Теплопроводность
Теплопроводность — это способ теплопередачи, при котором энергия передаётся от более нагретых участков вещества к менее нагретым без перемещения вещества в целом.
В твёрдых телах частицы не покидают своих мест, а колеблются около них и передают энергию соседним частицам. В жидкостях и газах теплопроводность тоже возможна, но обычно слабее: расстояния между частицами больше. Лучше всего проводят тепло металлы, особенно медь и алюминий. Дерево, пластмассы, стекло, воздух и шерсть проводят тепло плохо и служат теплоизоляторами.
Формула теплопроводности
Для однородного плоского слоя при постоянной разности температур количество переданной теплоты можно рассчитать так:
Здесь \(\lambda\) — коэффициент теплопроводности вещества, \(S\) — площадь слоя, \(l\) — его толщина, \(T_1-T_2\) — разность температур, а \(\tau\) — время. Чем больше \(\lambda\), площадь и разность температур, тем интенсивнее передача энергии. Чем толще слой, тем меньше теплоты проходит за то же время.
Металлическая ложка, оставленная в горячем чае, постепенно нагревается по всей длине. Энергия передаётся от погружённого конца к ручке через взаимодействие частиц металла. Сама ложка при этом не перемещается из-за теплопроводности.
При конвекции энергия переносится потоками жидкости или газа вместе с веществом. При тепловом излучении энергия передаётся электромагнитными волнами и может распространяться даже в вакууме. Теплопроводность требует непосредственного взаимодействия соседних частиц.
Какой способ теплопередачи происходит в металлическом стержне, один конец которого нагревают?
Главное
- Теплопроводность — передача энергии между соседними частицами без переноса вещества.
- Металлы проводят тепло хорошо, а воздух, дерево и пластмассы — плохо.
- Интенсивность теплопроводности зависит от свойств вещества, площади, толщины слоя, разности температур и времени.