Dẫn nhiệt. Nó chỉ phức tạp.

Độ dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng, mật độ và nhiệt dung của chúng

Một bảng bao quát về độ dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng, cũng như tỷ trọng và nhiệt dung riêng của vật liệu ở trạng thái khô ở áp suất khí quyển và nhiệt độ 20 ... 50 ° C (trừ khi có chỉ định nhiệt độ khác). Giá trị cho hơn 400 vật liệu!

Cần chú ý đến giá trị dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng trong bảng, vì đặc tính này cùng với mật độ của chúng là quan trọng nhất. Đặc biệt tính dẫn nhiệt rất quan trọng đối với vật liệu xây dựng dùng làm vật liệu cách nhiệt để cách nhiệt cho các kết cấu công trình.

Độ dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng phụ thuộc đáng kể vào độ xốp và tỷ trọng của chúng. Tỷ trọng càng thấp thì khả năng dẫn nhiệt của vật liệu càng giảm.do đó, độ dẫn nhiệt thấp là đặc trưng của vật liệu xốp và nhẹ (bạn cũng có thể tìm thấy giá trị mật độ của vật liệu xây dựng, kim loại và hợp kim, sản phẩm và các chất khác trong bảng tỷ trọng chi tiết).

Ví dụ, trong bảng tính dẫn nhiệt của vật liệu và lò sưởi, có thể phân biệt các vật liệu xây dựng có hệ số dẫn nhiệt thấp sau đây - đây là aerogel (từ 0,014 W / (m độ)), bông thủy tinh, bọt polystyrene giãn nở và cao su giãn nở (từ 0,03 W / (m · độ)), Cách nhiệt MBOR (từ 0,038 W / (m · độ)), bê tông khí và bê tông bọt (từ 0,08 W / (m · độ)).
Độ dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng - bảng

Nguồn: 1. Các đại lượng vật lý. Danh mục. A.P. Babichev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovsky và những người khác; Ed. LÀ. Grigorieva, E.Z. Meilikhova. - M.: Energoatomizdat, 1991 .-- 1232 tr. 2. Eremkin A.I., Nữ hoàng T.I. Chế độ nhiệt của các tòa nhà: Hướng dẫn. - M .: NXB ACB, 2000 - 368 tr. 3. Kirillov P.L., Bogoslovskaya G.P. Sự truyền nhiệt trong nhà máy điện nguyên tử: Giáo trình dành cho các trường đại học. - M .: Energoatomizdat, 2000 .-- 456 p .: bệnh. 4. Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Khái niệm cơ bản về truyền nhiệt. 5. Franchuk A.U. Bảng hiệu suất nhiệt của vật liệu xây dựng, Matxcova: Viện Nghiên cứu Vật lý Xây dựng, 1969 - 142 tr. 6.V. Blazi. Sổ tay nhà thiết kế. Vật lý xây dựng. M .: Tekhnosfera, 2004. 7. Kỹ thuật nhiệt xây dựng SNiP II-3-79. Bộ Xây dựng Nga - Moscow 1995. 8. Novichenok N.L., Shulman Z.P. Tính chất nhiệt lý của polyme. Minsk, "Khoa học và Công nghệ" 1971. - 120 tr. 9. Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. Truyền nhiệt. Sách giáo khoa cho các trường đại học, biên tập. Thứ 3, phiên bản. và thêm. - M .: "Năng lượng", 1975. - 488 tr.

Định nghĩa cơ bản

Hiện tượng dẫn nhiệt bao gồm sự truyền nhiệt của các phần tử cấu trúc của một chất - phân tử, nguyên tử, electron - trong quá trình chuyển động nhiệt của chúng. Trong chất lỏng và chất rắn - chất điện môi - sự truyền nhiệt được thực hiện bằng cách truyền trực tiếp chuyển động nhiệt của phân tử và nguyên tử sang các hạt vật chất lân cận. Ở thể khí, sự truyền nhiệt bằng quá trình dẫn nhiệt xảy ra do sự trao đổi năng lượng trong quá trình va chạm của các phân tử với tốc độ chuyển động nhiệt khác nhau. Trong kim loại, sự dẫn nhiệt chủ yếu là do sự chuyển động của các êlectron tự do.
Độ dẫn nhiệt chính của zek bao gồm một số khái niệm toán học, các định nghĩa của chúng, nên nhớ lại và giải thích.

Trường nhiệt độ là một tập hợp các giá trị nhiệt độ tại tất cả các điểm của cơ thể tại một thời điểm nhất định. Về mặt toán học, nó được mô tả là t = f (x, y, z, τ). Một sự khác biệt được thực hiện giữa trường nhiệt độ tĩnh, khi nhiệt độ tại tất cả các điểm của cơ thể không phụ thuộc vào thời gian (không thay đổi theo thời gian) và trường nhiệt độ không đứng yên. Ngoài ra, nếu nhiệt độ chỉ thay đổi dọc theo một hoặc hai tọa độ không gian, thì trường nhiệt độ tương ứng được gọi là một hoặc hai chiều.

Bề mặt đẳng nhiệt là quỹ tích của các điểm có cùng nhiệt độ.

Gradient nhiệt độ - grad t là một vectơ hướng dọc theo pháp tuyến đến bề mặt đẳng nhiệt và bằng số bằng đạo hàm của nhiệt độ theo hướng này.

Theo định luật cơ bản về độ dẫn nhiệt - định luật Fourier (1822), vectơ mật độ của thông lượng nhiệt do hệ dẫn nhiệt truyền tỉ lệ với gradien nhiệt độ:

q = - λ grad t, (3)

trong đó λ là hệ số dẫn nhiệt của chất; đơn vị đo của nó là W / (m · K).

Dấu trừ trong phương trình (3) chỉ ra rằng vectơ q có hướng ngược lại với vectơ grad t, tức là theo hướng giảm nhiệt độ lớn nhất.

Thông lượng nhiệt δQ qua diện tích cơ bản có định hướng tùy ý dF bằng tích vô hướng của vectơ q bằng vectơ của diện tích cơ bản dF, và tổng thông lượng nhiệt Q qua toàn bộ bề mặt F được xác định bằng tích phân tích của vectơ q trên bề mặt F:

(4)

HIỆU QUẢ CỦA DẪN NHIỆT

Hệ số dẫn nhiệt λ trong định luật Fourier (3) đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của một chất nhất định. Giá trị của hệ số dẫn nhiệt được cho trong các sách tham khảo về tính chất nhiệt lý của các chất. Về mặt số học, hệ số dẫn nhiệt λ = q / grad t bằng mật độ thông lượng nhiệt q tại một gradien nhiệt độ t = 1 K / m. Khí nhẹ, hydro, có tính dẫn nhiệt cao nhất. Ở điều kiện phòng, hệ số dẫn nhiệt của hiđro λ = 0,2 W / (m · K). Đối với khí nặng hơn, độ dẫn nhiệt kém hơn - đối với không khí λ = 0,025 W / (m K), đối với khí cacbonic λ = 0,02 W / (m K).

Bạc và đồng nguyên chất có hệ số dẫn nhiệt cao nhất: λ = 400 W / (m · K). Đối với thép cacbon λ = 50 W / (m · K). Trong chất lỏng, hệ số dẫn nhiệt thường nhỏ hơn 1 W / (m · K). Nước là một trong những chất lỏng dẫn nhiệt tốt nhất, đối với nó λ = 0,6 W / (m · K).

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu rắn phi kim loại thường dưới 10 W / (m · K).

Các vật liệu xốp - nút chai, các chất độn dạng sợi khác nhau như len hữu cơ - có hệ số dẫn nhiệt thấp nhất λ <0,25 W / (m · K), tiến gần đến hệ số dẫn nhiệt của không khí lấp đầy các lỗ rỗng ở mật độ đóng gói thấp.

Nhiệt độ, áp suất và trong vật liệu xốp, độ ẩm cũng có thể có ảnh hưởng đáng kể đến hệ số dẫn nhiệt. Các sách tham khảo luôn đưa ra các điều kiện để xác định hệ số dẫn nhiệt của một chất nhất định, và đối với các điều kiện khác, dữ liệu này không thể được sử dụng. Phạm vi giá trị λ cho các vật liệu khác nhau được thể hiện trong Hình. một.

Hình 1. Khoảng các giá trị của hệ số dẫn nhiệt của các chất khác nhau.