الموصلية الحرارية للماء حسب درجة الحرارة. الموسوعة الكبرى للنفط والغاز

وفي الاتجاه الهبوطي، يبدأ اكتشافها عندما يكون سمك طبقة الماء بين كروية (نصف قطر انحناءها حوالي 1 متر) ومسطحة

ونتيجة للتبادل الحراري بين البخار والسائل، فإن الطبقة العليا من السائل فقط هي التي تصل إلى درجة حرارة التشبع المقابلة لمتوسط ضغط التصريف. ستبقى درجة حرارة الجزء الأكبر من السائل أقل من درجة حرارة التشبع. يستمر تسخين السائل ببطء بسبب انخفاض معامل الانتشار الحراري للبروبان السائل أو البيوتان. على سبيل المثال، البروبان السائل على خط التشبع عند درجة حرارة ts - 20° C a = 0.00025 م-/ساعة، أما بالنسبة للماء، وهو من أكثر المواد الخاملة حرارياً، فإن قيمة معامل الانتشار الحراري عند نفس درجة الحرارة ستكون = 0.00052 م/ساعة.

تعتمد الموصلية الحرارية والانتشار الحراري للخشب على كثافته، لأنه على عكس السعة الحرارية، تتأثر هذه الخصائص بوجود تجاويف الخلايا المملوءة بالهواء الموزع في جميع أنحاء حجم الخشب. يزداد معامل التوصيل الحراري للخشب الجاف تمامًا مع زيادة الكثافة، وينخفض معامل التوصيل الحراري. عندما تمتلئ تجاويف الخلايا بالماء، تزداد الموصلية الحرارية للخشب ويقل الانتشار الحراري. الموصلية الحرارية للخشب على طول الحبوب أكبر منها عبرها.

ما الذي يعتمد على القيم المختلفة بشكل حاد لهذه المعاملات لمواد الفحم والهواء والماء. وبالتالي، فإن السعة الحرارية النوعية للمياه هي ثلاث مرات، ومعامل التوصيل الحراري أكبر 25 مرة من الهواء، وبالتالي فإن معاملات الحرارة والانتشار الحراري تزداد مع زيادة الرطوبة في الفحم (الشكل 13).

الجهاز الموضح في الشكل يستخدم الشكل 16 على اليسار لقياس الحرارة والانتشار الحراري للمواد السائبة. في هذه الحالة، يتم وضع المادة قيد الاختبار في المساحة التي يشكلها السطح الداخلي للأسطوانة 6 وسخان أسطواني 9 يقع على طول محور الجهاز. وللحد من التدفقات المحورية تم تجهيز وحدة القياس بأغطية 7، 8 مصنوعة من مادة عازلة للحرارة. يدور الماء ذو درجة حرارة ثابتة في الغلاف الذي يتكون من الأسطوانات الداخلية والخارجية. كما في الحالة السابقة، يتم قياس فرق درجة الحرارة بواسطة مزدوج حراري تفاضلي، يتم تثبيت أحد الوصلات منها 1 بالقرب من المدفأة الأسطوانية، والأخرى 2 على السطح الداخلي للأسطوانة مع مادة الاختبار.

سوف نصل إلى صيغة مماثلة إذا أخذنا في الاعتبار الوقت اللازم لتبخر قطرة واحدة من السائل. عادة ما يكون الانتشار الحراري للسوائل مثل الماء منخفضًا. وفي هذا الصدد فإن تسخين القطرة يحدث ببطء نسبي أثناء فترة التسخين، وهذا يسمح لنا بافتراض أن تبخر السائل يحدث فقط من سطح القطرة دون تسخين كبير

في المياه الضحلة، يتم تسخين المياه ليس فقط من الأعلى بسبب عمليات التبادل الحراري مع الغلاف الجوي، ولكن أيضًا من الأسفل، من الأسفل، والذي يسخن بسرعة بسبب انتشاره الحراري المنخفض وقدرته الحرارية المنخفضة نسبيًا. وفي الليل ينقل الجزء السفلي الحرارة المتراكمة خلال النهار إلى طبقة الماء الموجودة فوقه، فيحدث نوع من ظاهرة الاحتباس الحراري.

في هذه التعبيرات، يمثل السم وH (بالكال مول) حرارة الامتصاص والتفاعل (موجبة عندما يكون التفاعل طاردًا للحرارة)، ويتم الإشارة إلى التسميات المتبقية أعلاه. يبلغ معامل الانتشار الحراري للمياه حوالي 1.5 × 10 سم 1 ثانية.

لقد تمت دراسة الموصلية الحرارية والانتشار الحراري لسوائل الحفر بشكل أقل بكثير. في الحسابات الحرارية، يعتبر معامل التوصيل الحراري الخاص بهم، وفقًا لـ V. N. Dakhnov و D. I. Dyakonov، وكذلك B. I. Esman وآخرون، هو نفس معامل التوصيل الحراري للماء - 0.5 كيلو كالوري/م-س-درجة. وفقاً للبيانات المرجعية، فإن معامل التوصيل الحراري لسوائل الحفر هو 1.29 كيلو كالوري/م-س-درجة. اقترح إس إم كولييف وآخرون معادلة حساب معامل التوصيل الحراري

لإجراء حسابات تقريبية لعمليات تبخر الماء في الهواء وتكثيف الماء من الهواء الرطب، يمكن استخدام علاقة لويس، حيث أن نسبة معامل الانتشار الحراري إلى معامل الانتشار عند 20 درجة مئوية هي 0.835، وهو ليس جيدًا يختلف عن الوحدة . في القسم G5-2، تمت دراسة العمليات التي تحدث في الهواء الرطب باستخدام رسم بياني لمحتوى رطوبة محدد مقابل المحتوى الحراري. ولذلك سيكون من المفيد تحويل المعادلة (16-36) بحيث تكون على الجانب الأيمن بدلاً من الجزئي

في المعادلتين (VII.3) و(VII.4) والشروط الحدودية (VII.5)، تم اعتماد التسميات التالية Ti وT - درجات حرارة الطبقات المتصلبة وغير المتصلبة، على التوالي - درجة حرارة الوسط T p - درجة الحرارة المبردة a وU2 - على التوالي، الانتشار الحراري لهذه الطبقات a = kil ifi)، mV A.1 - معامل التوصيل الحراري للحوم المجمدة، W/(m-K) A.2 - نفس الشيء بالنسبة للحوم المبردة، W/(m-K) q و сг - السعات الحرارية النوعية للحوم المجمدة والمبردة، J/(kg-K) Pi ir2 - كثافة اللحوم المجمدة والمبردة p1 =pj = 1020 كجم/م - سمك الطبقة المجمدة، مقاسة من

إن التوصيل الحراري للمياه هو خاصية نستخدمها جميعًا دون أن نشك في ذلك كثيرًا في الحياة اليومية.

لقد كتبنا بالفعل لفترة وجيزة عن هذه الخاصية في مقالتنا. الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمياه في الحالة السائلة →، في هذه المادة سنقدم تعريفًا أكثر تفصيلاً.

أولاً، دعونا نلقي نظرة على معنى مصطلح التوصيل الحراري بشكل عام.

الموصلية الحرارية هي ...

دليل المترجم الفني
الموصلية الحرارية هي نقل الحرارة حيث يكون لانتقال الحرارة في وسط ساخن بشكل غير متساو طابع ذري جزيئي
[القاموس المصطلحي للبناء بـ 12 لغة (VNIIIS Gosstroy USSR)]
الموصلية الحرارية - قدرة المادة على نقل التدفق الحراري
[ست سيف 5063-85]
دليل المترجم الفني

قاموس أوشاكوف التوضيحي
الموصلية الحرارية، التوصيل الحراري، كثيرة. لا يا انثى (فيزيائي) - خاصية الأجسام لتوزيع الحرارة من الأجزاء الأكثر تسخينًا إلى الأجزاء الأقل تسخينًا.
قاموس أوشاكوف التوضيحي. د.ن. أوشاكوف. 1935-1940

القاموس الموسوعي الكبير
التوصيل الحراري هو نقل الطاقة من المناطق الأكثر حرارة في الجسم إلى المناطق الأقل حرارة نتيجة للحركة الحرارية وتفاعل الجزيئات المكونة لها. يؤدي إلى معادلة درجة حرارة الجسم. عادة، كمية الطاقة المنقولة، والتي تعرف بكثافة التدفق الحراري، تتناسب مع التدرج في درجة الحرارة (قانون فورييه). يسمى معامل التناسب بمعامل التوصيل الحراري.
القاموس الموسوعي الكبير. 2000

الموصلية الحرارية للمياه

ومن أجل فهم أكثر شمولاً للصورة العامة، دعونا نلاحظ بعض الحقائق:

الموصلية الحرارية للهواء أقل بنحو 28 مرة من الموصلية الحرارية للماء.
الموصلية الحرارية للزيت أقل بحوالي 5 مرات من الماء.
ومع زيادة الضغط، تزداد الموصلية الحرارية؛
في معظم الحالات، مع زيادة درجة الحرارة، تزداد أيضًا الموصلية الحرارية لمحاليل الأملاح والقلويات والأحماض ضعيفة التركيز.

على سبيل المثال، نقدم ديناميكيات التغيرات في التوصيل الحراري للمياه اعتمادا على درجة الحرارة عند ضغط 1 بار:

0 درجة مئوية - 0.569 واط/(درجة مئوية)؛
10 درجة مئوية - 0.588 واط/(درجة مئوية)؛
20 درجة مئوية - 0.603 واط/(درجة مئوية)؛
30 درجة مئوية - 0.617 واط/(درجة مئوية)؛
40 درجة مئوية – 0.630 واط/(درجة مئوية)؛
50 درجة مئوية - 0.643 واط/(درجة مئوية)؛
60 درجة مئوية – 0.653 واط/(درجة مئوية)؛
70 درجة مئوية – 0.662 واط/(درجة مئوية)؛
80 درجة مئوية – 0.669 واط/(درجة مئوية)؛
90 درجة مئوية – 0.675 واط/(درجة مئوية)؛

100 درجة مئوية – 0.0245 وات/(م درجة)؛
110 درجة مئوية – 0.0252 واط/(درجة مئوية)؛
120 درجة مئوية – 0.026 واط/(درجة مئوية)؛
130 درجة مئوية – 0.0269 واط/(درجة مئوية)؛
140 درجة مئوية - 0.0277 واط/(درجة مئوية)؛
150 درجة مئوية - 0.0286 واط/(درجة مئوية)؛
160 درجة مئوية - 0.0295 واط/(درجة مئوية)؛
170 درجة مئوية - 0.0304 واط/(درجة مئوية)؛
180 درجة مئوية – 0.0313 واط/(م درجة).

ومع ذلك، فإن الموصلية الحرارية، مثل كل الآخرين، هي خاصية مهمة جدًا للمياه بالنسبة لنا جميعًا. على سبيل المثال، نحن في كثير من الأحيان، دون أن نعرف ذلك، نستخدمه في الحياة اليومية - نستخدم الماء لتبريد الأشياء الساخنة بسرعة، ووسادة التدفئة لتجميع الحرارة وتخزينها.

الماء لديه قدرة حرارية عالية. تلعب السعة الحرارية الكبيرة للمياه دورًا مهمًا في عملية تبريد وتدفئة الخزانات، وكذلك في تكوين الظروف المناخية في المناطق المحيطة. يبرد الماء ببطء ويسخن خلال النهار ومع تغير الفصول. الحد الأقصى لتقلبات درجات الحرارة في المحيط العالمي لا يتجاوز 40 درجة مئوية، بينما في الهواء يمكن أن تصل هذه التقلبات إلى 100-120 درجة مئوية. الموصلية الحرارية (أو نقل الطاقة الحرارية) للمياه لا تذكر. ولذلك فإن الماء والثلج والجليد موصلات رديئة للحرارة. في الخزانات، يحدث نقل الحرارة إلى الأعماق ببطء شديد.

لزوجة الماء. التوتر السطحي

مع زيادة الملوحة، تزداد لزوجة الماء قليلاً. اللزوجة أو الاحتكاك الداخلي هي خاصية المواد السائلة (السائلة أو الغازية) لمقاومة تدفقها. تعتمد لزوجة السوائل على درجة الحرارة والضغط. يتناقص مع زيادة درجة الحرارة وزيادة الضغط. يحدد التوتر السطحي للماء قوة الالتصاق بين الجزيئات، وكذلك شكل سطح السائل. من بين جميع السوائل باستثناء الزئبق، يتمتع الماء بأعلى مستوى من التوتر السطحي. مع زيادة درجة الحرارة، تنخفض.

صفحي ومضطرب، ثابت وغير مستقر، حركة موحدة وغير متساوية للمياه

التدفق الصفحي - التدفق النفاث الموازي، مع تدفق مستمرالماء، فإن سرعة كل نقطة في التدفق لا تتغير بمرور الوقت سواء من حيث الحجم أو الاتجاه. المضطرب هو شكل من أشكال التدفق حيث تؤدي عناصر التدفق حركات غير منتظمة على طول مسارات معقدة. مع حركة موحدة، يكون السطح موازيا للسطح المستوي للأسفل. في حالة الحركة غير المتساوية، يكون ميل سرعة التدفق للقسم الحي ثابتًا على طول المقطع، ولكنه يختلف على طول التدفق. تتميز الحركة غير المستقرة بحقيقة أن كل شيء العناصر الهيدروليكيةتختلف التدفقات في المنطقة قيد النظر من حيث الطول والوقت. الحالة المستقرة هي العكس.

دورة المياه، وصلاتها القارية والمحيطية، الدورة القارية

هناك ثلاثة أجزاء في الدورة - المحيطية، الجوية والقارية. يشمل القاري المكونات الحجرية والتربة والأنهار والبحيرات والأنهار الجليدية والبيولوجية والاقتصادية. يتميز الارتباط الجوي بنقل الرطوبة في دوران الهواء وتكوين هطول الأمطار. ويتميز الرابط المحيطي بتبخر الماء، حيث يتم خلاله استعادة محتوى بخار الماء في الغلاف الجوي بشكل مستمر. تعتبر الدوامة داخل القارات من سمات مناطق الصرف الداخلي.

التوازن المائي في محيطات العالم، الكرة الأرضية، سوشي

يتم التعبير عن دورة الرطوبة العالمية للأرض في الميزان المائي للأرض، والذي يتم التعبير عنه رياضيًا بالمعادلة توازن الماء(للكرة الأرضية ككل ولأجزائها الفردية). يمكن تقسيم جميع مكونات (مكونات) ميزان الماء إلى قسمين: الوارد والصادر. التوازن هو خاصية كمية لدورة المياه. يتم استخدام طريقة حساب التوازن المائي لدراسة العناصر الواردة والصادرة لأجزاء كبيرة من الكرة الأرضية - الأرض والمحيطات والأرض ككل، والقارات الفردية، وأحواض الأنهار الكبيرة والصغيرة والبحيرات، وأخيرا مساحات واسعة من الحقول والغابات. تسمح هذه الطريقة لعلماء الهيدرولوجيا بحل العديد من المشكلات النظرية والعملية. تعتمد دراسة توازن الماء على مقارنة أجزائه الداخلة والخارجة. على سبيل المثال، بالنسبة للأرض، الجزء الوارد من الرصيد هو هطول الأمطار، والجزء الصادر هو التبخر. يتجدد المحيط بالمياه بسبب جريان مياه الأنهار من اليابسة، ويكون استهلاكها بسبب التبخر.

معلومات ذات صله:

كيف يمكنك شراء السماء أو دفء الأرض؟ هذه الفكرة غير مفهومة بالنسبة لنا. إذا لم نتمكن من التحكم في نضارة الهواء ورذاذ الماء، فكيف يمكنك شرائهما منا؟

تحت توصيل حرارييُفهم على أنه القدرة أجسام مختلفةتوصيل الحرارة في جميع الاتجاهات من نقطة تطبيق جسم ساخن. تزداد الموصلية الحرارية مع زيادة كثافة المادة، لأن الاهتزازات الحرارية تنتقل بسهولة أكبر في مادة أكثر كثافة، حيث تكون الجزيئات الفردية أقرب إلى بعضها البعض. تخضع السوائل أيضًا لهذا القانون.

توصيل حرارييتم تحديده من خلال عدد السعرات الحرارية التي تم تمريرها في ثانية واحدة. من خلال مساحة 1 سم2 مع انخفاض درجة الحرارة بمقدار 1 درجة على مسافة 1 سم من السفر. ومن حيث التوصيل الحراري، يشغل الماء مكانا بين الزجاج والإيبونيت، وهو أعلى من الهواء بنحو 28 مرة.

السعة الحرارية للماء. تشير السعة الحرارية النوعية إلى كمية الحرارة التي يمكنها تسخين 1 جم من كتلة المادة بمقدار 1 درجة. يتم قياس هذه الكمية من الحرارة بالسعرات الحرارية. وحدة الحرارة هي جرام السعرات الحرارية. يستشعر الماء حرارة أكبر عند درجة حرارة 14-15 درجة مئوية من المواد الأخرى؛ على سبيل المثال، كمية الحرارة اللازمة لتسخين 1 كجم من الماء بمقدار 1 درجة يمكن أن تسخن 8 كجم من الحديد أو 33 كجم من الزئبق بمقدار 1 درجة.

العمل الميكانيكي للمياه

معظم قويالاستحمام لها تأثير ميكانيكي، في حين أن الحمامات الكاملة هي الأضعف. دعونا نقارن التأثير الميكانيكي، على سبيل المثال، لدش شاركو والحمامات الكاملة.
إضافي ضغطالماء على الجلد في الحمام الذي لا يتجاوز عمود الماء فيه 0.5 م هو حوالي 0.005 أو 1.20 الضغط الجوي، وقوة تأثير نفاثة مائية في دش شاركو، موجهة نحو الجسم من مسافة 15-20 مترًا، تساوي 1.5-2 أجواء.

يغض النظر درجة حرارةالماء المطبق، تحت تأثير الحمام، يحدث توسع نشط لأوعية الجلد مباشرة بعد سقوط تيار الماء على الجسم. في الوقت نفسه، يتجلى التأثير المحفز للاستحمام.

ل بحثالعمل الميكانيكي للبحر والنهر: الاستحمام، تنطبق الصيغة F = mv2/2، حيث القوة F تساوي نصف حاصل ضرب الكتلة m في مربع السرعة v2. لا يعتمد التأثير الميكانيكي لأمواج البحر والأنهار كثيرًا على كتلة الماء التي تتقدم على الجسم، بل على السرعة التي تحدث بها هذه الحركة.

الماء كمادة كيميائية مذيب. الماء لديه القدرة على إذابة مختلف املاح معدنيةوالسوائل والغازات، فهذا يزيد من التأثير المهيج للماء. أهمية عظيمةيعطى للتبادل الأيوني الذي يحدث بين الماء وجسم الإنسان المغمور في حمام معدني.

في ظل ظروف طبيعية ضغط(أي عند درجة حرارة الصفر) يمتص حجم واحد من الماء 1.7 حجمًا من ثاني أكسيد الكربون؛ مع زيادة الضغط، تزداد قابلية ذوبان ثاني أكسيد الكربون في الماء بشكل ملحوظ. عند ضغط جوي عند درجة حرارة 10°، تذوب ثلاثة أحجام من ثاني أكسيد الكربون بدلاً من 1.2 حجم عند درجة حرارة 10°. الضغط الطبيعي.

الموصلية الحرارية لثاني أكسيد الكربوننصف الموصلية الحرارية للهواء وأقل بثلاثين مرة من الموصلية الحرارية للماء. تُستخدم خاصية الماء هذه لإنشاء حمامات غاز مختلفة، والتي تحل أحيانًا محل الينابيع المعدنية.

معامل التوصيل الحراري هو أحد المعايير الفيزيائية للمادة ويعتمد بشكل عام على درجة الحرارة والضغط ونوع المادة. في معظم الحالات، يتم تحديد معامل التوصيل الحراري لمختلف المواد بشكل تجريبي باستخدام طرق مختلفة. وتعتمد معظمها على قياس التدفق الحراري والتدرج الحراري في المادة قيد الدراسة. يتم تحديد معامل التوصيل الحراري π, W/(m×K) من العلاقة: التي يستنتج منها أن معامل التوصيل الحراري يساوي عددياً كمية الحرارة التي تمر في وحدة الزمن عبر وحدة سطح متساوي الحرارة مع التدرج الحراري يساوي الوحدة. تظهر القيم التقريبية لمعامل التوصيل الحراري للمواد المختلفة في الشكل. 1.4 بما أن الأجسام يمكن أن يكون لها درجات حرارة مختلفة، وفي ظل وجود تبادل حراري، فإن درجة الحرارة في الجسم نفسه ستكون موزعة بشكل غير متساو، أي. بادئ ذي بدء، من المهم معرفة اعتماد معامل التوصيل الحراري على درجة الحرارة. تظهر التجارب أنه بالنسبة للعديد من المواد، وبدقة كافية للممارسة، يمكن افتراض أن اعتماد معامل التوصيل الحراري على درجة الحرارة خطي: حيث Φ 0 هي قيمة معامل التوصيل الحراري عند درجة الحرارة t 0 ؛ ب هو ثابت يتم تحديده تجريبيا.

معامل التوصيل الحراري للغازات.وفقًا للنظرية الحركية، يتم تحديد انتقال الحرارة عن طريق التوصيل الحراري في الغازات عند الضغوط ودرجات الحرارة العادية عن طريق نقل الطاقة الحركية للحركة الجزيئية نتيجة للحركة الفوضوية وتصادم جزيئات الغاز الفردية. وفي هذه الحالة يتم تحديد معامل التوصيل الحراري بالعلاقة: أين هو متوسط سرعة حركة جزيئات الغاز، هو متوسط المسار الحر لجزيئات الغاز بين الاصطدامات، هو السعة الحرارية للغاز عند حجم ثابت، هو كثافة الغاز. مع زيادة الضغط في على قدم المساواةتزداد الكثافة، ويتناقص طول المسار، ويظل الناتج ثابتًا. ولذلك فإن معامل التوصيل الحراري لا يتغير بشكل ملحوظ مع تغير الضغط. الاستثناء هو ضغوط منخفضة جدًا (أقل من 2.66 × 10 3 باسكال) وضغوط عالية جدًا (2 × 10 9 باسكال). متوسط السرعةتعتمد حركة جزيئات الغاز على درجة الحرارة: حيث R μ هو ثابت الغاز العالمي الذي يساوي 8314.2 J/(kmol×K)؛ μ هي الكتلة الجزيئية للغاز؛ T - درجة الحرارة، K. تزداد السعة الحرارية للغازات مع زيادة درجة الحرارة. وهذا ما يفسر حقيقة أن معامل التوصيل الحراري للغازات يزداد مع زيادة درجة الحرارة. يتراوح معامل التوصيل الحراري χ للغازات من 0.006 إلى 0.6 واط/(م×ك). في التين. يعرض 1.5 نتائج قياسات معامل التوصيل الحراري للغازات المختلفة التي أجراها N. B. Vargaftik. ومن بين الغازات، يبرز الهيليوم والهيدروجين بشكل حاد بسبب معامل التوصيل الحراري. معامل التوصيل الحراري الخاص بها أكبر بـ 5-10 مرات من معامل التوصيل الحراري للغازات الأخرى. وهذا واضح في الشكل. 1.6. تتمتع جزيئات الهيليوم والهيدروجين بكتلة منخفضة، وبالتالي تتمتع بمتوسط سرعة حركة مرتفع، وهو ما يفسر ارتفاع معامل التوصيل الحراري. معاملات التوصيل الحراري لبخار الماء والغازات الحقيقية الأخرى، والتي تختلف بشكل كبير عن المعاملات المثالية، تعتمد أيضًا بشدة على الضغط. بالنسبة لمخاليط الغازات، لا يمكن تحديد معامل التوصيل الحراري طبقا لقانون الجمعية، بل يجب تحديده تجريبيا.

الشكل 1.5 معاملات التوصيل الحراري للغازات.

1- بخار الماء؛ 2- ثاني أكسيد الكربون؛ 3-الهواء؛ 4-الأرجون؛ 5- الأكسجين؛ 6-النيتروجين

أرز. 1.6 معاملات التوصيل الحراري للهيليوم والهيدروجين.

معامل التوصيل الحراري للسوائل.يمكن تمثيل آلية انتشار الحرارة في السوائل القطيرات على أنها نقل للطاقة من خلال تذبذبات مرنة متنافرة. هذه الفكرة النظرية لآلية نقل الحرارة في السوائل، التي طرحها A. S. Predvoditelev، تم استخدامها من قبل N. B. Vargaftik لوصف البيانات التجريبية حول التوصيل الحراري للسوائل المختلفة. بالنسبة لمعظم السوائل، تم تأكيد النظرية بشكل جيد. وبناء على هذه النظرية تم الحصول على معادلة لمعامل التوصيل الحراري بالشكل التالي: أين هي السعة الحرارية للسائل عند ضغط ثابت، هي كثافة السائل؟ μ - الوزن الجزيئي. المعامل A، الذي يتناسب مع سرعة انتشار الموجات المرنة في السائل، لا يعتمد على طبيعة السائل، بل يعتمد على درجة الحرارة، بينما Ac p ≈const. نظرًا لأن كثافة السائل تتناقص مع زيادة درجة الحرارة، فإنه يتبع من المعادلة (1.21) أنه بالنسبة للسوائل ذات الوزن الجزيئي الثابت (السوائل غير المرتبطة والمرتبطة بشكل ضعيف) يجب أن ينخفض معامل التوصيل الحراري مع زيادة درجة الحرارة. بالنسبة للسوائل شديدة الارتباط (الماء والكحوليات وما إلى ذلك)، يجب إدخال معامل الارتباط في الصيغة (1.21)، مع الأخذ في الاعتبار التغير في الوزن الجزيئي. ويعتمد معامل الارتباط أيضًا على درجة الحرارة، وبالتالي عند درجات حرارة مختلفة يمكن أن يؤثر على معامل التوصيل الحراري بشكل مختلف. تؤكد التجارب أن معامل التوصيل الحراري لمعظم السوائل يتناقص مع زيادة درجة الحرارة، باستثناء الماء والجلسرين (الشكل 1.7). يتراوح معامل التوصيل الحراري للسوائل القطيرات تقريبًا من 0.07 إلى 0.7 واط/(م×ك). مع زيادة الضغط، تزداد معاملات التوصيل الحراري للسوائل.

أرز. 1.7 معاملات التوصيل الحراري للسوائل المختلفة.

1- زيت الفازلين؛ 2- البنزين؛ 3-الأسيتون؛ 4- زيت الخروع؛ 5-الكحول الإيثيلي؛ 6-كحول الميثيل؛ 7- الجلسرين؛ 8- الماء.

معامل التوصيل الحراري للمواد الصلبة.في المعادن، الناقل الرئيسي للحرارة هو الإلكترونات الحرة، والتي يمكن تشبيهها بالغاز المثالي أحادي الذرة. يتم نقل الحرارة باستخدام الحركات الاهتزازية للذرات أو على شكل مادة مرنة موجات صوتيةلا يمكن استبعاده، ولكن حصته ضئيلة مقارنة بنقل الطاقة عن طريق غاز الإلكترون. وبسبب حركة الإلكترونات الحرة، تتساوى درجة الحرارة عند جميع نقاط معدن التسخين أو التبريد. تتحرك الإلكترونات الحرة من المناطق الأكثر تسخينًا إلى المناطق الأقل تسخينًا، وفي الاتجاه المعاكس. في الحالة الأولى، يعطون الطاقة للذرات، وفي الثانية يأخذونها منها. وبما أن حامل الطاقة الحرارية في المعادن هو الإلكترونات، فإن معاملات التوصيل الحراري والكهربائي تتناسب مع بعضها البعض. مع زيادة درجة الحرارة، بسبب زيادة عدم التجانس الحراري، يزداد تشتت الإلكترونات. وهذا يستلزم انخفاضًا في معاملات التوصيل الحراري والكهربائي للمعادن النقية (الشكل 1.8). في وجود أنواع مختلفة من الشوائب، ينخفض \u200b\u200bمعامل التوصيل الحراري للمعادن بشكل حاد. ويمكن تفسير هذا الأخير من خلال زيادة عدم التجانس الهيكلي، مما يؤدي إلى تشتت الإلكترون. لذلك، على سبيل المثال، بالنسبة للنحاس النقي α= 396 واط/(م×ك)، لنفس النحاس مع آثار الزرنيخ ×= 142 واط/(م×ك). على عكس المعادن النقية، فإن معاملات التوصيل الحراري للسبائك تزداد مع زيادة درجة الحرارة (الشكل 1.9). في العوازل، عادة ما يزداد معامل التوصيل الحراري مع زيادة درجة الحرارة (الشكل 1.10). كقاعدة عامة، بالنسبة للمواد ذات الكثافة الأعلى، يكون لمعامل التوصيل الحراري قيمة أعلى. يعتمد ذلك على بنية المادة ومساميتها ورطوبتها.

أرز. 1.8 اعتماد معامل التوصيل الحراري على درجة الحرارة لبعض المعادن النقية.

العديد من مواد البناء والعزل الحراري لها بنية مسامية (الطوب والخرسانة والأسبستوس والخبث وما إلى ذلك)، وتطبيق قانون فورييه على هذه الهيئات مشروط إلى حد ما. إن وجود المسام في المادة لا يسمح باعتبار مثل هذه الأجسام وسيلة مستمرة. معامل التوصيل الحراري للمادة المسامية مشروط أيضًا. تحمل هذه الكمية معنى معامل التوصيل الحراري لجسم متجانس معين، والذي من خلاله، بنفس الشكل والحجم ودرجة الحرارة عند الحدود، تمر نفس كمية الحرارة من خلال جسم مسامي معين. يعتمد معامل التوصيل الحراري للأجسام المسحوقة والمسامية بشكل كبير على كثافتها. على سبيل المثال، مع زيادة الكثافة ρ من 400 إلى 800 كجم/م3، يزداد معامل التوصيل الحراري للأسبستوس من 0.105 إلى 0.248 واط/(م×ك). يتم تفسير تأثير الكثافة ρ على معامل التوصيل الحراري من خلال حقيقة أن التوصيل الحراري للهواء الذي يملأ المسام أقل بكثير من المكونات الصلبة للمادة المسامية. كما يعتمد معامل التوصيل الحراري الفعال للمواد المسامية بشدة على الرطوبة. بالنسبة للمادة الرطبة، يكون معامل التوصيل الحراري أكبر بكثير من المادة الجافة والماء بشكل منفصل. على سبيل المثال، للطوب الجاف π = 0.35، للمياه π = 0.60، والطوب الرطب ω≈1.0 W/(m×K). يمكن تفسير هذا التأثير من خلال انتقال الحرارة بالحمل الناتج عن الحركة الشعرية للمياه داخل المادة المسامية، وجزئيًا من خلال حقيقة أن الرطوبة المرتبطة بالامتصاص لها خصائص مختلفة مقارنة بالمياه الحرة. يمكن تفسير الزيادة في معامل التوصيل الحراري للمواد الحبيبية مع تغير درجة الحرارة بحقيقة أنه مع زيادة درجة الحرارة، تزداد الموصلية الحرارية للوسط الذي يملأ الفراغات بين الحبيبات، وانتقال الحرارة عن طريق إشعاع الكتلة الحبيبية يزيد أيضا. تتراوح قيم معاملات التوصيل الحراري لمواد البناء والعزل الحراري من 0.023 إلى 2.9 واط/(م×ك) تقريبًا. المواد ذات معامل التوصيل الحراري المنخفض [أقل من 0.25 واط/(م×ك)]، والتي تستخدم عادة للعزل الحراري، تسمى العزل الحراري.