Tepelná vodivost

Z Multimediaexpo.cz

Ve fyzice označuje tepelná vodivost schopnost daného kusu látky, konstrukce, (např. zdi) vést teplo. Představuje rychlost, s jakou se teplo šíří z jedné zahřáté části látky do jiných, chladnějších částí. Tepelná vodivost dané látky je charakterizována součinitelem tepelné vodivosti. Součinitel tepelné vodivosti bývá často chybně označován přímo jako tepelná vodivost, součinitel je však měrná tepelná vodivost.

Obsah

Součinitel tepelné vodivosti

Je definována jako množství tepla, které musí za jednotku času projít tělesem, aby na jednotkovou délku byl jednotkový teplotní spád. Přitom se předpokládá, že teplo se šíří pouze v jednom směru, např. v desce s rovnoběžnými povrchy. Tuto definici lze také vyjádřit tak, že součinitel tepelné vodivosti je výkon (tzn. teplo za jednotku času), který projde každým čtverečním metrem desky tlusté metr, jejíž jedna strana má teplotu o 1 Kelvin vyšší než druhá.

Značení

Výpočet

Množství tepla \(Q\), které projde za čas \(\tau\) plochou \(S\) do hloubky \(d\) se určí ze vztahu

\(Q = \lambda S \frac{\Delta T}{d}\tau\),

kde \(\lambda\) je součinitel tepelné vodivosti a \(\Delta T\) je rozdíl teplot na vzdálenosti \(d\). Součinitel tepelné vodivosti je materiálová konstanta, která se zjišťuje experimentálně.

Vlastnosti

U materiálů s definovanou tlouštkou se často udává součinitel prostupu tepla U, který je definován jako výkon, který projde plochou jednoho čtverečního metru při rozdílu teplot 1 Kelvin. Tepelná vodivost společně s tepelnou kapacitou také ovlivňuje subjektivní vnímání teploty těles při doteku. Např. dotýkáme-li se dvou chladných předmětů se stejnou teplotou, z nichž jeden je kovový a druhý dřevěný, zdá se nám dřevěný předmět teplejší, protože jeho povrch se zahřívá tělesným teplem snadněji, zatímco kovový předmět teplo snadněji odvádí daleko od povrchu. Tepelná vodivost je mírně závislá na teplotě. U kovů s rostoucí teplotou klesá, u polovodičů naopak s teplotou roste.

Příklad hodnot tepelné vodivosti

Tepelná vodivost kapalin a plynů je udávána v klidu (tzn. nedochází k přenosu tepla prouděním). Tabulka udává hodnoty tepelné vodivosti vybraných materiálů při teplotě 25 °C.

Látka λ (W·m-1·K-1)
diamant 895-2300
stříbro 429
měď 386
zlato 317
hliník 237
mosaz 120
železo 80,2
platina 71,6
olovo 35,3
rtuť 8,514
křemen 7-12
led (0 °C) 2,2
sklo 1,35
voda 0,6062
olej 0,13
dřevo 0,04-0,35
ovčí vlna 0,04
polystyrenová pěna 0,033
vzduch (normální tlak) 0,0262
aerogel 0,015–0,020

Pro srovnání jsou uvedeny hodnoty tepelné vodivosti vybraných materiálů při teplotě 20 °C.

Látka λ (W·m-1·K-1)
stříbro 418
měď 395
hliník 229
železo 73
žula 2,9 - 4,0
beton 1,5
voda 0,6
cihla 0,28 - 1,2
sklo 0,60 - 1,0
škvárobeton 0,70
linoleum 0,19
polystyren 0,16
benzín 0,131
skelná vata 0,04
polystyrenová pěna 0,035
vzduch 0,026

Související články

Citováno z „http://ww.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/Tepeln%C3%A1_vodivost“