Аналіз залежності коефіцієнта теплопровідності від температури

Коротко розглянемо аналіз залежності коефіцієнта теплопровідності від температури для різних теплозахисних матеріалів, обмежимося лише загальними схематичними уявленнями. Для порівняння будуть використані також загальні відомості з теорії переносу тепла в рідинах і газах. Зазвичай у твердих непористий матеріалів розрізняють три ділянки в залежності коефіцієнта теплопровідності від температури. У діапазоні дуже низьких температур різко збільшується із зростанням температури, починаючи з нульового значення, а потім починає падати. Друга ділянка простирається від максимуму теплопровідності до дебаєвської температури і характеризується високими значеннями коефіцієнта теплопровідності кристалічних речовин. Зазвичай дебаєвської температура близька до кімнатної, проте є цілий ряд відхилень. Так, у берилію вона складає 1160 К, а для алмазу дебаєвської температура дорівнює 1850 К.

Для теплозахисних матеріалів найбільш важливий третю ділянку області твердого стану матеріалу – діапазон високих температур,, який простягається від температури Дебая до температури плавлення або сублімації даної речовини. У відповідності з даними рис. 3-12 для більшості чистих речовин – провідників електрики (в основному це метали) можна прийняти, що коефіцієнт теплопровідності в цьому діапазоні практично не змінюється з температурою. У кристалічних діелектриків, наприклад оксидів і т. д., теплопровідність в цій області падає обернено пропорційно температурі. У більшості аморфних матеріалів (скло, деякі полімери) помітно деяке збільшення коефіцієнта теплопровідності з ростом температури. Цікаво відзначити, що різниця між теплопровідністю кристалічних і аморфних діелектриків швидко убуває із зростанням температури і в точці плавлення зникає зовсім. При плавленні матеріалів їх. теплопровідність повинна падати.

Зі зростанням температури впорядкованість будови зменшується і відповідно зменшується коефіцієнт теплопровідності (виняток становить вода, гліцерин і деякі водні розчини). Зауважимо, однак, що стосовно до теплозахисним матеріалами, теплопровідність їх розплаву часто »пов'язана не стільки з молекулярним, скільки з радіаційним перенесенням тепла. Теплопровідність газів в першому наближенні пропорційна добутку в'язкості на теплоємність при постійному тиску, причому зі зростанням температури відзначається значне збільшення коефіцієнта теплопровідності% 8 практично у всіх газів. Тим не менше теплопровідність все ж залишається нижче, ніж теплопровідність твердої фази, і нею можна знехтувати, якщо тільки пористість твердого теплозахисного матеріалу не надто велика.

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru