الموصلية الحرارية للماء كدالة لدرجة الحرارة. موسوعة كبيرة عن النفط والغاز

في الاتجاه الهابط ، يبدأ اكتشافها عندما يكون سمك طبقة الماء بين كروي (مع نصف قطر انحناء يبلغ حوالي 1 متر) ومسطحة

نتيجة للتبادل الحراري بين البخار والسائل ، فإن الطبقة العليا من السائل فقط هي التي ستأخذ درجة حرارة التشبع المقابلة لمتوسط ضغط التصريف. ستبقى درجة حرارة الجزء الأكبر من السائل أقل من درجة حرارة التشبع. يتم تسخين السائل ببطء بسبب القيمة المنخفضة للانتشار الحراري للبروبان السائل أو البيوتان. على سبيل المثال ، البروبان السائل على خط التشبع عند درجة حرارة ts - 20 ° C a = 0.00025 m - / h ، بينما بالنسبة للماء ، وهو أحد أكثر المواد الخاملة حراريًا ، فإن قيمة الانتشار الحراري عند نفس درجة الحرارة سوف تكون أ = 0.00052 م / ساعة

تعتمد الموصلية الحرارية والانتشار الحراري للخشب على كثافته ، حيث تتأثر هذه الخصائص ، على عكس السعة الحرارية ، بوجود تجاويف خلوية مملوءة بالهواء موزعة على حجم الخشب. يزداد معامل التوصيل الحراري للخشب الجاف تمامًا مع زيادة الكثافة ، بينما يقل الانتشار الحراري. عندما تمتلئ تجاويف الخلايا بالماء ، تزداد الموصلية الحرارية للخشب ، وينخفض الانتشار الحراري. الموصلية الحرارية للخشب على طول الألياف أكبر منها عبر.

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

الجهاز الموضح في الشكل. رقم 16 على اليسار ، يعمل على قياس الحرارة والانتشار الحراري للمواد السائبة. في هذه الحالة ، يتم وضع مادة الاختبار في الفراغ الذي يتكون من السطح الداخلي للأسطوانة 6 والسخان الأسطواني 9 ، على طول محور الجهاز. لتقليل التدفقات المحورية ، تم تجهيز وحدة القياس بأغطية 7 ، 8 مصنوعة من مادة عازلة للحرارة. في الغلاف المكون من الأسطوانات الداخلية والخارجية ، يدور الماء بدرجة حرارة ثابتة. كما في الحالة السابقة ، يتم قياس فرق درجة الحرارة بواسطة مزدوج حراري تفاضلي ، حيث يتم تثبيت أحد التقاطع 1 بالقرب من السخان الأسطواني ، والآخر 2 - على السطح الداخلي للأسطوانة مع المادة قيد الاختبار.

توصلنا إلى صيغة مماثلة إذا أخذنا في الاعتبار الوقت اللازم لتبخر قطرة واحدة من السائل. عادة ما يكون الانتشار الحراري Xv للسوائل مثل الماء منخفضًا. في هذا الصدد ، يحدث تسخين القطرة ببطء نسبيًا خلال الوقت t o / Xv. 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 جانب القاع ، والذي يسخن بسرعة بسبب الانتشار الحراري المنخفض والسعة الحرارية المنخفضة نسبيًا. في الليل ، ينقل القاع الحرارة المتراكمة أثناء النهار إلى طبقة الماء الموجودة فوقه ، ويحدث نوع من تأثير الاحتباس الحراري.

في هذه التعبيرات ، Yad و H (في كال مول) هما حرارة الامتصاص والتفاعل (موجب عندما يكون التفاعل طاردًا للحرارة) ، والتعيينات المتبقية موضحة أعلاه. الانتشار الحراري للماء حوالي 1.5-10 سم 1 ثانية

لم يتم دراسة الموصلية الحرارية والانتشار الحراري لسوائل الحفر كثيرًا. في الحسابات الحرارية ، يتم أخذ الموصلية الحرارية ، وفقًا لـ V.N.Dakhnov و D.I.Dyakonov ، وكذلك B. I. Esman وآخرون ، مثل الماء - 0.5 kcal / m-h-deg. وفقًا للبيانات المرجعية ، فإن معامل التوصيل الحراري لسوائل الحفر هو 1.29 كيلو كالوري / م · ساعة. S. M. Kuliev et al. اقترح معادلة لحساب معامل التوصيل الحراري

للحسابات التقريبية لعمليات تبخر الماء إلى الهواء وتكثيف الماء من الهواء الرطب ، يمكن استخدام نسبة لويس ، لأن نسبة الانتشار الحراري إلى معامل الانتشار عند 20 درجة مئوية هي 0.835 ، وهو أمر لا يختلف كثيرًا من الوحدة. في القسم D5-2 ، تمت دراسة العمليات التي تحدث في الهواء الرطب باستخدام مخطط محتوى رطوبة محدد مقابل المحتوى الحراري. لذلك ، سيكون من المفيد تحويل المعادلة (16-36) بطريقة تكون في جانبها الأيمن بدلاً من جزئية

في المعادلتين (VII.3) و (VII.4) والشروط الحدودية (VII.5) ، تم اعتماد التعيينات التالية Ti و T - على التوالي ، درجات حرارة الطبقات المتصلبة وغير الصلبة - درجة حرارة الوسط T p - درجة حرارة التجميد a و U2 - على التوالي ، الانتشار الحراري لهذه الطبقات a \ u003d 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 cg - السعة الحرارية النوعية للحوم المجمدة والمبردة ، J / (kg-K) Pi ip2 - كثافة اللحوم المجمدة والمبردة p1 \ u003d pj \ u003d 1020 kg / m - سماكة الطبقة المجمدة ، محسوبة من

الموصلية الحرارية للماء هي خاصية نستخدمها جميعًا ، دون أدنى شك ، في حياتنا اليومية.

باختصار حول هذا العقار ، كتبنا بالفعل في مقالتنا. الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمياه في الحالة السائلة →، في هذه المادة سنقدم تعريفًا أكثر تفصيلاً.

أولاً ، ضع في اعتبارك معنى مصطلح التوصيل الحراري بشكل عام.

الموصلية الحرارية ...

دليل المترجم الفني
الموصلية الحرارية - نقل الحرارة ، حيث يكون لانتقال الحرارة في وسط مسخن بشكل غير متساو طابع جزيئي ذري
[قاموس مصطلحات للبناء بـ 12 لغة (VNIIIS Gosstroy of the USSR)]
الموصلية الحرارية - قدرة المادة على نقل تدفق الحرارة
[ST SEV 5063-85]
دليل المترجم الفني

القاموس التوضيحي لأوشاكوف
الموصلية الحرارية ، التوصيل الحراري ، رر. لا انثى (فيزيائي) - خاصية الأجسام لتوزيع الحرارة من الأجزاء الأكثر تسخينًا إلى الأجزاء الأقل تسخينًا.
القاموس التوضيحي لأوشاكوف. ن. أوشاكوف. 1935-1940

قاموس موسوعي كبير
الموصلية الحرارية هي نقل الطاقة من الأجزاء الأكثر سخونة في الجسم إلى الأجزاء الأقل تسخينًا نتيجة للحركة الحرارية وتفاعل الجسيمات المكونة لها. يؤدي إلى معادلة درجة حرارة الجسم. عادةً ما تكون كمية الطاقة المنقولة ، التي تُعرّف على أنها كثافة تدفق الحرارة ، متناسبة مع تدرج درجة الحرارة (قانون فورييه). يسمى معامل التناسب معامل التوصيل الحراري.
قاموس موسوعي كبير. 2000

التوصيل الحراري للماء

لفهم أكثر ضخامة للصورة العامة ، نلاحظ بعض الحقائق:

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

كمثال ، نقدم ديناميات التغيرات في قيم التوصيل الحراري للماء حسب درجة الحرارة ، عند ضغط 1 بار:

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

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

ومع ذلك ، فإن التوصيل الحراري ، مثله مثل الآخرين ، هو خاصية مهمة جدًا للمياه بالنسبة لنا جميعًا. على سبيل المثال ، غالبًا ما نستخدمه في الحياة اليومية ، دون أن نعرف ذلك - نستخدم الماء لتبريد الأجسام الساخنة بسرعة ، ووسادة تدفئة لتجميع الحرارة وتخزينها.

الماء ذو سعة حرارية عالية. تلعب السعة الحرارية العالية للمياه دورًا مهمًا في عملية تبريد وتسخين المسطحات المائية ، وكذلك في تشكيل الظروف المناخية للمناطق المجاورة. يبرد الماء ببطء ويسخن خلال النهار وأثناء تغير الفصول. لا يتجاوز الحد الأقصى لتقلب درجات الحرارة في المحيط العالمي 40 درجة مئوية ، بينما يمكن أن تصل هذه التقلبات في الهواء إلى 100-120 درجة مئوية. الموصلية الحرارية (أو نقل الطاقة الحرارية) للماء لا يكاد يذكر. لذلك ، لا يقوم الماء والثلج والجليد بتوصيل الحرارة بشكل جيد. في المسطحات المائية ، يكون انتقال الحرارة إلى الأعماق بطيئًا جدًا.

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 ، يكون للماء أعلى توتر سطحي. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تنخفض.

حركة الماء رقائقية ومضطربة وثابتة وغير مستقرة وموحدة وغير منتظمة

حركة رقائقية - تدفق نفاث موازٍ ، مع حساب ثابتالماء ، لا تتغير سرعة كل نقطة من نقاط التدفق بمرور الوقت ، لا في الحجم ولا في الاتجاه. مضطرب - شكل من أشكال التدفق تقوم فيه عناصر التدفق بحركات غير منظمة على طول المسارات المعقدة. بحركة موحدة ، يكون السطح موازيًا لسطح القاع المستوي. مع الحركة غير المتساوية ، يكون ميل سرعة تدفق قسم المعيشة ثابتًا في طول المقطع ، ولكنه يختلف على طول طول التدفق. تتميز الحركة غير المستقرة بحقيقة أن كل شيء العناصر الهيدروليكيةيختلف التدفق في المنطقة قيد النظر من حيث الطول والوقت. ثابت - على العكس من ذلك.

دورة المياه ، وصلاتها القارية والمحيطية ، الدورة القارية

يتم تمييز ثلاثة روابط في الدورة - المحيطية والغلاف الجوي والقاري. يشمل القاري روابط صخرية ، وتربة ، ونهر ، وبحيرة ، وجليدية ، وبيولوجية واقتصادية. يتميز ارتباط الغلاف الجوي بنقل الرطوبة في دوران الهواء وتكوين الترسيب. يتميز الارتباط المحيطي بتبخر الماء ، حيث يتم استعادة محتوى بخار الماء في الغلاف الجوي باستمرار. يعتبر الدوران داخل القارات نموذجيًا لمناطق الجريان السطحي الداخلي.

التوازن المائي لمحيطات العالم ، العالم، سوشي

تجد دورة الرطوبة العالمية للأرض تعبيرها في التوازن المائي للأرض ، والذي يتم التعبير عنه رياضيًا بواسطة المعادلة توازن الماء(للعالم ككل ولأجزائها الفردية). يمكن تقسيم جميع مكونات (مكونات) الميزان المائي إلى جزأين: الوارد والصادر. التوازن هو خاصية كمية لدورة المياه. تُستخدم طريقة حساب التوازن المائي لدراسة العناصر الواردة والصادرة لأجزاء كبيرة من الكرة الأرضية - الأرض والمحيط والأرض ككل ، والقارات الفردية ، وأحواض الأنهار والبحيرات الكبيرة والصغيرة ، وأخيراً المساحات الكبيرة الحقول والغابات. تسمح هذه الطريقة لعلماء الهيدرولوجيا بحل العديد من المشكلات النظرية والعملية. تعتمد دراسة الميزان المائي على مقارنة أجزائه الواردة والصادرة. على سبيل المثال ، بالنسبة للأرض ، فإن هطول الأمطار هو الجزء القادم من الميزان ، والتبخر هو الجزء الخارج. يحدث تجديد المحيط بالمياه بسبب جريان مياه النهر من الأرض ، ويرجع التدفق إلى التبخر.

معلومات ذات صله:

كيف تشتري السماء أو دفء الأرض؟ هذه الفكرة غير مفهومة بالنسبة لنا. إذا لم يكن لدينا هواء نقي ورذاذ ماء ، فكيف يمكنك شراؤها منا؟

تحت توصيل حرارييشير إلى القدرة مختلف الهيئاتتوصل 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 توجد الجسيمات الفردية بالقرب من بعضها البعض. السوائل أيضًا تخضع لهذا القانون.

توصيل حرارييتحدد بعدد السعرات الحرارية التي تمر في ثانية واحدة. من خلال مساحة 1 سم 2 مع انخفاض درجة الحرارة بمقدار 1 درجة على مسار 1 سم. فيما يتعلق بالتوصيل الحراري ، يحتل الماء مكانًا بين الزجاج والإبونيت ويفوق الهواء بنحو 28 مرة.

السعة الحرارية للماء. تُفهم السعة الحرارية النوعية على أنها كمية الحرارة التي يمكن أن تسخن 1 جم من كتلة مادة بمقدار 1 درجة. يتم قياس هذه الكمية من الحرارة بالسعرات الحرارية. وحدة الحرارة هي السعرات الحرارية بالجرام. يتصور الماء عند درجة حرارة 14-15 درجة حرارة أكثر من المواد الأخرى ؛ على سبيل المثال ، يمكن أن تسخن كمية الحرارة المطلوبة لتسخين 1 كجم من الماء بمقدار 1 درجة 8 كجم من الحديد أو 33 كجم من الزئبق بمقدار 1 درجة.

العمل الميكانيكي للماء

معظم قوييختلف العمل الميكانيكي الاستحمام ، أضعف - حمامات كاملة. دعونا نقارن التأثير الميكانيكي ، على سبيل المثال ، لدش شاركو والحمامات الكاملة.
إضافي ضغطالماء الموجود على الجلد في الحمام حيث لا يتجاوز عمود الماء 0.5 متر هو حوالي 0.005 أو 1.20 الضغط الجوي، وقوة تأثير نفاثة مائية في دش شاركو ، الموجهة نحو الجسم من مسافة 15-20 مترًا ، هي 1.5-2 جوًا.

يغض النظر درجة حرارةمن الماء المطبق ، تحت تأثير الدش ، يحدث توسع نشط في الأوعية الجلدية مباشرة بعد سقوط نفاثة الماء على الجسم. في نفس الوقت ، يتجلى عمل الروح المثير.

ل بحثالحركة الميكانيكية للبحر والنهر: الاستحمام ، الصيغة F = mv2 / 2 قابلة للتطبيق ، حيث القوة F تساوي نصف ناتج الكتلة m ومربع السرعة v2. لا يعتمد العمل الميكانيكي لأمواج البحر والنهر كثيرًا على كتلة الماء التي تتقدم على الجسم ، ولكن على السرعة التي تحدث بها هذه الحركة.

الماء كمادة كيميائية مذيب. الماء لديه القدرة على إذابة مختلف املاح معدنية، السوائل والغازات ، من هذا التأثير المخرش للماء يزداد. أهمية عظيمةمرتبط بالتبادل الأيوني الذي يحدث بين الماء وجسم الإنسان المغمور في حمام معدني.

تحت العادي ضغط(أي عند درجة حرارة صفر) يمتص حجم واحد من الماء 1.7 حجمًا من ثاني أكسيد الكربون ؛ مع زيادة الضغط ، تزداد قابلية ذوبان ثاني أكسيد الكربون في الماء بشكل كبير ؛ عند ضغطين جويين عند درجة حرارة 10 درجة مئوية ، يتم إذابة ثلاثة أحجام من ثاني أكسيد الكربون بدلاً من 1.2 مجلد في ضغط عادي.

الموصلية الحرارية لثاني أكسيد الكربوننصف الموصلية الحرارية للهواء وثلاثين مرة أقل من التوصيل الحراري للماء. تُستخدم خاصية الماء هذه لترتيب حمامات الغاز المختلفة ، لتحل في بعض الأحيان محل الينابيع المعدنية.

معامل التوصيل الحراري هو معامل فيزيائي لمادة ما ويعتمد بشكل عام على درجة الحرارة والضغط ونوع المادة. في معظم الحالات ، يتم تحديد معامل التوصيل الحراري للمواد المختلفة بشكل تجريبي باستخدام طرق مختلفة. يعتمد معظمها على قياس تدفق الحرارة وتدرج درجة الحرارة في المادة قيد الدراسة. يتم تحديد معامل التوصيل الحراري λ، W / (م × ك) من العلاقة: التي يتبع منها أن معامل التوصيل الحراري يساوي عدديًا كمية الحرارة التي تمر لكل وحدة زمنية عبر وحدة سطح متساوي الحرارة مع تدرج درجة حرارة يساوي واحد. القيم التقريبية للتوصيل الحراري للمواد المختلفة موضحة في الشكل. 1.4 نظرًا لأن الجسم يمكن أن يكون له درجات حرارة مختلفة ، وفي وجود انتقال للحرارة ، فإن درجة حرارة الجسم نفسه ستكون موزعة بشكل غير متساوٍ ، أي بادئ ذي بدء ، من المهم معرفة اعتماد معامل التوصيل الحراري على درجة الحرارة. تظهر التجارب أنه بالنسبة للعديد من المواد ، مع دقة كافية للممارسة ، يمكن اعتبار اعتماد معامل التوصيل الحراري على درجة الحرارة خطيًا: حيث λ 0 هي قيمة معامل التوصيل الحراري عند درجة الحرارة t 0 ؛ ب ثابت محدد تجريبيا.

معامل التوصيل الحراري للغازات.وفقًا للنظرية الحركية ، يتم تحديد انتقال الحرارة عن طريق التوصيل الحراري للغازات عند الضغوط ودرجات الحرارة العادية عن طريق نقل الطاقة الحركية للحركة الجزيئية نتيجة للحركة الفوضوية وتصادم جزيئات الغاز الفردية. في هذه الحالة ، يتم تحديد معامل التوصيل الحراري بالعلاقة: أين هي متوسط سرعة حركة جزيئات الغاز ؛ هو متوسط المسار الحر لجزيئات الغاز بين الاصطدامات ؛ هي السعة الحرارية للغاز عند حجم ثابت ؛ هي كثافة الغاز. مع زيادة الضغط في بالتساويتزداد الكثافة ويقل طول المسار ويظل الناتج ثابتًا. لذلك ، لا يتغير معامل التوصيل الحراري بشكل ملحوظ مع الضغط. الاستثناءات صغيرة جدًا (أقل من 2.66 × 10 3 باسكال) وضغوط كبيرة جدًا (2 × 10 9 باسكال). متوسط السرعةيعتمد إزاحة جزيئات الغاز على درجة الحرارة: حيث R μ هو ثابت الغاز العالمي الذي يساوي 8314.2 J / (kmol × K) ؛ μ هو الوزن الجزيئي للغاز ؛ T - درجة الحرارة ، K. تزداد السعة الحرارية للغازات مع زيادة درجة الحرارة. هذا ما يفسر حقيقة أن معامل التوصيل الحراري للغازات يزداد مع زيادة درجة الحرارة. يقع معامل التوصيل الحراري λ للغازات في النطاق من 0.006 إلى 0.6 واط / (م × كلفن). على التين. يوضح الشكل 1.5 نتائج قياسات التوصيل الحراري للغازات المختلفة التي أجراها N.B. Vargaftik. من بين الغازات ، يتم تمييز الهيليوم والهيدروجين بشكل حاد من خلال التوصيل الحراري. معامل توصيلها الحراري أكبر من 5-10 مرات من الغازات الأخرى. يظهر هذا بوضوح في الشكل. 1.6 جزيئات الهيليوم والهيدروجين لها كتلة صغيرة ، وبالتالي ، تتمتع بمتوسط سرعة حركة مرتفع ، وهو ما يفسر ارتفاع معامل التوصيل الحراري. معاملات التوصيل الحراري لبخار الماء والغازات الحقيقية الأخرى ، والتي تختلف اختلافًا كبيرًا عن المثالية ، تعتمد أيضًا بشدة على الضغط. بالنسبة لخلائط الغاز ، لا يمكن تحديد معامل التوصيل الحراري وفقًا لقانون الجمع ، يجب تحديده تجريبياً.

الشكل 1.5 معاملات التوصيل الحراري للغازات.

1-بخار الماء 2-ثاني أكسيد الكربون. 3-الهواء 4-الأرجون. 5-أكسجين 6-نيتروجين.

أرز. 1.6 معاملات التوصيل الحراري للهيليوم والهيدروجين.

معامل التوصيل الحراري للسوائل.يمكن تمثيل آلية انتشار الحرارة في إسقاط السوائل على أنها نقل للطاقة من خلال التذبذبات المرنة غير المتوافقة. تم استخدام هذا المفهوم النظري لآلية انتقال الحرارة في السوائل ، الذي طرحه A. S. Predvoditelev ، بواسطة N.B Vargaftik لوصف البيانات التجريبية حول التوصيل الحراري للسوائل المختلفة. وجدت النظرية دعمًا جيدًا لمعظم السوائل. بناءً على هذه النظرية ، تم الحصول على صيغة لمعامل التوصيل الحراري بالشكل التالي: أين السعة الحرارية للسائل عند ضغط ثابت ؛ هي كثافة السائل ؛ μ هو الوزن الجزيئي. المعامل A ، الذي يتناسب مع سرعة انتشار الموجات المرنة في سائل ، لا يعتمد على طبيعة السائل ، ولكنه يعتمد على درجة الحرارة ، بينما Ac p ≈const. نظرًا لأن كثافة ρ للسائل تتناقص مع زيادة درجة الحرارة ، فإنه يتبع من المعادلة (1.21) أنه بالنسبة للسوائل ذات الوزن الجزيئي الثابت (السوائل غير المصاحبة والسوائل المرتبطة بشكل ضعيف) ، يجب أن ينخفض معامل التوصيل الحراري مع زيادة درجة الحرارة. بالنسبة للسوائل التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا (الماء ، والكحول ، وما إلى ذلك) ، في الصيغة (1.21) ، من الضروري إدخال معامل ارتباط يأخذ في الاعتبار التغيير في الوزن الجزيئي. يعتمد معامل الارتباط أيضًا على درجة الحرارة ، وبالتالي عند درجات حرارة مختلفة يمكن أن يؤثر على معامل التوصيل الحراري بطرق مختلفة. تؤكد التجارب أنه بالنسبة لمعظم السوائل ، يتناقص معامل التوصيل الحراري λ مع زيادة درجة الحرارة ، باستثناء الماء والجلسرين (الشكل 1.7). يقع معامل التوصيل الحراري للسوائل المتساقطة تقريبًا في النطاق من 0.07 إلى 0.7 واط / (م × كلفن). مع زيادة الضغط ، تزداد معاملات التوصيل الحراري للسوائل.

أرز. 1.7 معاملات التوصيل الحراري للسوائل المختلفة.

1-زيت الفازلين 2-بنزين. 3 أسيتون. 4-زيت الخروع 5-كحول الإيثيل. 6-كحول ميثيل. 7-الجلسرين. 8-ماء.

معامل التوصيل الحراري للمواد الصلبة.في المعادن ، الناقل الرئيسي للحرارة هو الإلكترونات الحرة ، والتي يمكن تشبيهها بغاز أحادي الذرة مثالي. انتقال الحرارة عن طريق حركات الذرات التذبذبية أو في شكل مرونة موجات صوتيةغير مستبعدة ، لكن جزءها ضئيل مقارنة بنقل الطاقة بواسطة غاز الإلكترون. بسبب حركة الإلكترونات الحرة ، فإن درجة الحرارة تتساوى في جميع نقاط تسخين أو تبريد المعدن. تنتقل الإلكترونات الحرة من المناطق الأكثر تسخينًا إلى المناطق الأقل تسخينًا ، وفي الاتجاه المعاكس. في الحالة الأولى ، يعطون الذرات الطاقة ، في الحالة الثانية يأخذونها بعيدًا. نظرًا لأن الإلكترونات هي ناقلات الطاقة الحرارية في المعادن ، فإن معاملات التوصيل الحراري والكهربائي تتناسب مع بعضها البعض. مع ارتفاع درجة الحرارة ، يزداد تشتت الإلكترونات بسبب تعزيز عدم التجانس الحراري. يستلزم هذا انخفاضًا في معاملات التوصيل الحراري والكهربائي للمعادن النقية (الشكل 1.8). في ظل وجود أنواع مختلفة من الشوائب ، تنخفض الموصلية الحرارية للمعادن بشكل حاد. يمكن تفسير هذا الأخير من خلال زيادة عدم التجانس الهيكلي ، مما يؤدي إلى تشتت الإلكترون. لذلك ، على سبيل المثال ، بالنسبة للنحاس النقي λ = 396 واط / (م × ك) ، لنفس النحاس مع آثار الزرنيخ λ = 142 واط / (م × ك). على عكس المعادن النقية ، تزداد معاملات التوصيل الحراري للسبائك بزيادة درجة الحرارة (الشكل 1.9). في العوازل ، مع زيادة درجة الحرارة ، عادة ما تزداد الموصلية الحرارية (الشكل 1.10). كقاعدة عامة ، بالنسبة للمواد ذات الكثافة العالية ، يكون لمعامل التوصيل الحراري قيمة أعلى. يعتمد ذلك على بنية المادة ومساميتها ومحتواها من الرطوبة.

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

العديد من مواد البناء والمواد العازلة للحرارة لها هيكل مسامي (الطوب ، الخرسانة ، الأسبستوس ، الخبث ، إلخ) ، وتطبيق قانون فورييه على هذه الهيئات مشروط إلى حد ما. إن وجود المسام في المادة لا يسمح لنا بالنظر إلى مثل هذه الأجسام على أنها وسيط مستمر. معامل التوصيل الحراري للمادة المسامية مشروط أيضًا. هذه القيمة لها معنى معامل التوصيل الحراري لبعض الأجسام المتجانسة ، والتي من خلالها ، بنفس الشكل والحجم ودرجات الحرارة عند الحدود ، تمر نفس كمية الحرارة التي تمر عبر هذا الجسم المسامي. يعتمد معامل التوصيل الحراري للأجسام المسحوقة والمسامية بشدة على كثافتها. على سبيل المثال ، مع زيادة الكثافة ρ من 400 إلى 800 كجم / م 3 ، تزداد الموصلية الحرارية للأسبستوس من 0.105 إلى 0.248 واط / (م × كلفن). يفسر هذا التأثير للكثافة ρ على معامل التوصيل الحراري من خلال حقيقة أن التوصيل الحراري للهواء الذي يملأ المسام أقل بكثير من المكونات الصلبة للمادة المسامية. تعتمد الموصلية الحرارية الفعالة للمواد المسامية أيضًا بشدة على الرطوبة. بالنسبة للمواد الرطبة ، يكون معامل التوصيل الحراري أكبر بكثير من معامل التوصيل الحراري للجفاف والماء بشكل منفصل. على سبيل المثال ، للطوب الجاف λ = 0.35 ، وللماء λ = 0.60 ، وللآجر الرطب λ≈1.0 واط / (م × كلفن). يمكن تفسير هذا التأثير من خلال نقل الحرارة بالحمل الحراري بسبب الحركة الشعرية للماء داخل المادة المسامية ، وجزئيًا من خلال حقيقة أن الرطوبة المرتبطة بالامتصاص لها خصائص مختلفة مقارنة بالماء الحر. يمكن تفسير الزيادة في الموصلية الحرارية للمواد الحبيبية مع درجة الحرارة من خلال حقيقة أنه مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد الموصلية الحرارية للوسط الذي يملأ الفجوات بين الحبوب ، كما يزداد نقل الحرارة بالإشعاع للكتلة الحبيبية. معاملات التوصيل الحراري لمواد البناء والعزل الحراري لها قيم تقع تقريبًا في النطاق من 0.023 إلى 2.9 واط / (م × كلفن). المواد ذات قيمة التوصيل الحراري المنخفضة [أقل من 0.25 واط / (م × كلفن)] ، والتي يشيع استخدامها للعزل الحراري ، تسمى مواد العزل الحراري.