28. Частные процессы передачи теплоты. Каковы механизмы передачи теплоты в металлах, строительных материалах и газах? Закон Фурье и знак «-»

Теплопроводность – передача теплоты на молекулярном уровне

В газах теплопроводность обусловлена соударением молекул.

В ТВ телах – диэлектриках теплопроводность обусловлена упругими колебаниями кристаллической решетки.

Наилучшей теплопроводностью обладают металлы благодаря наличию свободных электронов

Закон Фурье:

Вектор плотности теплового потока пропорционален градиенту температуры в той же точке в тот же момент времени

q= -λgradt=-λt/ðn

Q=-λFt/ðn [Вт]

λ – коэф теплопроводности материала

λ=Q/F(-t/ðn) [Вт/м*К]

Коэф теплопроводности численно равен кол-ву теплоты передаваемого теплопроводностью через единицу пов-ти при величине температурного градиента 1К/м

Знак «-» указывает на встречное направление теплового потока и градиента температуры

Углеродистые стали хуже проводят теплоту, чем обычные

29. Каков механизм передачи теплоты конвекцией, что назыв теплоотдачей? Формула Ньютона-Рихмана. Отчего зависит величина коэф теплоотдачи?

Конвекция – перенос теплоты при перемещении макрообъектов жидкости или газа из области с одной температурой в область с другой.

Конвекция теплоты всегда сопровождается теплопроводностью, т.к. неизбежно соприкосновение объемов различных температур.

Конвективная теплоотдача – теплообмен между твердой поверхностью и потоком жидкостей или газов, который ее омывает.

Q=αF(tж-tc) [Вт] – закон Ньютона-Рихмана

α – коэф теплоотдачи

F – площадь пов-ти контакта м/у жидкостью и стенкой

tж,tc – темп жидкости и стенки

α=Q/F(tж-tc) [Вт/м²К]

Коэф теплоотдачи численно равен кол-ву теплоты передаваемой за ед времени через ед пов-ти контакта м/у жидкостью и стенкой при разности температур м/у ними в 1К

Различают вынужденную и естественную конвекцию

Вынужденная происходит под действием сил насосы, вентилятор, ветер

Свободная (естественная) конвекция возникает за счет разности плотностей, кот в свою очередь вызвана разностью температур.

30. Диф ур теплопроводности. Условия однозначности. Граничные условия

в случае неподвижной среды и отсутствия внутренних

источников тепла имеет вид

ðT/ðt= a(∇)^2T

где a = λ /(cρ) – коэф температуропроводности и «набла» — оператор Лапласа, записанный в прямоугольной, цилиндрической, сферической или иной системах координат. Это уравнение устанавливает зависимость между температурой, временем и координатами тела в элементарном объеме, т. е. связывает временные и пространственные изменения температуры тела.

Условия однозначности

1. Геометрические условия (форма и размер тела)

2. физ св-ва (материал и его св-ва)

3. начальные условия, т.е распредел температуры в начальный нулевой момент времени

4. граничные условия, т.е. условия на границах пов-ти тела с окр средой

ГУ-1 (I рода) задаются распределинем температуры по пов-ти тела для любого момента врмени

tc=tc(x,y,z,)

ГУ-2 задают плотность теплового потока в каждой точке пов-ти для любого момента времени

qc=qc(x,y,z,)

ГУ-3 задается температура окр среды и з-н теплообмена м/у пов-тью тела и окр средой

α(tж-tс)=-λ(t/ðn)n=0

ГУ-4 задается при контакте беззазорном

λ(t/∂n1)n1=0 = λ(∂t/∂n2)n2=0