Теплопроводность. Теплопроводность – процесс передачи теплоты вследствие хаотического теплового движения молекул или атомов

Теплопроводность – процесс передачи теплоты вследствие хаотического теплового движения молекул или атомов.

Пусть имеются пластины А и В с постоянными температурами Т_А и Т_В, причем Т_А > Т_В (рис. 21). Молекулы газа, сталкиваясь с пластиной А, будут отражаться от нее с энергией E_A = (3/2) kT_A. Эти молекулы будут сталкиваться с другими молекулами и передавать им избыток своей кинетической энергии, что приводит к направленному переносу энергии в форме теплоты.

Закон Фурье: количество теплоты dQ, которое переносится при теплопроводности за время dt через площадку dS, расположенную перпендикулярно оси z, равно

, (37)

где c – коэффициент теплопроводности; dT/dz – градиент температуры (изменение температуры на единицу длины). Знак «минус» в формуле (37) указывает на то, что при теплопроводности количество теплоты переносится в направлении убывания температуры (градиент отрицателен).

Из молекулярно-кинетической теории можно получить выражение коэффициента теплопроводности для газов:

, (38)

где с_V – удельная теплоёмкость газа при постоянном объёме.

Из сопоставления формул (33), (36) и (38) для коэффициентов явлений переноса следует, что они связаны следующими соотношениями:

h = D r, c = h c_v = D r c_v. (39)