Теплопроводность
Теплопроводность (или теплопроводность) - это перемещение тепла от одного объекта к другому, имеющему другую температуру, когда они соприкасаются друг с другом. Например, мы можем согреть руки, прикоснувшись к бутылке с горячей водой. Когда холодные руки касаются бутылки с горячей водой, тепло переходит от более горячего объекта (бутылки с горячей водой) к более холодному (руке). Люди делают предметы с разной теплопроводностью, например, посуду для нагревания или изолированные контейнеры, чтобы сохранить горячие предметы горячими, а холодные - холодными.
Другими способами передачи тепла являются тепловое излучение и/или конвекция. Обычно несколько из этих процессов происходят одновременно.
Прикасаясь к бутылке с горячей водой, мы получаем тепло за счет теплопроводности.
Микроскопическое объяснение
В атомной теории твердые тела, жидкости и газы состоят из крошечных частиц, называемых "атомами". Температура материала измеряет скорость движения атомов, а тепло - общее количество энергии, обусловленное вибрацией атомов.
Проводимость может возникать, когда одна часть материала нагревается. Атомы в этой части вибрируют быстрее и с большей вероятностью ударяются о своих соседей. В результате столкновений эти атомы также начинают двигаться быстрее, передавая им тепловую энергию. Таким образом, энергия распространяется по твердому телу (примерно так же, как энергия передается при игре в домино).
Атомная картина также помогает объяснить, почему проводимость более важна в твердых телах: в твердых телах атомы расположены близко друг к другу и не могут перемещаться. В жидкостях и газах частицы могут двигаться друг мимо друга, поэтому столкновения происходят реже.
Закон теплопроводности
Закон теплопроводности, также известный как закон Фурье, означает, что скорость передачи тепла через материал во времени пропорциональна отрицательному градиенту температуры и площади под прямым углом к этому градиенту, через которую проходит тепло:
∂ Q ∂ t = - k ∮ S ∇ T ⋅ d S {\displaystyle {\frac {\partial Q}{\partial t}}=-k\oint _{S}{\nabla T\cdot \,dS}} 
где:
Q - количество переданного тепла, и
t - затраченное время, и
k - теплопроводность материала' и
S - площадь, через которую проходит тепло, и
T - температура.
Теплопроводность обычно изменяется с температурой, но для некоторых распространенных материалов это изменение может быть небольшим в значительном диапазоне температур.
Линейный тепловой поток
Похожие страницы
- Теплопередача
- Конвекция
- Тепловое излучение
Вопросы и ответы
В: Что такое теплопроводность?
О: Теплопроводность - это передача тепла между двумя объектами разной температуры при их контакте друг с другом.
В: Может ли теплопроводность происходить между объектами одной и той же температуры?
О: Нет, теплопроводность возникает только между объектами, имеющими разную температуру.
В: Что является примером теплопроводности?
О: Примером теплопроводности может служить согревание рук от прикосновения к бутылке с горячей водой. Когда холодные руки соприкасаются с бутылкой с горячей водой, тепло переходит от более горячего предмета к более холодному.
В: Какие материалы обладают различной теплопроводностью?
О: Посуда может быть изготовлена из материалов с разной теплопроводностью, также как и изолированные контейнеры для горячих и холодных предметов.
В: Существуют ли другие способы передачи тепла, кроме теплопроводности?
О: Да, тепло также может передаваться с помощью излучения и конвекции.
В: Все ли процессы теплопередачи происходят по отдельности?
О: Нет, обычно одновременно происходит более одного из этих процессов теплопередачи (проводимость, излучение и конвекция).
В: Может ли теплопередача происходить в вакууме?
О: Да, передача тепла с помощью излучения может происходить в вакууме. Именно так солнечное тепло достигает Земли.
