Что такое теплопроводность и теплоемкость: Теплопроводность и теплоемкость материалов — Строительный журнал Palitrabazar.ru

Содержание

Теплопроводность, теплоемкость, плотность керамики и огнеупоров: таблицы значений

Теплопроводность и плотность керамики, огнеупоров

В таблице представлены значения плотности, пористости П, теплопроводности керамики и огнеупоров в зависимости от температуры. Свойства керамики и огнеупоров в таблице даны для температуры от 200 до 1600°С.

Содержание оксида алюминия Al2O3 в изделиях находится в пределах от 28 до более 90%; содержание оксида кремния SiO2 в керамике от 25 до более 97%; содержание оксида циркония ZrO2 от 50 до более 90%. Также в огнеупорах содержаться оксид магния и карбид кремния.

Плотность, пористость П и теплопроводность приведены для следующих материалов: огнеупор из кварцевого стекла, керамика, содержащая оксид алюминия Al2O3, SiO2, MgO, SiC, диоксид циркония ZrO2, изделия: динасовые, полукислые, шамотные, муллитокремнеземистые, муллитовые, муллитокорундовые, корундовые, периклазовые, форстеритовые, карбидкремниевые, бадделеитовые, цирконовые плавленые и поликристаллические.

Плотность керамики в таблице приведена при температуре 20°С. Наиболее плотной и тяжелой керамикой является бадделеитовая керамика на основе оксида циркония — ее плотность составляет от 5500 до 5800 кг/м3.

Теплоемкость керамики и огнеупоров

В таблице представлены значения удельной массовой теплоемкости керамики и огнеупоров в зависимости от температуры.
Теплоемкость огнеупоров в таблице дана в интервале температуры от 273 до 1773К (от 0 до 1500°С). Размерность теплоемкости кДж/(кг·град).

Теплоемкость приведена для следующих огнеупорных материалов: алундум, глинозем, карборунд, кирпич динасовый, магнезитовый, хромитовый, шамотный кирпич, силлиманит, уголь электродный, фарфор высоковольтный, низковольтный и установочный, циркон.

Теплоемкость шамота, динаса, корунда и магнезита

В таблице представлены значения удельной массовой теплоемкости этих огнеупоров в зависимости от температуры.
Теплоемкость шамота, динаса, корунда и магнезита в таблице дана в интервале температуры от 50 до 1500°С. Размерность удельной теплоемкости кДж/(кг·град).

Теплоемкость высокоогнеупорных материалов и керамики

В таблице даны значения удельной массовой теплоемкости высокоогнеупорных материалов в зависимости от температуры.
Теплоемкость огнеупорных материалов и керамики в таблице приведена в интервале температуры от 100 до 1400°С (размерность теплоемкости кДж/(кг·град)).

Теплоемкость указана для следующих огнеупоров и керамических материалов: корунд (искусственный), глинозем, муллит, кианит (борисовский), андалузит (Семиз-Бугу), силлиманит, муллитовые изделия, магнезитовые изделия 88% MgO, спекшийся магнезит, серпентин, шпинель, известь (плавленая), окись циркония ZrO2, циркон (ильменский), хромитовые изделия, хромит (халиловский), карборунд (кристаллический), карборундовые изделия типа карбофракс SiC, графит С.

Источники:

  1. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
  2. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.
  3. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.

Теплопроводность, теплоемкость и плотность льда в зависимости от температуры от 0 до -100 °С при атмосферном давлении.

Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины: теплоемкость, теплопроводность, температуры кипения, плавления, пламени. Удельные теплоты сгорания и парообразования. Термические константы. Коэффициенты теплообмнена и расширения / / Теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности. Коэффициент теплопроводности строительных материалов, веществ, сред и т.п.  / / Теплопроводность, теплоемкость и плотность льда в зависимости от температуры от 0 до -100 °С при атмосферном давлении.

Поделиться:   





Теплопроводность, теплоемкость и плотность льда в зависимости от температуры от 0 до -100 °С при атмосферном давлении.


















Теплопроводность, теплоемкость и плотность льда в зависимости от температуры от 0 до -100 °С при атмосферном давлении.

Температура°С

Плотность,

кг/м 3

Теплопроводность

(Вт/(м*К или С))

Теплоемкость

(кДж/(кг*K или C))

0.01 (Вода)

999.8

0

916.2

2.22

2.050

-5

917.5

2.25

2.027

-10

918.9

2. 30

2.000

-15

919.4

2.34

1.972

-20

919.4

2.39

1.943

-25

919.6

2.45

1.913

-30

920.0

2.50

1.882

-35

920.4

2.57

1.851

-40

920.8

2.63

1.818

-50

921.6

2.76

1.751

-60

922.4

2.90

1.681

-70

923.3

3.05

1.609

-80

924.1

3.19

1.536

-90

924.9

3.34

1.463

-100

925.7

3.48

1.389


Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:


Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.

Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.

Коды баннеров проекта DPVA.ru
Начинка: KJR Publisiers

Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team

Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса.
Free xml sitemap generator

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Язык статьи — русский

Ссылка для цитирования: Волков Д.П., Егоров А.Г., Мироненко М.Э. Теплофизические свойства полимерных композиционных материалов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 2. С. 287–293. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-2-287-293

Аннотация


Предмет исследования.Изучены теплофизические свойства нового полисилоксанового заливочного компаунда. Исследованы закономерности изменения теплопроводности и теплоемкости этого материала в диапазоне температур от +25 ºС до +175 ºС в зависимости от состава образцов. Выполнен поиск оптимального состава компаунда, обеспечивающего теплопроводность не менее 0,5 Вт/(м·К) и набор данных для оценочного прогнозирования изменения теплофизических свойств в зависимости от состава компаунда. Методы.Образцы изготовлены в ФГУП «НИИ синтетического каучука им. С.В. Лебедева» на основе серийно выпускаемых силоксановых полимеров. Компаунды представляли собой двух- или трехкомпонентные композиции холодного отверждения на основе низкомолекулярного (жидкого) полидиметилсилоксанового каучука СКТН. В качестве переменных по массовому наполнению добавок использованы полиэтилсилоксан ПЭС-5, гидроксид алюминия, гидрид титана, карбид бора, окись цинка.Исследования теплопроводности и теплоемкости выполнены с помощью измерителей ИТ-λ-400 ИТ-С-400 методом монотонного разогрева. Основные результаты. Получены новые экспериментальные данные зависимости теплопроводности и теплоемкости полисилоксанового компаунда от температуры, состава и концентрации различных наполнителей. Показано, что введение добавок позволило увеличить теплопроводность композита и уменьшить теплоемкость. Выявлено, что с ростом температуры теплопроводность компаундов падает примерно на 15%, а теплоемкость возрастает на 60–70%. Практическая значимость. Полученные данные позволяют выбрать оптимальный состав компаунда, обеспечивающий требуемые эксплуатационные показатели: теплопроводность не менее 0,5 Вт/(м·К), длительную термостойкость в диапазоне температур от –60 ºС до +200 ºС, сохранность эксплуатационных свойств при интегральном флюенсе нейтронов до 1∙1014 нейтрон/см2 и суммарной поглощенной дозы по гамма-излучению до 300 Гр. Разработанный компаунд проходит испытание и может найти применение в качестве материала твердой нейтронной защиты в составе транспортных упаковочных комплектов, предназначенных для перемещения и хранения отработанного ядерного топлива.

Ключевые слова: теплопроводность, теплоемкость, заливочный компаунд, калориметр

Благодарности. Работа выполнена в рамках НИР ФГУП «НИИ синтетического каучука им. С.В. Лебедева» для ПАО «Ижорские заводы».

Список литературы


 1.     Гросберг А.Ю., Хохлов А.Р. Полимеры и биополимеры с точки зрения физики. Долгопрудный: Интеллект, 2014. 304 с.


2.      Зуев Ю.С., Дегтева Т.Г. Стойкость эластомеров в эксплуатационных условиях. М.: Химия, 1986. 264 с.


3.     Михайлин Ю.А.Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы. СПб.: Профессия, 2006. 624 с.


4.     Godovsky Y.K. Thermophysical Properties of Polymers. NY: SpringerVerlag, 1992.300p.


5.     Штенникова И.Н., Рюлщев Е.И., Эскин В.Е. и др. Современные физические методы исследования полимеров. М.: Химия, 1982. 251 с.


6.      Радиационная стойкость органических материалов: Справочник / под ред. В.К. Милинчука, В.И. Тупикова. М.: Энергоатомиздат, 1986.272 c.


7.     Ревун Ю.А., Комкова А.Д., Кондратьев А.Н., Лебеденко С.Г. Твердые материалы нейтронной защиты в конструкциях ТУК // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Химические проблемы атомной энергетики. 1991. №2, ч.1. С. 47–50.


8.     Шутова Е.М. Краткий обзор новых патентов на оборудование для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива // Инженерный вестник Дона. 2012. № 3. С. 531–535.


9.     Волков Д.П., Успенская М.В. Теплопроводность наполненных полимеров // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2010. Т. 53. № 4. С. 49–51.


10.  Платунов Е.С., Баранов И.В., Буравой С.Е., Курепин В.В. Теплофизические измерения: учеб. пособие. СПб.: СПбГУ НиПТ, 2010. 738 с.


11.  Fon W.C.W. Thermal Properties of Nano- and Microstructures. PhD Thesis, California Institute of Technology, 2004.


12.  Wunderlich B. Thermal Analysis of Polymeric Materials. Berlin: Springer, 2005. 894 p. doi: 10.1007/b137476


13.  Blomberg T. Heat Conduction in Two and Three Dimensions. Report TVBH-1008. Lund University, Sweden, 1996. 188 p.


14.  Varma-Nair M., Wunderlich B. Heat Capacity and Other Thermodynamic Properties of Linear Macromolecules. University of Tennessee, 1990.


15.  Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация. 3-е изд. СПб.: Питер, 2010. 464 с.


16.  Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учеб. пособие для вузов. М.: Логос, 2000. 408 с.

Теплопроводность и теплоемкость жидкостей —

Для поглощения и удаления из гидросистемы выделяющегося при ее работе тепла и его рассеивания необходимо, чтобы жидкости обладали высокими показателями теплоемкости и теплопроводности.

Теплопроводность жидкостей — это количество тепла в калориях, которое проходит в 1 сек через 1 см2 слоя толщиной 1 см. Теплопроводность обычно выражается в ккал/см∙ ч град или кал/см, сек. град.

Значение коэффициента теплопроводности определяется

ккал/см ∙сек ∙град,

где а — коэффициент, зависящий от марки жидкости; для минеральных масел а ≈ 0,00027 ÷ 0,0003

Минеральные масла являются плохим проводником тепла и уступают воде и жидкостям на водной основе, теплопроводность которых примерно в 5 раз выше теплопроводности масел.

Для большинства нефтепродуктов теплопроводность составляет примерно (4,0 — 4,8) -10-6 ккал/см- сек- град.

Значения коэффициентов теплопроводности в ккал/см • сек • град (10-4) некоторых жидкостей приведены следующие

Вода при температуре в °С:

100С ………….14,7 Минеральное масло при 150 С ………3,24

500С …………..15,4 Касторовое масло при 200 С…….……4,32

800С ……….…16,0 Глицерин при 200 С ………..…………6,8

Коэффициент теплопроводности воздуха при 0° С составляет 1,44 ∙10-6 ккал/см -сек. град

Теплопроводность жидкостей уменьшается с повышением температуры. В частности зависимость коэффициента теплопроводности минеральных масел от температуры имеет вид

ккал/см ∙ сек ∙ град

Для индустриальных масел а = 3-10-4; b = 1,25∙10-2; для машинных масел а — 2,7-10-4; b = 10-2.

Не менее важным параметром является теплоемкость жидкостей [количество тепла, необходимое для повышения температуры единицы веса на 1° С (ккал/кг)], от значения которой зависит интенсивность повышения температуры.

Коэффициент теплоемкости нефтепродуктов определяется по приближенному эмпирическому выражению

ккал/кг

где t – температура масла в 0С;

γ15 – объемный вес масла при 150 С в кг/л

Для распространенных жидкостей средняя удельная теплоемкость в ккал/кг ∙ град в интервале температур от 0 до 1000 С:

Минеральное масло……………………………0,45 – 0,50

Керосин………………….…………………………0,50

Глицерин….………………………………………..0,57

Жидкость на водной основе (при t = 250 С)………0,72

Для рабочих жидкостей минерального происхождения средняя удельная теплоемкость при температуре от 0 до 1000 С может быть принята равной 0,45 ккал/кг ∙ град.

У большинства реальных жидкостей и газов удельная теплоемкость повышается с увеличением температуры, причем эти изменения для газов существенны, а для жидкостей незначительны, поскольку модуль объемной упругости велик.

Теплоемкость смеси минеральных масел может быть приближенно определена по выражению

где Сс – теплоемкость смеси;

С1 и С2 – теплоемкость отдельных компонентов смеси;

m 1 и m2 – весовые количества компонентов.

2.3.18. Характеристики масел, применяемых в гидросистемах, представлены в таблицах 2, 3.

Таблица 2

Марка масла и ГОСТ

Вязкость при 500С

Температура в 0С

Пределы рабочих температур в 0С

Объемный вес в кГ/м3

в ccm

в 0Е

застывания

вспышки

Индустриальное 12 (веретенное 2), ГОСТ 1707-51. .

Индустриальное 20 (веретенное 3), ГОСТ 1707-51..

Индустриальное 20 (веретенное 3), ГОСТ 1707-51..

МС-22, ГОСТ 1013-49

МС-20 ГОСТ 1013-49

Индустриальное 45 (машинное С), ГОСТ 1707-51…….

Индустриальное 50 (машинное СУ), ГОСТ 1707-51…….

Турбинное 22 (турбинное Л) ГОСТ 32-53…..

Турбинное 30 (турбинное УТ) ГОСТ 32-53…..

Турбинное 46 (турбинное Т) ГОСТ 32-53…..

Турбинное 57  ГОСТ 32-53…..

Велосит Л, ГОСТ 1840-51…

 

Вазелиновое Т, ГОСТ 1642-50…

 

Веретенное АУ, ГОСТ 1642-50

 

Трансформаторное, ГОСТ 982-56……….

 

МК-8, ГОСТ 6457-66

 

 

 

10-14

 

 

 

17-23

 

 

 

27-33

 

22

 

20

 

 

 

38-52

 

 

 

42-58

 

 

20-23

 

 

28-32

 

 

44-48

 

55-59

 

4-5,1

 

 

5,1-8,5

 

12-14

 

 

 

9,6

 

 

8,6

 

 

 

1,86-2,26

 

 

 

2,6-3,31

 

 

 

3,81-4,59

 

3,1

 

2,8

 

 

 

5,74-7,07

 

 

 

5,76-7,76

 

 

2,9-3,2

 

 

3,9-4,4

 

 

6,0-6,5

 

7,5-7,9

 

1,3-1,4

 

 

1,4-1,72

 

 

2,05-2,26

 

 

 

1,8

 

 

 

 

 

-30

 

 

 

-20

 

 

 

-15

 

-14

 

-18

 

 

 

-10

 

 

 

-20

 

 

-15

 

 

-10

 

 

-10

 

 

 

-25

 

 

-20

 

 

-45

 

 

 

-45

 

 

-55

 

 

 

165

 

 

 

170

 

 

 

180

 

230

 

225

 

 

 

190

 

 

 

200

 

 

180

 

 

180

 

 

195

 

195

 

112

 

 

125

 

 

163

 

 

 

135

 

 

135

 

 

 

-30÷ +40

 

 

 

0-90

 

 

 

10-50

 

 

 

 

 

10-60

 

 

 

10-70

 

 

5-50

 

 

10-50

 

 

10-50

 

10-70

 

От -10 до +30

 

 

 

От -40 до +60

 

 

От -30 до +90

 

 

 

 

876-891

 

 

 

881-901

 

 

 

886-916

 

905

 

895

 

 

 

890-930

 

 

 

890-930

 

 

901

 

 

901

 

 

920

 

930

 

 

 

860-890

 

 

888-896

 

 

 

886

 

 

885

Таблица 3

Марка масла

Кинематическая вязкость в ccm

Температура масла в 0С

Предел рабочих температур в 0С

при +50 0С

при -50 0С

застывания

вспышки

МВП, ГОСТ 1805-51

6,3-8,5

23466

-60

120

От – 40 до + 60

АМГ-10, ГОСТ 6794-53

10

1250

-70

92

От – 60 до + 100

К морозостойким относится также масло ЦИАТИМ-1М (ТУ 327 – 50), получаемое очисткой низкозастывающей узкой дистиллярной фракции, выкипающей в пределах 320 – 340 0С с присадками. Ниже приведена характеристика этого масла.

Вязкость в ccm при температуре в 0С:

+ 50……………………………………………………..6,3

– 40………………………………………………………1900

Температура в 0С:

застывания……………………………………….Не выше – 60

кипения:

начало………………………………………………..300

конец…………………………………………………340

вспышки в открытом тигле…………………….Не ниже 130

Коэффициент температуропроводности — Словарь терминов | ПластЭксперт

Понятие и общие сведения


Значение данного коэффициента характеризует теплопроводность материала, которая, в свою очередь, является физическим параметром, отражающим скорость изменения температуры тела в течение нестационарных тепловых процессов. Теплопроводность является мерой тепло-инерционных свойств любого материала.


Численное значение коэффициента температуропроводности определяется как отношение коэффициента теплопроводности материала к произведению удельной теплоёмкости этого материала, взятой при постоянном давлении, на его плотность. Коэффициент температуропроводности измеряется в системе физических единиц СИ в кв.м/секунда. Рассмотрим все три величины – температуропроводность, теплопроводность и удельную теплоёмкость.


Значение коэффициента температуропроводности находится в зависимости от химической и физической природы материала. Вещества в жидкой и особенно газовой фазе имеют невысокие значения этого показателя. Для твердых тел и в особенности металлы, коэффициент температуропроводности обладает наибольшими значениями.


Температуропроводность


Характеристика вещества под названием «температуропроводность», которая собственно и описывается коэффициентом температуропроводности, является одной из физических величин. Она характеризует скорость изменения или выравнивания температуры материала в неравновесных процессах, связанных с тепловой энергией.


Температуропроводность характеризует материал. Вместе с теплопроводностью они являются важнейшими тепловыми свойствами материалов, т.к. они отражают процессы переноса теплоты и температурные изменения в веществе.


Теплопроводность


Теплопрово́дностью называется способность материалов осуществлять трансфер тепловой энергии по направлению от нагретых областей тела к более холодным областям тела. Перемещение тепла осуществляется в процессе хаотического перемещения элементарных частиц вещества, это могут быть молекулы, атомы, ионы и т.д. Указанный тепловой процесс протекает практически в любых веществах и предметах, имеющих разницу температур в разных своих частях. Сам механизм перемещения тепловой энергии при этом находится в зависимости от агрегатного состояния, в котором находится рассматриваемое тело.


Теплопроводностью в том числе именуют количественную характеристику тела по проведению через себя тепловой энергии. Это свойство подобно электрической проводимости в электротехнике. Такая особенность материала характеризуется специальной постоянной для каждого вещества – коэффициентом теплопроводности. Такой коэффициент принимается равным количеству теплоты, которое проходит через однородный образец вещества длиной 1 метр, через единицу площади 1 кв.метр за 1 секунду при разнице температур в 1 градус Кельвина (или Цельсия). В упомянутой ранее системе СИ единицей измерения данного коэффициента теплопроводности принят Вт/(м·K).


Изначально ученые считали, что трансфер теплоты осуществляется за счет перетекания предполагаемого «вещества» под названием «теплород» от одного тела или вещества к другому. Эта гипотеза была забракована в ходе развития молекулярно-кинетической теории. Тогда процесс теплопроводности стало возможно объяснить, основываясь на механизмах воздействий элементарных частиц материи друг на друга. Атомы, молекулы и ионы в областях вещества с более высокой температурой перемещаются активнее и таким образом передают свою избыточную энергию при помощи столкновений с менее скоростными «холодными» элементарными частицам, расположенными в менее нагретых областях материала.


Удельная теплоёмкость


Удельной теплоемкостью материала называется физическая величина, которая равна количеству тепловой энергии, необходимой для передачи телу с массой 1 килограмм для повышения температуры этого тела на 1 градус К. В международной системе единиц СИ удельная теплоемкость обозначается латинской буквой С, а единицей ее измерения является «джоуль на килограмм-кельвин» или Дж/кг*градусК.


Исходя из вышесказанного значение удельной теплоёмкости материала можно интерпретировать как теплоёмкость единицы его массы. Температура самого вещества и, следовательно, окружающей среды оказывает прямое влияние на величину удельной теплоёмкости. При различной температуре показатель удельной теплоёмкости любого материала будет отличаться.  

Значение для процессов переработки пластмасс


В полимерной промышленности коэффициент температуропроводности является значимой физической величиной пластиков. Он используется в расчетах при проектировании изделий из пластмасс и при эксплуатации конструкционных деталей из полимеров.



Рис.1. Пластиковые окна – важнейшая область расчетов теплопроводности полимеров


Важны тепловые расчеты при использовании би-материальных систем, например полимер-металл. Прочностные и тепловые расчеты таких деталей – важнейшее условия их успешного производства и экстплуатации.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на         

Доске объявлений ПластЭксперт

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на               

Форуме о полимерах ПластЭксперт

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Вернуться к списку терминов

Теплопроводность, теплоемкость и плотность льда в зависимости от температуры от 0 до -100 °С при атмосферном давлении.

Навигация по справочнику TehTab. ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины, включая температуры кипения, плавления, пламени и т.д …… / / Теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности.  / / Теплопроводность, теплоемкость и плотность льда в зависимости от температуры от 0 до -100 °С при атмосферном давлении.


Теплопроводность, теплоемкость и плотность льда в зависимости от температуры от 0 до -100 °С при атмосферном давлении.


















Теплопроводность, теплоемкость и плотность льда в зависимости от температуры от 0 до -100 °С при атмосферном давлении.

Температура°С

Плотность,

кг/м 3

Теплопроводность



(Вт/(м*К или С))

Теплоемкость

(кДж/(кг*K или C))

0.01 (Вода)

999.8

0

916. 2

2.22

2.050

-5

917.5

2.25

2.027

-10

918.9

2.30

2.000

-15

919.4

2.34

1.972

-20

919.4

2.39

1.943

-25

919.6

2.45

1.913

-30

920.0

2.50

1.882

-35

920. 4

2.57

1.851

-40

920.8

2.63

1.818

-50

921.6

2.76

1.751

-60

922.4

2.90

1.681

-70

923.3

3.05

1.609

-80

924.1

3.19

1.536

-90

924.9

3.34

1.463

-100

925. 7

3.48

1.389

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.

Теплоемкость и теплопроводность металлов и сплавов

Содержание:

Теплоемкость и теплопроводность металлов и сплавов

  • Теплоемкость и теплопроводность металлов и сплавов Теплоемкость-это способность вещества поглощать тепло при нагревании. Его особенностью является удельная теплоемкость—количество энергии, поглощаемой единицей массы при определенной степени нагрева. Возможность появления трещин в металле зависит от величины теплопроводности. Если теплопроводность низкая, то риск растрескивания высок. Таким образом, легированная сталь обладает в пять раз меньшей теплопроводностью, чем теплопроводность меди и алюминия. Величина теплоемкости влияет на уровень топлива, расходуемого на нагрев заготовки до определенной температуры. В металлических сплавах удельная теплоемкость колеблется от 100 до 2000 Дж / (кг-к).

Большинство металлов имеют теплоемкость 300-400дж/(кг * к). Теплоемкость металлического материала увеличивается с повышением температуры. Полимерные материалы обычно имеют удельную теплоемкость не менее 1000 Дж / (кг*к·. Электрические свойства материала характеризуются наличием носителей заряда электронов или ионов и свободой их движения под действием электрического поля. Высокие ковалентные и ионные энергии связи информируют материал о диэлектрических свойствах этих типов связей. Их слабая проводимость обусловлена влиянием примесей, а под воздействием влаги, при образовании

проводящего раствора, содержащего примеси, проводимость таких материалов возрастает.

Людмила Фирмаль

Материалы с разными типами связей имеют разные температурные коэффициенты электрического сопротивления: металлы имеют положительный, а материалы с ковалентным и ионным типом связи имеют отрицательный, при нагревании металла концентрация носителей заряда (электронов)не увеличивается, а сопротивление их движению увеличивается за счет увеличения амплитуды атомов. В материалах с ковалентными или ионными связями при нагревании концентрация носителя заряда очень сильно возрастает, нейтрализуя эффект интерференции вследствие повышенной вибрации атома.

Теплопроводность — это передача тепловой энергии в твердых телах, жидкостях и газах в макроскопически неподвижном состоянии частиц. Передача тепла происходит от более горячих частиц к более холодным и следует закону Фурье. Теплопроводность зависит от типа межатомной связи, температуры, химического состава и структуры материала. Тепло в твердых телах переносится электронами и фононами. Механизм теплопередачи во многом определяется типом связи: в металлах тепло передается электронами. Это самый теплопроводный Алмаз. В полупроводниках с очень низкой концентрацией носителей заряда, теплопроводность, 17Б, в основном, осуществляется фононами.

  • Чем полнее кристалл, тем выше его теплопроводность. Поскольку границы зерен и другие дефекты кристаллической структуры рассеивают фононы и увеличивают их электрическое сопротивление, монокристаллы проявляют лучшую теплопроводность, чем поликристаллы. Кристаллическая решетка создает периодическое энергетическое пространство, в котором перенос тепла электронами или фононами облегчается по сравнению с аморфным состоянием. Чем больше примесей содержит металл, тем мельче кристаллические зерна, тем меньше искажается теплопроводность кристаллической решетки. Чем больше размер частиц, тем выше теплопроводность. Легирование искажает кристаллическую решетку твердого раствора и снижает теплопроводность по сравнению с чистым металлом, который является основой сплава.

Структурный компонент, представляющий собой дисперсную смесь нескольких фаз (эвтектической, эвтектоидной), снижает электропроводность. Структура с равномерным распределением частиц фазы имеет более низкую теплопроводность, чем основа сплава. Основным типом таких структур являются пористые материалы. По сравнению с твердым телом, газ является теплоизолятором. Графит обладает высокой теплопроводностью. Если тепло передается параллельно углеродно-атомному слою базовой плоскости, то теплопроводность графита превышает теплопроводность меди более чем в 2 раза. Разветвленные графитовые пластины в сером чугуне имеют монокристаллическую структуру и, соответственно, высокую теплопроводность.

Высокопрочный чугун со сфероидальным графитом при одинаковой объемной доле графита имеет коэффициент теплопроводности 25… 40 Вт / м * к-это почти половина серого чугуна.
Людмила Фирмаль

При нагреве теплопроводность сталей разных классов сходится. Стекло обладает низкой теплопроводностью. Полимерный материал не проводит тепло хорошо, и теплопроводность большинства термопластов не превышает 1,5 Вт/(МОК). Проводимость может изменяться как проводимость, если электронная проводимость металла равна l e. впоследствии изменения, которые происходят в химическом и фазовом составе и структуре сплава, являются、 Когда состав сплава удаляется из чистого компонента, теплопроводность уменьшается. Исключение составляют медно-никелевые сплавы, в которых, например, происходит обратное явление.

Смотрите также:

Методические указания по материаловедению

термодинамика — Как теплопроводность и удельная теплоемкость влияют на количество тепла, передаваемого между двумя объектами

Изучив эту тему, я обнаружил, что тот, у которого выше
термическая эффузия могла бы передавать больше тепла.

Объект с более высокой эффузией не только сможет передавать больше тепла, но он, вероятно, будет делать это с гораздо более высокой скоростью теплопередачи из-за преобладания теплопроводности материала в его эффузивности.{-1/2} $

Где $ k $ — теплопроводность, $ ρ $ — плотность, $ c $ — удельная теплоемкость. Произведение $ ρc $ называется объемной теплоемкостью. Я знаком с термином «тепловая инерция», который Wiki определяет таким же образом, хотя я обнаружил, что он определяется также без квадратного корня.

Термическая инерция или эффузия может рассматриваться как мера способности материала обмениваться тепловой энергией с окружающей средой, где термин «способность» относится не только к тому, сколько тепла он способен передавать, что в первую очередь из-за его объемной теплоемкости, но также и скорости, с которой он может передавать тепло, что в первую очередь связано с его теплопроводностью.

Причина сочетания этих свойств заключается в том, что материалы с высокой теплопроводностью (например, металлы) обычно имеют низкую удельную теплоемкость, тогда как материалы с низкой теплопроводностью (например, пластмассы) имеют высокую удельную теплоемкость. В расчете на единицу массы пластмассы имеют более высокую теплоемкость, чем металлы, то есть имеют больше доступной тепловой энергии. С другой стороны, металлы имеют гораздо более высокую плотность, $ ρ $, чем пластмассы. Таким образом, если рассматривать теплоемкость как объемную теплоемкость, разница между металлами и пластиком в отношении количества доступной тепловой энергии значительно уменьшается.

В моей работе по изучению потенциала теплового ожога различных объектов мне нужно было рассмотреть один и тот же объем пластика и металла, чтобы сравнить яблоки с яблоками. Если посмотреть на диапазон от наиболее теплопроводных металлов, таких как алюминий, до наименее теплопроводных инженерных пластиков, таких как полистирол, разница в объемной теплоемкости между металлами и пластиками находится в диапазоне примерно 1,5: 1, тогда как разница в теплопроводности электропроводность между металлами и пластмассами может составлять примерно 2000: 1.Таким образом, если не рассматривать очень небольшой объем металла (например, потенциал термического ожога (или отсутствие потенциала) алюминиевой фольги, взятой из печи), свойство теплопроводности материала является доминирующим фактором как в количестве, так и в скорость передачи тепла.

Мне было интересно, каков эффект нахождения одного материала в жидком состоянии
по сравнению с твердым телом, если бы он вообще имел отношение к передаче тепла?

Обычно теплопроводность твердых тел выше, чем у жидкостей из того же материала.С другой стороны, удельная теплоемкость жидкостей обычно выше, чем у твердых тел. Учитывая, что плотность одного и того же материала в твердой или жидкой форме, как правило, примерно одинакова, нужно будет посмотреть на конкретный материал, чтобы определить разницу в эффузии (тепловой инерции).

(p.s. Я подозреваю, но не проверял различные материалы, что, поскольку обычно существуют большие различия в теплопроводности твердых тел и жидкостей, чем различия в удельной теплоемкости, эффузивность материала в твердой форме будет больше, чем в жидкой форме.По крайней мере, это то, что я нашел, сравнивая жидкую воду и лед)

Надеюсь, это поможет.

домашних заданий и упражнений — Удельная теплоемкость

TL; DR Материал с большей эффузивностью с большей вероятностью обожжет вас при контакте.

Разбор упрощенного дела

Сначала рассмотрим случай, когда ваша ладонь соприкасается со стенкой постоянной температуры. Часто мы можем рассматривать вашу ладонь как полубесконечное твердое тело . 2} = \ frac {1} {\ alpha} \ frac {\ partial T} {\ partial t}
\ end {Equation}

где $ \ alpha = k / (\ rho c) $ — коэффициент температуропроводности, $ k $ — теплопроводность, $ \ rho $ — плотность, а $ c $ — удельная теплоемкость.Это уравнение описывает движение тепла внутри вашей руки, где $ x = 0 $ — точка контакта. Решение этого уравнения дает нам температуру $ T $ как функцию $ x $. Единственное граничное условие, которое мы наложим, — это условие постоянной температуры стенки $ T (x = 0) = T_w $.

Из-за полубесконечного приближения мы можем использовать некоторые приемы, чтобы решить это уравнение и получить очень хороший результат:

\ begin {уравнение}
\ frac {T (x) — T_w} {T_i — T_w} = \ mathrm {erf} \ left (\ frac {x} {2 \ sqrt {\ alpha t}} \ right)
\ end {Equation}

, где $ \ mathrm {erf} $ — функция ошибки.

Определение термической эффективности

Теперь оказывается, что когда две полубесконечные поверхности входят в контакт, они должны достичь постоянной температуры в точке контакта, $ T_s $, так что приведенное выше решение справедливо и для этого случая (замените $ T_w $ на $ T_s $). Кроме того, энергия, выходящая из более теплого твердого тела, должна равняться энергии, поступающей в более холодное. Воспользовавшись законом Фурье, получим:

\ begin {уравнение}
\ frac {-k_A \ left (T_s — T_ {A, i} \ right)} {\ sqrt {\ pi \ alpha_A t}} = \ frac {-k_B \ left (T_s — T_ {B, i} \ right) )} {\ sqrt {\ pi \ alpha_B t}}
\ end {Equation}

, где нижние индексы $ A $ и $ B $ обозначают тепловые свойства и начальные температуры двух твердых тел $ A $ и $ B $.

Если мы переставим это уравнение для определения температуры поверхности, мы получим:

\ begin {уравнение}
T_s = \ frac {\ sqrt {k_A \ rho_A c_A} T_ {A, i} + \ sqrt {k_B \ rho_B c_B} T_ {B, i}} {\ sqrt {k_A \ rho_A c_A} + \ sqrt {k_B \ rho_B c_B}}
\ end {Equation}

, где мы определяем $ \ varepsilon \ Equiv \ sqrt {k \ rho c} $. Это новое свойство называется термической эффузией . Он действует как весовой коэффициент, который «конкурирует» с эффузивностью другого объекта. Если мы используем свойство в приведенном выше уравнении, мы получим:

\ begin {уравнение}
T_s = \ frac {\ varepsilon_A T_ {A, i} + \ varepsilon_B T_ {B, i}} {\ varepsilon_A + \ varepsilon_B} = \ frac {\ frac {\ varepsilon_A} {\ varepsilon_B} T_ {A, i} + T_ {B, i}} {\ frac {\ varepsilon_A} {\ varepsilon_B} + 1}
\ end {Equation}

Есть три случая, которые могут помочь понять:

\ begin {align}
& \ varepsilon_A \ ll \ varepsilon_B \ quad & \ text {then} \ quad & \ frac {\ varepsilon_A} {\ varepsilon_B} \ rightarrow 0 \ quad & \ text {and} & \ quad T_s \ rightarrow T_ {B, i } \\
& \ varepsilon_A = \ varepsilon_B \ quad & \ text {then} \ quad & \ frac {\ varepsilon_A} {\ varepsilon_B} = 1 \ quad & \ text {and} & \ quad T_s = \ frac {T_ {A, i } + T_ {B, i}} {2} \\
& \ varepsilon_A \ gg \ varepsilon_B \ quad & \ text {then} \ quad & \ frac {\ varepsilon_A} {\ varepsilon_B} \ gg 1 \ quad & \ text {and} & \ quad T_s \ rightarrow T_ {A, i } \\
\ end {align}

Ответ
Таким образом, температура всегда будет смещена в сторону температуры материала с более высокой эффузивностью.Вы были правы, более высокая теплоемкость означает, что вероятность возгорания выше, но это также зависит от теплопроводности и плотности.

Вы получите ожог?

Используя этот анализ, у нас действительно есть достаточно информации, чтобы приблизительно оценить, сожжет ли вас контакт с конкретным материалом. Рассмотрим ладонь человека. Ввиду отсутствия научных данных (я немного поискал, дайте мне знать, если у кого-то есть ресурсы получше), я решил использовать эту страницу правительства страны в качестве справочника по ожогам, связанным с диапазоном температур кожи.2K |
| ————————- | —————- | —— ——————— | ——————— | —— ————— |
| Дубовая древесина | 545 | 0,17 | 2385 | 470 |
| Асбестоцементная плита | 1920 | 0,58 | 840 | 967 |
| Бетон | 2300 | 1.4 | 880 | 1683 |
| Медь | 8933 | 401 | 385 | 37136 |
| Алмазный | 3500 | 2300 | 509 | 64011 |

** Обратите внимание, что эти свойства материала не зависят от температуры.oC $ асбестоцементная плита и не обожжешься :).

Неточности

Очевидно, что описываемая мною модель не самая лучшая. Совсем. Хотя свойства материала твердого тела не должны сильно меняться с температурой, поведение кожи, вероятно, будет существенно меняться в диапазоне температур. Свойства также, вероятно, сильно зависят от глубины кожи. Более того, в организме происходят различные метаболические реакции, что означает, что плоть также вырабатывает собственное тепло.Я не специалист в анатомии или физиологии, поэтому не могу сказать, насколько важны эти факторы. Кроме того, полубесконечное приближение подозрительно на больших временных масштабах.

Измерение значений теплопроводности и удельной теплоемкости неоднородных материалов с помощью прибора для измерения теплового потока

Реализация в инструментах моделирования характеристик здания (BPS) надежных моделей, способных моделировать теплофизическое поведение материала с фазовым переходом (PCM), представляет собой фундаментальный шаг для соответствующей тепловой оценки зданий, в которых используются компоненты оболочки из PCM.

Для получения экспериментальных данных для эмпирической проверки программных средств необходимы надежные и надежные процедуры измерения на уровне материалов и компонентов. Традиционные лабораторные испытания, которые обычно используются для проверки моделей, имеют некоторые ограничения, поскольку ПКМ обычно подвергаются условиям, которые могут сильно отличаться от реальных граничных условий компонентов здания, в которых применяются ПКМ. Кроме того, во многих экспериментальных полномасштабных макетах относительно небольшое количество установленного PCM и сочетание нескольких тепловых явлений не позволяют надежно тестировать программные инструменты.

В этом документе экспериментальная процедура, основанная на модифицированном устройстве для измерения теплового потока, была разработана для проверки поведения компонентов, усовершенствованных с помощью PCM; процедура, основанная на измерении синусоидального отклика, была создана для предоставления данных для сравнения и тестирования числовых моделей и инструментов BPS. Кроме того, приведены общие указания и рекомендации для решения некоторых проблем, связанных с построением образцов, содержащих объемный PCM, с целью получения более точного измерения их характеристик.

Экспериментальные результаты, представленные в этой статье, были получены для двух различных объемных ПКМ (органического и неорганического). Было обнаружено, что важно оценивать различные типологии ИКМ и различные теплофизические граничные условия, включая частичные и полные фазовые переходы, для тестирования программ моделирования, которые реализуют функции моделирования ИКМ. Фактически, некоторые явления, такие как гистерезис и эффекты переохлаждения, более очевидны, когда имеет место частичный фазовый переход. Результаты, относящиеся к характеристике теплопроводности ПКМ на основе парафина, показали значительное увеличение (до 42%) эквивалентной теплопроводности от твердого до жидкого состояния с восходящим тепловым потоком, тем самым подчеркивая, что еще больше необходимы исследования и усовершенствования для измерения эквивалентной теплопроводности в различных фазах ПКМ.

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
    Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
    Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Теплопроводность и удельная теплоемкость жидкостей для ванн и охладителей | Блог

Теплопроводность означает, насколько легко тепло передается между молекулами. Высокая теплопроводность означает высокую теплопроводность, то есть жидкость будет нагреваться или охлаждаться быстрее, чем жидкость с низкой теплопроводностью.

Удельная теплоемкость — это количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры единицы данного вещества на 1 ° C. Чем выше теплоемкость вещества, тем менее эффективным будет нагрев или охлаждение.

Теплопроводность и удельная теплоемкость особенно важны для жидкостей для ванн и охладителей. Лучшая теплопроводность приводит к более равномерной температуре во всей ванне. Кроме того, улучшенная теплопроводность наряду с низкой удельной теплоемкостью обеспечит более быстрое нагревание или охлаждение.

Теплопроводность и удельная теплоемкость жидкостей для обычных ванн

Теплопроводность измеряется в ваттах на метр-кельвин (Вт · м -1 .K -1 ).

Удельная теплоемкость может быть обозначена в килоджоулях на килограмм, на градус кельвина (кДж / (кг. OK)), в британских тепловых единицах на фунт, на градус Фаренгейта (БТЕ / (фунт ° F)) или в калориях на грамм на градус Цельсия (Ккал / кг ° C).

Ниже приведен список распространенных жидкостей для ванн и охладителей с указанием их теплопроводности и удельной теплоемкости.

Жидкость

Теплопроводность

(W.м -1 -1 )

Удельная теплоемкость

(кДж / (кг. ° K))

Вода

0,607 при 25 ° C

4,19 при 25 ° C

Этанол

0,169 при 25 ° C

2,44 при 25 ° C

Этиленгликоль

0.256 при 25 ° C

2,36 при 25 ° C

Пропиленгликоль

0.200 при 25 ° C

2,5 при 25 ° C

Глицерин

0,292 при 25 ° C

2,43 при 25 ° C

Минеральное масло

0,133 при 25 ° C

1,67 при 25 ° C

Силиконовое масло

0.157 при 20 ° C

1,51 при 20 ° C

Теплопроводность и удельная теплоемкость шариков

Если вас интересуют ванны для шариков, многие шарики обладают высокой теплопроводностью. Однако баня с бусинами нагревается намного медленнее, чем водяная. Например, лабораторные бусины для брони нагреваются примерно в три раза медленнее, чем вода. Это в первую очередь потому, что они не текут, а также потому, что шарики не полностью контактируют друг с другом, уменьшая площадь поверхности, через которую передается тепловая энергия.

Точно так же с шариками поверхность соприкасается с вашим сосудом меньше, поэтому нагревание вашего образца может происходить намного медленнее, чем на водяной бане. Тем не менее, у шариков удельная теплоемкость ниже, чем у воды. Таким образом, они требуют меньше энергии для нагрева. Кроме того, шарики не испаряются, что является источником потери тепла в стандартных ваннах.

Lab Armor Beads обладают высокой теплопроводностью.

Об авторе

Эйми разбирает сложные научные и технологические темы, чтобы помочь читателям усвоить концепции и устранить проблемы.Она имеет более чем десятилетний опыт работы в лаборатории, получив степень в области медицинской химии и работая химиком в многонациональной косметической компании, прежде чем продолжить свою страсть к писательской деятельности.

Теплопроводность и коэффициент диффузии | от Lucid Learning

Что такое теплопроводность?

Когда система нагревается, она накапливает часть своей тепловой энергии и передает оставшуюся тепловую энергию какой-либо другой системе. Способность системы передавать тепловую энергию называется теплопроводностью системы.По сути, это свойство транспорта системы.

Теплопроводность обозначается k. Единицей теплопроводности, как мы видели ранее, является Вт / м * К.

Что регулирует проводимость в твердых телах, жидкостях и газах?

Прежде чем анализировать теплопроводность для различных фаз, давайте рассмотрим явления, которые определяют теплопроводность через твердые тела, жидкости и газы.

В твердых телах тепло может передаваться через два механизма. Первый — это колебания решетки, а второй — поток свободных электронов.Повышенные колебания решетки способствуют передаче тепловой энергии через среду. Поток свободных электронов увеличивает электропроводность. Это также помогает в процессе распространения тепловой энергии через среду.

В жидкостях и газах теплопроводность происходит в основном за счет двух механизмов. Во-первых, это столкновение между атомами, молекулами или ионами, а во-вторых, молекулярная диффузия. По мере увеличения числа столкновений увеличивается обмен энергией между молекулами. Это помогает в транспортировке тепловой энергии через среду.Молекулярная диффузия — это случайное движение молекул в среде. По мере того, как беспорядочное движение молекул увеличивается, оно препятствует передаче тепловой энергии в определенном направлении.

От каких факторов зависит теплопроводность металлов, неметаллов и сплавов?

Как мы видели выше, теплопроводность через твердые тела зависит от двух эффектов, а именно колебаний решетки и потока свободных электронов. Теплопроводность достигается за счет добавления решетчатых и электронных компонентов.

где,

= теплопроводность из-за колебаний решетки

= теплопроводность из-за электронного эффекта

В чистых металлах электронный эффект играет доминирующую роль. Таким образом, они имеют относительно более высокие значения теплопроводности. Для чистых металлов k ~ ke.

В неметаллах влияние колебаний решетки играет доминирующую роль. Неметаллы обычно имеют высокое электрическое сопротивление, которое препятствует прохождению электронов. Следовательно, для неметаллов k ~ kl.

Решеточная составляющая теплопроводности сильно зависит от того, как расположены молекулы. Например, древесина, которая представляет собой аморфное твердое тело (молекулы расположены очень беспорядочно), имеет относительно более низкие значения теплопроводности и действует как теплоизолятор. Теперь рассмотрим алмаз. Это высокоупорядоченное кристаллическое твердое вещество. Таким образом, он имеет самую высокую теплопроводность при комнатной температуре. Оксид бериллия (BeO), также не являющийся металлом, имеет относительно более высокую теплопроводность из-за своей кристалличности.

Металлы являются хорошими проводниками электричества и тепла, поскольку они имеют свободные электроны, а также колебания решетки. С другой стороны, неметаллы не имеют свободных электронов, что означает, что они являются электрически непроводящими материалами. И вообще неметаллы, такие как дерево, не являются теплопроводными материалами. Однако неметаллы, такие как алмаз и оксид бериллия, являются хорошими проводниками тепла. В результате такие материалы находят широкое применение в электронной промышленности. Например. алмазные радиаторы, используемые для охлаждения электронных компонентов.

Чистые сплавы обладают высокой теплопроводностью. Можно было бы ожидать, что сплав из двух металлов с теплопроводностью k1 и k2 будет иметь проводимость k между k1 и k2. Удивительно, но это не так. Теплопроводность сплава двух металлов обычно намного ниже. Например, теплопроводность меди и алюминия составляет 401 Вт / м ° C и 237 Вт / м ° C соответственно.

От каких факторов зависит теплопроводность жидкостей и газов?

В газах преобладающую роль играет эффект столкновения молекул.Молекулярная диффузия, которая представляет случайность в среде, играет второстепенную роль. Увеличение числа столкновений молекул увеличивает обмен энергией между молекулами. Это увеличивает теплопроводность газов.

В жидкостях молекулы относительно более плотно упакованы, чем в газах. Следовательно, теплопроводность жидкостей в основном зависит от эффекта молекулярной диффузии, то есть от беспорядочного движения молекул. Как мы видели ранее, увеличивающееся беспорядочное движение молекул препятствует прохождению тепла через жидкости.

Сравнение теплопроводности твердых тел, жидкостей и газов

Как теплопроводность зависит от температуры?

В случае чистых металлов и сплавов теплопроводность в основном зависит от электронного эффекта. С повышением температуры увеличивается как количество свободных электронов, так и колебания решетки. Таким образом, ожидается, что теплопроводность металла увеличится. Однако повышенные колебания решетки препятствуют потоку свободных электронов через среду.Комбинированный эффект этого явления в большинстве случаев приводит к снижению теплопроводности металлов и сплавов с повышением температуры. Из этого правила есть исключения. Для железа теплопроводность сначала уменьшается, а затем немного увеличивается с повышением температуры. Для платины теплопроводность увеличивается с повышением температуры.

В газах столкновения молекул усиливаются с повышением температуры. Таким образом, теплопроводность газа увеличивается с повышением температуры.

В жидкостях, как мы видели ранее, теплопроводность в основном зависит от эффекта молекулярной диффузии. С повышением температуры увеличивается хаотичность молекулярных движений. Это препятствует передаче тепла через жидкости. Таким образом, теплопроводность жидкостей уменьшается с повышением температуры. Однако есть одно исключение — чистая вода. В случае чистой воды теплопроводность сначала увеличивается с повышением температуры, а затем начинает уменьшаться.

(Источник: http: // www1.lsbu.ac.uk/water/thermodynamic_anomalies.html)

Как теплопроводность зависит от давления?

Поскольку большинство твердых тел и жидкостей по своей природе несжимаемы, теплопроводность не зависит от давления.

В случае газов кинетическая теория газов предсказывает, а эксперименты подтверждают, что теплопроводность газов пропорциональна квадратному корню из температуры T и обратно пропорциональна квадратному корню из молярной массы M. проводимость газов не зависит от давления в широком диапазоне давлений, встречающихся на практике.

Что такое температуропроводность?

Когда система нагревается, она накапливает часть тепловой энергии и передает оставшуюся тепловую энергию какой-либо другой системе. Как мы видели, способность материала передавать тепловую энергию называется теплопроводностью. Способность материала аккумулировать тепло называется теплоемкостью материала. Теплоемкость материала представлена ​​Cp.

Температуропроводность показывает, насколько быстро тепло распространяется через материал.Он определяется как

. Обратите внимание, что теплопроводность показывает, насколько хорошо материал проводит тепло, а теплоемкость Cp представляет, сколько энергии материал хранит на единицу объема. Следовательно, коэффициент температуропроводности материала можно рассматривать как отношение тепла, проводимого через материал, к теплу, накопленному на единицу объема.

Как это связано с теплопроводностью?

Материал с более высокой теплопроводностью или более низкой теплоемкостью будет иметь большой коэффициент температуропроводности.Чем больше коэффициент температуропроводности, тем быстрее распространяется тепло в среду. Небольшое значение коэффициента температуропроводности означает, что тепло в основном поглощается материалом, а небольшое количество тепла отводится дальше.

Словарь терминов по теплопроводности — C-Therm Technologies Ltd.

Агрегат

В композитном материале совокупность — это термин, обозначающий материал, который сопротивляется сжимающему напряжению.

ASTM

Американское общество испытаний и материалов.

Смешивание

Тщательное перемешивание порошков одного номинального состава. Например, смешивание двух разных партий одного и того же сырья, чтобы сгладить любые незначительные отклонения.

Плотность

Плотность — это отношение массы к объему.

Коэффициент диффузии

Температуропроводность — это мера того, как тепло проходит через материал на другую сторону. Его также часто выражают как скорость изменения температуры в переходном процессе теплопередачи.Чем выше коэффициент температуропроводности материала, тем выше скорость распространения температуры. Уравнение диффузии имеет следующий вид:

Где:

= Температуропроводность

= Теплопроводность

= Удельная теплоемкость

= Плотность

В соответствии с этим соотношением температуропроводность будет влиять на любой переходный процесс теплопроводности в среде образца. Температуропроводность измеряется длиной² / время и выражается в единицах м² / с.

Дисперсия

Дисперсия — это акт или процесс рассеяния или диспергирования, или состояние рассеивания от одного компонента к другому.

Сушка

Для удаления влаги из; сделать сушить.

Эффективность

Эффективность — это свойство теплопередачи, присутствующее во всех материалах во всех форматах — твердых, жидких, пастообразных, порошковых и газообразных. Эффузивность — это свойство, определяющее межфазную температуру, когда два полубесконечных объекта при разной температуре соприкасаются.Эффективность объединяет теплопроводность, плотность и теплоемкость в одно значение. Коэффициент текучести — это относительное тепловое свойство при количественной оценке свойства материала на ощупь. Уравнение эффективности имеет следующий вид:
Где:

= теплопроводность (Вт / м • К)

= Теплоемкость (Дж / кг • К)

= Плотность (кг / м 3 )

Охраняемая плита

Охраняемая горячая пластина — это метод установившегося режима, при котором твердый образец фиксированного размера помещается между двумя пластинами с контролируемой температурой.Одна пластина нагревается, а другая охлаждается, и температура пластин контролируется до тех пор, пока она не станет постоянной. Установившиеся температуры, толщина образца и подвод тепла к горячей пластине используются для расчета теплопроводности.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость — это по определению количество тепла, необходимое для повышения температуры единицы массы вещества на единицу изменения температуры. Уравнение удельной теплоемкости выглядит следующим образом:

ИЛИ

Где:

= изменение тепла в Джоулях

= масса в кг

= удельная теплоемкость в Дж / (кг- ° C)

= изменение температуры в ° C или K

Производные единицы для c, удельной теплоемкости, равны (Дж / кг- ° C).Удельная теплоемкость вещества зависит от его молекулярной структуры и от его фазы.

Однородность

Однородность — это свойство быть однородным по всему составу или структуре.

Углеводород

Органическое соединение, состоящее исключительно из водорода и углерода. Углеводороды являются основным источником энергии современной цивилизации (например, уголь, нефть, нефть и т. Д.).

на месте

— это латинская фраза, которая напрямую переводится как «на месте» или «на месте».Точное определение варьируется в зависимости от дисциплины, однако по большей части оно относится к тестированию или манипуляциям на месте или точно там, где происходит образец / процесс.

межфазный

Относящийся к интерфейсу или расположенный на нем; «Межфазный слой»; «Межфазное натяжение — это поверхностное натяжение на границе раздела двух жидкостей».

Коэффициент диффузии лазерной или ксеноновой вспышки

Коэффициент диффузии лазерной вспышки — это переходный метод, который включает в себя приложение короткого теплового импульса к передней поверхности образца с помощью лазерной вспышки и измерение изменения температуры задней поверхности с помощью инфракрасного (ИК) детектора.Результирующее повышение температуры на другой стороне испытуемого образца контролируется как функция времени и используется вместе с толщиной образца для определения температуропроводности. Это может быть объединено с данными плотности и теплоемкости для расчета теплопроводности.

Смешивание

Полное смешение двух или более материалов.

Модифицированная горячая проволока

Модифицированная горячая проволока — это метод кратковременного отражения тепла, подобный горячей проволоке. Модификация заключается в том, что нагревательный элемент опирается на основу, которая обеспечивает прямоугольный одномерный тепловой поток.Это устраняет навязчивую природу и позволяет тестировать твердые вещества без плавления. График зависимости температуры проволоки от квадратного корня из времени используется для расчета теплопроводности при условии, что известны плотность и теплоемкость.

Источник модифицированной переходной плоскости (MTPS)

MTPS использует односторонний датчик поверхностного теплоотражения, который прикладывает к образцу мгновенный постоянный источник тепла. Обычно импульс измерения составляет от 1 до 3 секунд.Теплопроводность и эффузия измеряются напрямую, что дает подробный обзор свойств теплопередачи материала образца. Он широко считается самым быстрым, простым и воспроизводимым методом измерения теплопроводности.

Модулированная дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК)

Модулированная или динамическая дифференциальная сканирующая калориметрия (M или DDSC) — это метод, который включает проведение двух измерений DSC на образцах разной толщины. Разница в кажущейся теплоемкости является результатом задержки тепла, проникающего через образец во время испытания.Результаты ДСК и толщины двух образцов используются для расчета теплопроводности.

Неразрушающий

Относится к процессу, который не приводит к повреждению исследуемого или тестируемого материала, или является процессом.

R-значение

R-value — это показатель термического сопротивления материала. Термическое сопротивление — это показатель сопротивления материала потоку тепла. Это величина, обратная теплопроводности.

Отражение

Отражение — это доля лучистой энергии, которая отражается от поверхности.

Паровой гравитационный дренаж (SAGD)

SAGD — это технология увеличения нефтеотдачи пласта, разработанная для добычи битумного нефтеносного песка. Функция SAGD заключается в подаче тепловой энергии в виде пара для управления физическими свойствами сырого битума. Подача пара снижает вязкость битума и облегчает отделение от матрицы нефтеносного песка.

Теплопроводность (k)

Теплопроводность — это физическое свойство материала, которое характеризует способность этого вещества передавать тепло.Значение теплопроводности определяет количество тепла, проходящего в единицу времени на единицу площади при падении температуры на 1 градус Цельсия на единицу длины. В пределе бесконечно малой толщины и разницы температур основной закон теплопроводности равен:

Где:

— мера теплового потока

— площадь поперечного сечения

— градиент температуры / толщины

определяется как теплопроводность

Теплопроводность зависит от вещества и может зависеть от структуры, плотности, влажности, давления и температуры.Материалы с большим значением теплопроводности являются хорошими проводниками тепла; один с малым значением теплопроводности является плохим проводником тепла, то есть хорошим изолятором. Следовательно, знание значения теплопроводности (единицы Вт / м • К) позволяет проводить количественные сравнения эффективности теплоизоляции различных материалов.

Тепловое отображение

Тепловое картирование — это процесс, который идентифицирует и количественно определяет тепловое распределение в конкретном образце.Что касается теплопроводности, тепловое картирование — это процесс, используемый для количественной оценки распределения по различным плоскостям теплопроводного образца, который наиболее легко выполнить с помощью MTPS C-Therm.

Термическое напряжение

Напряжение, вызванное любым изменением температуры материала. Это происходит в результате теплового расширения элементов конструкции при изменении температуры. Эффекты термического напряжения уменьшаются с увеличением теплопроводности за счет улучшенных свойств рассеивания тепла.

Свойства теплопередачи

Свойства теплопередачи — это свойства материала или системы, которые определяют способность материала или системы передавать тепло. Будут включены такие свойства, как тепловое сопротивление, теплопроводность, теплопроводность и тепловое сопротивление.

Теплофизический

Определяется как свойства материала, которые изменяются в зависимости от температуры, обычно связанной с теплопередачей и аккумулированием тепла.

Горячая проволока

Горячая проволока — это переходный метод, при котором в материал вставляют электрически нагреваемую проволоку. Этот интрузивный метод возможен для пен, жидкостей и расплавленных пластиков. Тепло от проволоки радиально отводится к образцу, и измеряется температура проволоки. График зависимости температуры проволоки от логарифма времени используется для расчета теплопроводности.

Источник переходных процессов (TLS)

Датчики

Transient Line Source обеспечивают надежную, эффективную и точную возможность измерения теплопроводности материалов неправильной формы и структуры.

Источник переходной плоскости (TPS)

Источник переходной плоскости — это разновидность модифицированного горячего провода. Это метод переходного отражения твердых тел и жидкостей, при котором образец окружает нагревательный элемент, имеющий форму плоского круга. При постоянном токе подводимого тепла к образцу получается трехмерный тепловой поток, а температура поверхности раздела отслеживается и наносится на график в зависимости от функции времени. Результатом являются теплопроводность и коэффициент диффузии — оба независимы друг от друга, не требуя информации о геометрии образца, плотности или теплоемкости.

Вязкость

Величина, которая описывает сопротивление жидкости потоку. Концептуально вязкость определяет «густоту» жидкости (т.е. кленовый сироп имеет более высокую вязкость, чем вода).

Смачивание

Залить или смочить водой или другой жидкостью.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.