Теплопроводность. Процесс теплопроводности в газе, так же как и происхождение сил вязкости, связан с молекулярным строением газа

Процесс теплопроводности в газе, так же как и происхождение сил вязкости, связан с молекулярным строением газа.

Вследствие диффузии молекул между слоями жидкости происходит не только перенос количества движения, но и перенос энергии, т. е. передача тепла за счет теплопроводности.

Количество тепла, которое проходит в единицу времени вследствие теплопроводности сквозь единичную площадку соприкосновения двух тел, выражается законом Фурье, вид которого аналогичен закону Ньютона для вязкостного трения (пригоден для ламинарного течения):

(1.5)

где – коэффициент теплопроводности, – температурный градиент по нормали к площадке.

Примечание: знак «минус» в формуле (1.5) связан с разной ориентацией векторов теплового потока и градиента температуры: теплота распространяется в сторону убывающих температур, тогда как производная положительна в направлении возрастающих температур.

Суждения о порядке величины коэффициента теплопроводности для твердых, жидких и газообразных веществ позволяют сделать некоторые выборочные данные, приведенные для комнатной температуры (табл. 1.2). Наихудшими проводниками тепла являются газы, а капельные жидкости имеют l на порядок выше. Однако специальные теплоизолирующие материалы имеют достаточно низкую теплопроводность, обусловленную их структурой, включающей в себя свободные объемы, заполненные воздухом. Следует отметить, что величины l для газовых смесей приходится находить опытным путем, так как правила аддитивности здесь дают результат с большими ошибками.

Таблица 1.2