Теплопроводность

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, 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.

• Теплопередача
• Конвекция
• Тепловое излучение