Ջերմահաղորդականություն

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search

Ջերմահաղորդականություն, մարմնի տաք մասերից դեպի պակաս տաք մասերը ջերմության փոխանցում, որը հանգեցնում է ջերմաստիճանների հավասարեցման։ Ջերմահաղորդականությունյանը հատուկ է ջերմության փոխանցման ատոմամոլեկուլային բնույթը՝ մեծ Էներգիա ունեցող մասնիկների (մոլեկուլներ, ատոմներ, Էլեկտրոններ) էներգիայի անմիջական հաղորդումը փոքր էներգիայով մասնիկներին։

Ֆուրիեի օրենք[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Իզոտրոպ միջավայրում ջերմության տարածումը ենթարկվում է Ֆուրիեի օրենքին․

,

որտեղ -ն՝ ջերմային հոսքի խտության վեկտորն Է, T-ն՝ բացարձակ ջերմաստիճանը, -ն՝ Ջ-յան գործակիցը, որը կախված չէ ջերմաստիճանի գրադիենտից։ Ըստ մոլեկուլային-կինետիկ տեսության, Ֆուրիեի օրենքը տեղի ունի, եթե ջերմաստիճանի հարաբերական փոփոխությունը ազատ վազքի I միջին երկարության վրա անհամեմատ փոքր է մեկից։

Խորանարդային սիմետրիայից զուրկ բյուրեղներում վեկտորը զուգահեռ չէ gradT-ին և որոշվում է։

առնչությամբ, որտեղ երկրորդ սեռի տենզոր է։ Միավորների միջազգային համակարգում A-ն չափվում է վտ/(մ*K)-ով։

Իդեալական գազ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Իդեալական գազի համար, որի մոլեկուլներն ունեն միայն համընթաց շարժման էներգիա, A-ն տրվում է։

արտահայտությամբ, որտեղ -ն գազի խտությունն է, -ն՝ միավոր զանգվածի ջերմունակությունը հաստատուն ծավալի դեպքում, -ն՝ մոլեկուլների շարժման միջին արագությունը։ Քանի որ l~l/p, իսկ p~p (p-ն գազի ճնշումն է), ուստի իդեալական գազի A-ն կախված չէ ճնշումից։ Բազմատոմ մոլեկուլներից կազմված գազի A-ն հաշվելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել նաև մոլեկուլների ներքին ազատության աստիճանները։ Խիտ գազերում և հեղուկներում, որտեղ միջմոլեկուլային միջին հեռավորությունը մոլեկուլի չափերի կարգի մեծություն է, միջմոլեկուլային ուժեղ փոխազդեցության առկայությունը նպաստում է ջերմության ավելի արագ փոխանցմանը (հեղուկում այն տարածվում է ձայնի արագությամբ)։ Պինդ մարմինների Ջ-յան բնույթը, մարմնի տեսակից կախված, տարբեր է։ Մետաղներն ունեն բարձր Ջ․, որը կապված է դրանց բարձր էլեկտրահաղորդականության հետ, այսինքն՝ պայմանավորված է հիմնականում հաղորդականության էլեկտրոնների շարժմամբ և փոխազդեցությամբ։

Վիդեման-Ֆրանցի օրենք[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Մետաղների A-ի ջերմաստիճանային կախումը կարելի է հետագոտել, օգտվելով Վիդեման-Ֆրանցի օրենքից

(σ-ն էլեկտրահաղորդականության գործակիցն է)։ Բարձր ջերմաստիճաններում t ջերմաստիճանի նվազման հետ այն սկսում է ավելի արագ աճել և շատ ցածր ջերմաստիճաններում ձգտում է օ0 հաստատուն մեծության։ Ուստի A-ն բարձր ջերմաստիճաններում հաստատուն է, իսկ ցածր ջերմաստիճաններում՝ ուղիղ համեմատական T-ին։ Ոչ մետաղական բյուրեղներում (դիէլեկտրիկ, մաքուր կիսահաղորդիչ՝ ցածր ջերմաստիճաններում) ջերմության փոխանցումը կատարվում է ֆոտոններով։ A-ի որոշման համար կարելի է օգտվել

,

բանաձևից, որտեղ v-ը ֆոնոնի միջին արագությունն է, c-ն՝ ցանցային ջերմունակությունը։ Միջին և բարձր ջերմաստիճաններում։ -ը սահմանափակվում է ֆոնոն-ֆոնոն փոխազդեցությամբ և բավական բարձր ջերմաստիճաններում հակադարձ համեմատական է դառնում T-ին։ l-ի ջերմաստիճանային կախումը Т-ի նվազման դեպքում կարելի է ներկայացնել l~exp(T*/T) տեսքով, որտեղ T*-ն յուրաքանչյուր բյուրեղի համար բնութագրական ջերմաստիճանն է։ Ցածր ջերմաստիճաններում l-ը խիստ մեծանալով, ձգտում է մի հաստատունի, որը որոշվում է բյուրեղի չափերով։ Հաշվի առնելով ցանցային ջերմունակության ջերմաստիճանային կախումը, A-ի կախումը T-ից տարբեր տիրույթներում կարելի է ներկայացնել կորով:

Տարբեր նյութերի ջեմահաղորդականության տարաձևություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Aerogelflower filtered.jpg
Նյութեր Ջերմահաղորդականություն, Վտ/(Մ·Կ)
Գրաֆեն 4840±440 — 5300±480
Ալմաստ 1001—2600
Գրաֆիտ 278,4—2435
Սիլիցիումի կարբիդ 490
Արծաթ 430
Պղինձ 401
Բելիումի օքսիդ 370
Ոսկի 320
Ալյումին 202—236
Ալյումինի նիտրիդ 200
Բորի նիտրիդ 180
Սիլիցիում 150
Արույր 97—111
Քրոմ 93,7
Երկաթ 92
Պլատին 70
Անագ 67
Ցինկի օքսիդ 54
Պողպատ 47
Կապար 35,3
Քվարց 8
Գրանիտ 2,4
Բազալտ 1,3
Ապակի 1-1,15
Սիլիցիումօրգանական ջերմահաղօրդականությն մածուկ 0,7
Ջուրը նորմալ պայմաններում 0,6
Աղյուս 0,2—0,7
Սիլիկոննի յուղ 0,16
Փրփուր 0,05—0,3
Փայտ 0,15
Նավթային յուղեր 0,12
Թարմ ձյուն 0,10—0,15
Պոլիպրոպիլեն 0,038-0,052
Էքստրուդացված Պենոպլաստ (горючесть Г1 и Г4 0,032-0,034
Ապակի 0,032-0,041
Քարե բամբակ 0,034-0,039
Օդ (300 K, 100 կՊաս) 0,022
Վակուում (բացարձակ) 0 (խիստ)
Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 9, էջ 493 CC-BY-SA-icon-80x15.png