроводность и разделение переменных // Дифференциальные уравнения и проблема собственных значений: моделирование и вычисление с помощью Mathematica, Maple и MATLAB = Differential Equations and Boundary Value Problems: Computing and Modeling ‭. — 3-е изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 829-849. — ISBN 978-5-8459-1166-7^{о книге}