Súčiniteľ tepelnej vodivosti

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie

Súčiniteľ tepelnej vodivosti (iné názvy: merná tepelná vodivosť, špecifická tepelná vodivosť, koeficient tepelnej vodivosti, tepelná konduktivita, tepelná vodivosť; pozor na zámenu s veličinou súčiniteľ teplotnej vodivosti, merná teplotná vodivosť a pod.) je množstvo tepla, ktoré musí za jednotku času prejsť telesom, aby na jednotku dĺžky bol jednotkový teplotný spád (teplotný gradient, teda podiel rozdielu teplôt na koncoch tyče a dĺžky tyče). Pritom sa predpokladá, že teplo sa šíri len v jednom smere.

Inými slovami: Súčiniteľ teplotnej vodivosti je výkon (tzn. teplo za jednotku času), ktorý prejde každým štvorcovým metrom dosky hrubej 1 meter, ktorej jedna strana má teplotu o 1 Kelvin vyššiu ako druhá.

Značenie[upraviť | upraviť zdroj]

\lambda = \mathrm{\frac{W}{m \cdot K}}

Výpočet[upraviť | upraviť zdroj]

Množstvo tepla Q, ktoré prejde za čas \tau plochou S do hĺbky d sa určí zo vzťahu

Q = \lambda S \frac{\Delta T}{d}\tau,

kde \lambda je súčiniteľ tepelnej vodivosti a \Delta T je rozdiel teplôt vo vzdialenosti d.

Súčiniteľ tepelnej vodivosti je materiálová konštanta, ktorá sa zisťuje experimentálne.

Vlastnosti[upraviť | upraviť zdroj]

U materiálov s definovanou hrúbkou sa často udáva súčiniteľ prechodu tepla U, ktorý je definovaný ako výkon, ktorý prejde plochou jedného štvorcového metra pri rozdiele teplôt 1 Kelvin.

Tepelná vodivosť spoločne s tepelnou kapacitou tiež ovplyvňuje subjektívne vnímanie teploty telies pri dotyku. Napr. ak sa dotýkame dvoch chladných predmetov s rovnakou teplotou, z ktorých jeden je kov a druhý je drevený, zdá sa nám drevený predmet teplejší, pretože jeho povrch sa zahrieva telesným teplom ľahšie, zatiaľ čo kovový predmet teplo ľahšie odvádza ďaleko od povrchu.

Tepelná vodivosť je mierne závislá na teplote. U kovov s rastúcou teplotou klesá, u polovodičov naopak s teplotou rastie.

Hodnoty tepelnej vodivosti[upraviť | upraviť zdroj]

Tepelná vodivosť kvapalín a plynov sa udáva v pokoji (čiže nedochádza k prenosu tepla prúdením).

Tabuľka udáva hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti vybraných materiálov pri teplote 25 °C.

Látka λ (W·m-1·K-1)
diamant 895 – 2 300
striebro 429
meď 386
zlato 317
hliník 237
mosadz 120
železo 80,2
platina 71,6
olovo 35,3
ortuť 8,514
kremeň 7 – 12
ľad (0 °C) 2,2
sklo 1,35
voda 0,6062
olej 0,13
drevo 0,04 – 0,35
vlna 0,04
penový polystyrén 0,033
celulózová izolácia 0,036
vzduch (normálny tlak) 0,0262

Pre porovnanie sú uvedené hodnoty tepelnej vodivosti vybraných materiálov pri teplote 20 °C.

Látka λ (W·m-1·K-1)
striebro 418
meď 395
hliník 229
železo 73
granit 2,9 – 4,0
betón 1,5
voda 1,0
tehla 0,28 – 1,2
sklo 0,60 – 1,0
škvarobetón 0,70
linoleum 0,19
polystyrén 0,16
benzín 0,131
sklenená vata 0,04
penový polystyrén 0,035
celulózová izolácia 0,039
vzduch 0,024

Pozri aj[upraviť | upraviť zdroj]