34. Жылуөткізгіштіктің негізгі заңы
Жылуөткізгіштіктің негізгі заңына анықтамалары маңызды бірқатар математикалық түсініктер енеді.
Температуралық өріс деп берілген уақыттағы дененің барлық нүктелеріндегі температура мәндерінің жиынтығын атайды. Математикалық түрде жазылуы t=f(x,z,y,τ). Егер дененің барлық нүктелеріндегі температура уақытқа байланысты өзгермесе, онда оны тұрақты температуралық өріс деп, ал керісінше болған жағдайда – тұрақсыз температуралық өріс деп бөледі. Бұдан басқа, егер температура кеңістіктегі бір немесе екі координат бойынша өзгерсе, онда температуралық өрісті бір немесе екі өлшемді деп атайды.
Изотермалық бет деп температурасы бірдей геометриялық нүктелер орнын атайды. Температура изотермалық бетке перпендикуляр бағытта қозғалғанда ең көп өзгереді. Изотермалық бетке нормаль бағытта температураның өсу жағына қарай бағытталған, сан жағынан температураның осы бағыт арқылы алынған туындысына тең векторды температура градиенті деп атайды да, grad t арқылы белгілейді, демек grad t = dt/dn.
Фурье заңына сәйкес жылу өткізгіштікпен берілген жылу ағынының тығыздығының векторы q температура градиентіне тура пропорционал болады:
(13.1)
Мұндағы
-
заттың жылу өткізгіштік коэффициенті,
оның өлшем бірлігі –Вт/(мК).
(13.1) теңдеуіндегі минус таңбасы q векторының gradt векторына кері бағытталғанын, демек температураның ең көп кеміген жағына бағытталғанын көрсетеді. Кез келген бағыттағы n жылу ағынының тығыздығы q осы бағытқа түсірілген q вектоpының проекциясына тең (13.1-сурет);
(13.2)
35. Жылуөткізгіштік коэффициенті
Фурье
заңындағы (13.1) жылуөткізгіштік коэффициенті
берілген заттың жылу өткізу қабілетін
сипаттайды. Оның мәндері заттардың жылу
физикалық қасиеттерінің анықтамасында
келтірілген. Сан жағынан жылуөткізгіштік
коэффициенті температуралық градиент
1 К/м-ге тең болғандағы жылу ағынының
тығыздығына тең болады
Газдарда
жылу энергиясы молекулалардың бей
берекет қозғалысы арқылы тасылады. Ең
үлкен жылуөткізгіштік қасиетіне ең
жеңіл газ – сутегі ие болады. Қалыпты
температура (t=200C)
сутегінің жылуөткізгіштік коэффициенті
ауыр газ – көміртегінің диоксиді
ал, ауанікі
-
ге
тең болады.
Металдарда жылуөткізгіштік электрондардың жылулық қозғалысымен қамтамасыз етіледі. Сондықтан олардың жылуөткізгіштігі газдарға қарағанда өте үлкен (6-9 сызықтар).
Ең үлкен
жылуөткізгіштік коэффициентіне таза
күміс пен мыс ие болады
.
Болаттарда 
.
Температура өскен сайын металдардың
жылуөткізгіштік коэффициенті негізінде
кемиді.
Сұйықтарда
жылуөткізгіштік коэффициент 1-ден кіші.
Мысалы, жылуды жақсы өткізетін сұйық
заттарға су жатады. Ол үшін
,
(5сызық).
Металл емес қатты заттардың жылуөткізгіштік коэффициенті әдетте оннан аспайды.
Кеуек
материалдардың (тығын, әртүрлі талшықты
толтырғыштар) жылуөткізгіштік коэффициенті
болады.
Кеуек материалдар ылғалданса, онда
тез артады. Мысалы, ылғалды кірпіштің
жылуөткізгіштік коэффициенті
≈
1 Вт/мК.