Свойства жидкости воды. Теплопроводность воды
 |  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ: БОНУСЫ ИНЖЕНЕРАМ!: МЫ В СОЦ.СЕТЯХ: | Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница / / Техническая информация / / Свойства рабочих сред / / Вода, лед и снег / / Свойства жидкой воды h3O в зависимости от температуры: теплопроводность, вязкость динамическая, теплоемкость изобарная, плотность.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| TehTab.ru Реклама, сотрудничество: [email protected] | Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями. | | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Теплопроводность - это... Что такое Теплопроводность?
Теплопрово́дность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела ( атомами, молекулами, электронами и т.п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.
Численная характеристика теплопроводности материала равна количеству теплоты, проходящей через материал площадью 1 кв.м за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте. Данная численная характеристика используется для расчета теплопроводности для калибрования и охлаждения профильных изделий.
Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением объектов занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.
Закон теплопроводности Фурье
В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:
где 
— вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, 
— коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью), 
— температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.[1]
В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):
где 
— полная мощность тепловых потерь, 
— площадь сечения параллелепипеда, 
— перепад температур граней, 
— длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.
Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K).
Коэффициент теплопроводности вакуума
Коэффициент теплопроводности вакуума почти ноль (чем глубже вакуум, тем ближе к нулю). Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, тепло в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотери стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.
Связь с электропроводностью
Связь коэффициента теплопроводности 
с удельной электрической проводимостью 
в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:
где 
— постоянная Больцмана, 
— заряд электрона.
Коэффициент теплопроводности газов
Коэффициент теплопроводности газов определяется формулой[2]
Где: i — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа i=5, для одноатомного i=3), k — постоянная Больцмана, M — молярная масса, T — абсолютная температура, d — эффективный диаметр молекул, R — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из не радиоактивных газов - у ксенона).
Обобщения закона Фурье
Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье не применим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т.п. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл[3], а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:[4]
Если время релаксации 
пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.
Коэффициенты теплопроводности различных веществ
| Графен | (4840±440) — (5300±480) |
| Алмаз | 1001—2600 |
| Графит | 278,4—2435 |
| Карбид кремния | 490 |
| Серебро | 430 |
| Медь | 382—390 |
| Оксид бериллия | 370 |
| Золото | 320 |
| Алюминий | 202—236 |
| Нитрид алюминия | 200 |
| Нитрид бора | 180 |
| Кремний | 150 |
| Латунь | 97—111 |
| Хром | 93,7 |
| Железо | 92 |
| Платина | 70 |
| Олово | 67 |
| Оксид цинка | 54 |
| Сталь | 47 |
| Кварц | 8 |
| Стекло | 1-1,15 |
| КПТ-8 | 0,7 |
| Вода при нормальных условиях | 0,6 |
| Кирпич строительный | 0,2—0,7 |
| Силиконовое масло | 0,16 |
| Пенобетон | 0,14—0,3 |
| Древесина | 0,15 |
| Нефтяные масла | 0,12 |
| Свежий снег | 0,10—0,15 |
| Вата | 0,055 |
| Воздух (300 K, 100 кПа) | 0,026 |
| Вакуум (абсолютный) | 0 (строго) |
другие вещества
| Кальций | 201 |
| Бериллий | 201 |
| Вольфрам | 173 |
| Магний | 156 |
| Родий | 150 |
| Иридий | 147 |
| Молибден | 138 |
| Рутений | 117 |
| Хром | 93,9 |
| Осмий | 87,6 |
| Титан | 21,9 |
| Тефлон | 0,25 |
| Бумага | 0,14 |
| Полистирол | 0,082 |
| Шерсть | 0,05 |
| Минеральная вата | 0,045 |
| Пенополистирол | 0,04 |
| Стекловолокно | 0,036 |
| Пробковое дерево | 0,035 |
| Пеноизол | 0,035 |
| Каучук вспененный | 0,03 |
| Аргон | 0,0177 |
| Аэрогель | 0,017 |
| Ксенон | 0,0057 |
На практике нужно также учитывать проводимость тепла за счет конвекции молекул и проникаемости излучений. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепло может передаваться за счет излучения (пример — Солнце, установки инфракрасного излучения). А газ или жидкость могут обмениваться нагретыми или охлажденными слоями самостоятельно или искусственно (пример — фен, греющие вентиляторы). Так же в конденсированных средах возможно «перепрыгивание» фононов из одного твердого тела в другое через субмикронные зазоры, что способствует распространению звуковых волн и тепла, даже если зазоры представляют собой идеальный вакуум.
Примечания
См. также
Ссылки
dic.academic.ru
Вода теплопроводность - Справочник химика 21
На теплопроводность кокса влияют влажность, пористость, размер частиц, зольность. В связи с разными теплопроводностями углеродистого вещества кокса (0,1—0,15 ккал/(м-ч-°С), воды (0,506 ккал/(м-ч-°С), воздуха (0,02 ккал/(м-ч-°С) и золы общую, теплопроводность кокса находят в зависимости от соотношения в ием этих компонентов. При добавлении к сухому коксу до 30%, воды теплопроводность его увеличивается в 2—2,5 раза. Чем выше пористость углеродистого вещества, тем меньше его теплопроводность. По данным [9], при увеличении насыпной массы угля с 0,600 до 0,950 г/см теплопроводность его возрастает на 29%. [c.185]
Теплопроводность и температуропроводность древесины зависят от ее плотности, так как в отличие от теплоемкости на эти свойства влияет наличие распределенных по объему древесины полостей клеток, заполненных воздухом. Коэффициент теплопроводности абсолютно сухой древесины возрастает с увеличением плотности, а коэффициент температуропроводности падает. При заполнении полостей клеток водой теплопроводность древесины растет, а температуропроводность снижается. Теплопроводность древесины вдоль волокон больше, чем поперек. [c.258]При конденсации паров органических веществ а ниже, чем в случае водяного пара, примерно на порядок. Причина ясна при рассмотрении формул (6.23), (6.24) у органических жидкостей (конденсата) существенно ниже, чем у воды, теплопроводность Я. и теплота конденсации г (значения р и — обычно сопоставимы) в ряде случаев на а может заметно отразиться значение вязкости ц — для некоторых органических жидкостей оно существенно выще, чем у воды. [c.509]
Устойчив ниже 2,173 К и проявляет совершенно особые физические свойства сверхтекучая жидкость (вязкость в 10 раз меньше, чем у воды), теплопроводность более чем в 100 раз выше теплопроводности металлической меди. [c.125]
Температура плавления чистого NaNOs 309,5°С при 380°С он разлагается на нитрит натрия и кислород. Теплота образования твердого нитрата натрия из элементов равна 111,7 ккал моль. Нитрат натрия хорощо растворяется в воде. Теплопроводность водных растворов NaNOa (20—44%-ных) составляет 0,0013—0,0014 ккал см-сек-град. [c.477]
Из приведенных данных видно, что теплопроводность некоторых горных пород и минералов больше теплопроводности воды. Теплопроводность пород обусловливается главным образом природой связей и размерами контактов между частицами и в значительной степени зависит от влажности (влажность обычно повышает теплопроводность). Рыхлые отложения, в которых заключен воздух, являются плохими проводниками тепла. Теплопроводность пород в направлении, параллельном их сланцеватости, больше, чем нормально слоистости. [c.26]
Во всех расчетах тепло- и массопередачи при перегонке и ректификации мы встречаемся с необходимостью знать такие свойства, как относительная плотность жидких парообразных смесей спирта и воды, теплопроводность, теплоемкость, вязкость растворов различной концентрации. Поэтому мы считаем необ- [c.19]
Коэфициенты теплопроводности большинства жидкостей, в отличие от твердых тел, уменьшаются с возрастанием температуры исключением является вода, теплопроводность которой с повышением температуры возрастает. [c.16]
Для термохимических расчетов в производстве серной кислоты необходимо иметь данные о теплоте образования серной кислоты, теплоте разбавления и смешивания кислот, теплоемкости, теплоте испарения воды, теплопроводности, вязкости и др. Объем учебника не позволяет подробно остановиться на этих свойствах серной кислоты, поэтому ниже приводятся только самые общие сведения. [c.17]
В технике получили применение поверхностные и смешивающие конденсаторы. Поверхностные конденсаторы (рис. 8-1,а), в которых конденсирующийся пар отделен от охлаждающей воды теплопроводной стенкой, имеют более сложную и дорогую конструкцию по сравнению со смешивающими конденсаторами. Поверхностные конденсаторы представляют собой трубчатые теплообменники непрерывного действия, тепловой расчет которых принципиально не отличается от расчета пароводяных теплообменников. Типы и устройство поверхностных конденсаторов подробно изучаются в курсах тепловых двигателей и здесь не рассматриваются. [c.220]
Процесс образования гидратов характеризуется выделением тепла, а разложение - его поглощением. При t > 0°С теплота фазового перехода составляет около 420 кДж/г, а при t теплоты замерзания воды. Теплопроводность гидрата значительно ниже теплопроводности льда, например, при 200 К теплопроводность гидрата метана ниже теплопроводности льда в 8 раз. [c.417]
Корродирующее действие некоторых компонентов флюса на алюминий нейтрализуется промывкой шва и поверхности деталей 10%-ным раствором азотной кислоты в теплой воде и в последующем горячей водой. Теплопроводность алюминия почти в 5 раз, а теплоемкость в 2 раза больше, чем стали поэтому при сварке алюминия необходимо поддерживать более высокую температуру пламени, чем температура плавления алюминия. [c.393]
Кварцевое стекло отличается высокой термической стойкостью длительное применение его допустимо при температурах до 1 000° С, кратковременное— до 1 300—1400°С. Изделия из кварцевого стекла, нагретые до 700—800° С, не трескаются при погру жении в воду. Теплопроводность квар цевого стекла — 6—11 кюал1м ч град Коэффициент его линейного расшире ния в 6 раз меньше, чем фарфора, I в 12—20 раз меньше, чем простого силикатного стекла. Кварцевое стекло имеет вьгсО)Кую электроизоляционную способность. Оно устойчиво по отношению КО всем минеральным и органическим кислотам любых концентраций (кроме плавиковой и фосфорной кислот). Поэтому во многих случаях им заменяют цветные Металлы, а иногда даже серебро и платину. [c.58]
Иа рпс. 3 видно, что после продн.шкп сножеобразоваипых пластинок слюды в кипящей воде теплопроводность пленок на них существенно уменьшается, а между неактивными полиэтиленовыми п.ластинками вообще не наблюдается изменения X с толщиной пленки. [c.193]
ТОЛЬКО удельной теплонроводности воды. Теплопроводность силиконового каучука равна удвоенной величине удельной теплопроводности обычного каучука (см. в работе [283] стр. 60). Температурный коэффициент [c.204]
chem21.info
