Температуропроводность

Скорость, с которой тепло распространяется по всему материалу

В анализе теплопередачи температуропроводность — это теплопроводность, деленная на плотность и удельную теплоемкость при постоянном давлении. ^[1] Это мера скорости теплопередачи внутри материала. Она имеет единицы измерения м ² /с. Температуропроводность обычно обозначается строчной буквой альфа ( α ), но также используются a , h , κ ( каппа ), ^[2] K , ^[3] , D . ${\displaystyle D_{T}}$

Формула имеет вид: ^[4] где $${\displaystyle \alpha ={\frac {k}{\rho c_{p}}}}$$

• k — теплопроводность (Вт/(м·К))
• c _p — удельная теплоемкость (Дж/(кг·К))
• ρ — плотность (кг/м ³ )

Вместе ρc _p можно рассматривать как объемную теплоемкость (Дж/(м ³ ·К)).

Как видно из уравнения теплопроводности , ^[5] один из способов рассмотрения температуропроводности — это отношение производной температуры по времени к ее кривизне , количественно определяя скорость, с которой температурная вогнутость «сглаживается». Температуропроводность является контрастной мерой тепловой эффузии . ^{[6] [7]} В веществе с высоким коэффициентом температуропроводности тепло быстро перемещается через него, поскольку вещество быстро проводит тепло относительно своей объемной теплоемкости или «тепловой массы». $${\displaystyle {\frac {\partial T}{\partial t}}=\alpha \nabla ^{2}T,}$$

Температуропроводность часто измеряется методом вспышки . ^{[8] [9]} Он включает в себя нагревание полосового или цилиндрического образца коротким импульсом энергии на одном конце и анализ изменения температуры (уменьшение амплитуды и фазового сдвига импульса) на небольшом расстоянии. ^{[10] [11]}

Температуропроводность некоторых материалов и веществ

Смотрите также

• Уравнение теплопроводности
• Анализ лазерной вспышки
• Термофорез
• Термическая эффузия
• Тепловая постоянная времени

Ссылки

1. Lide, David R., ред. (2009). CRC Handbook of Chemistry and Physics (90-е изд.). Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . стр. 2-65. ISBN 978-1-4200-9084-0.
2. Хетнарски, Ричард Б.; Эслами, М. Реза (2009). Термические напряжения - передовая теория и приложения (онлайн-авторское издание). Дордрехт: Springer Нидерланды. п. 170. дои : 10.1007/978-3-030-10436-8. ISBN 978-1-4020-9247-3.
3. Ансворт, Дж.; Дуарте, Ф.Дж. (1979), «Диффузия тепла в твердой сфере и теория Фурье», Am. J. Phys. , 47 (11): 891–893, Bibcode : 1979AmJPh..47..981U, doi : 10.1119/1.11601
4. Лайтфут, Р. Байрон Берд, Уоррен Э. Стюарт, Эдвин Н. (1960). Явления переноса . John Wiley and Sons, Inc. Уравнение 8.1-7. ISBN 978-0-471-07392-5.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
5. Карслоу, Х.С .; Джегер, Дж.К. (1959), Теплопроводность в твердых телах (2-е изд.), Oxford University Press, ISBN 978-0-19-853368-9
6. Данте, Роберто С. (2016). Справочник по фрикционным материалам и их применению . Elsevier. С. 123–134. doi :10.1016/B978-0-08-100619-1.00009-2.
7. Венканна, Б.К. (2010). Основы тепло- и массопередачи. Нью-Дели: PHI Learning. стр. 38. ISBN 978-81-203-4031-2. Получено 1 декабря 2011 г.
8. "NETZSCH-Gerätebau, Германия". Архивировано из оригинала 11 марта 2012 г. Проверено 12 марта 2012 г.
9. WJ Parker; RJ Jenkins; CP Butler; GL Abbott (1961). «Метод определения температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности». Журнал прикладной физики . 32 (9): 1679. Bibcode : 1961JAP....32.1679P. doi : 10.1063/1.1728417.
10. J. Blumm; J. Opfermann (2002). «Улучшение математического моделирования измерений вспышки». Высокие температуры – высокие давления . 34 (5): 515. doi :10.1068/htjr061.
11. Thermitus, M.-A. (октябрь 2010 г.). "Новая коррекция размера пучка для измерения температурной диффузии с помощью метода вспышки". В Gaal, Daniela S.; Gaal, Peter S. (ред.). Теплопроводность 30/Тепловое расширение 18. 30-я Международная конференция по теплопроводности/18-й Международный симпозиум по тепловому расширению. Ланкастер, Пенсильвания: DEStech Publications. стр. 217. ISBN 978-1-60595-015-0. Получено 1 декабря 2011 г.
12. Браун; Марко (1958). Введение в теплопередачу (3-е изд.). McGraw-Hill. и Эккерт; Дрейк (1959). Тепло- и массообмен . McGraw-Hill. ISBN 978-0-89116-553-8.цитируется в Holman, JP (2002). Heat Transfer (9-е изд.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-029639-8.
13. V. Casalegno; P. Vavassori; M. Valle; M. Ferraris; M. Salvo; G. Pintsuk (2010). "Измерение тепловых свойств керамического/металлического соединения методом лазерной вспышки". Journal of Nuclear Materials . 407 (2): 83. Bibcode :2010JNuM..407...83C. doi :10.1016/j.jnucmat.2010.09.032.
14. Lide, David R., ред. (1992). CDC Handbook of Chemistry and Physics (71-е изд.). Бостон: Chemical Rubber Publishing Company.цитируется в Baierlein, Ralph (1999). Тепловая физика . Кембридж, Великобритания: Cambridge University Press. стр. 372. ISBN 978-0-521-59082-2. Получено 1 декабря 2011 г.
15. Джим Уилсон (август 2007 г.). «Данные о материалах». {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
16. P. Hofer; E. Kaschnitz (2011). «Температуропроводность алюминиевого сплава Al-10Si-Mn-Mg (Silafont 36) в твердом и жидком состояниях». Высокие температуры – высокие давления . 40 (3–4): 311.
17. А. Линдеманн; Дж. Блюмм (2009). Измерение теплофизических свойств чистого молибдена . 17-й семинар Plansee . Том 3.
18. E. Kaschnitz; M. Küblböck (2008). "Температуропроводность алюминиевого сплава Al-5Mg-2Si-Mn (Magsimal-59) в твердом и жидком состояниях". Высокие температуры – высокие давления . 37 (3): 221.
19. Линхард, Джон Х. Линхард, Джон Х. (2019). Учебник по теплопередаче (5-е изд.). Дувр Паб. п. 715.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
20. O. Koszor; A. Lindemann; F. Davin; C. Balázsi (2009). "Наблюдение за термофизическими и трибологическими свойствами Si ₃ N ₄ , армированного CNT ". Ключевые инженерные материалы . 409 : 354. doi :10.4028/www.scientific.net/KEM.409.354. S2CID  136957396.
21. J. Blumm; A. Lindemann; B. Niedrig; R. Campbell (2007). "Измерение выбранных термофизических свойств сертифицированного эталонного материала NPL из нержавеющей стали 310". International Journal of Thermophysics . 28 (2): 674. Bibcode : 2007IJT....28..674B. doi : 10.1007/s10765-007-0177-z. S2CID  120628607.
22. J. Blumm; A. Lindemann; B. Niedrig (2003–2007). «Измерение теплофизических свойств стандарта теплопроводности NPL Inconel 600». Высокие температуры – высокие давления . 35/36 (6): 621. doi :10.1068/htjr145.
23. J. Blumm; A. Lindemann (2003–2007). «Характеристика термофизических свойств расплавленных полимеров и жидкостей с использованием метода вспышки» (PDF) . Высокие температуры – высокие давления . 35/36 (6): 627. doi :10.1068/htjr144.
24. J. Blumm; A. Lindemann; M. Meyer; C. Strasser (2011). «Характеристика PTFE с использованием передовой техники термического анализа». International Journal of Thermophysics . 40 (3–4): 311. Bibcode : 2010IJT....31.1919B. doi : 10.1007/s10765-008-0512-z. S2CID  122020437.