Koeficient tepelnej vodivosti

Koeficient tepelnej vodivosti[1] (iné názvy: merná tepelná vodivosť, špecifická tepelná vodivosť, súčiniteľ tepelnej vodivosti, tepelná konduktivita, tepelná vodivosť; pozor na zámenu s veličinou súčiniteľ teplotnej vodivosti, merná teplotná vodivosť a pod.) je množstvo tepla, ktoré musí za jednotku času prejsť telesom, aby na jednotku dĺžky bol jednotkový teplotný spád (teplotný gradient, teda podiel rozdielu teplôt na koncoch tyče a dĺžky tyče). Pritom sa predpokladá, že teplo sa šíri len v jednom smere.

Inými slovami: Súčiniteľ teplotnej vodivosti je výkon (tzn. teplo za jednotku času), ktorý prejde každým štvorcovým metrom dosky hrubej 1 meter, ktorej jedna strana má teplotu o 1 Kelvin vyššiu ako druhá.

Značenie

Výpočet

Množstvo tepla , ktoré prejde za čas plochou do hĺbky sa určí zo vzťahu

,

kde je súčiniteľ tepelnej vodivosti a je rozdiel teplôt vo vzdialenosti .

Súčiniteľ tepelnej vodivosti je materiálová konštanta, ktorá sa zisťuje experimentálne.

Vlastnosti

Tepelná vodivosť spoločne s tepelnou kapacitou tiež ovplyvňuje subjektívne vnímanie teploty telies pri dotyku. Napr. ak sa dotýkame dvoch chladných predmetov s rovnakou teplotou, z ktorých jeden je kov a druhý je drevený, zdá sa nám drevený predmet teplejší, pretože jeho povrch sa zahrieva telesným teplom ľahšie, zatiaľ čo kovový predmet teplo ľahšie odvádza ďaleko od povrchu.

Tepelná vodivosť je mierne závislá na teplote. Pri kovoch s rastúcou teplotou klesá, pri polovodičoch naopak s teplotou rastie.

Hodnoty tepelnej vodivosti

Tepelná vodivosť kvapalín a plynov sa udáva v pokoji (čiže nedochádza k prenosu tepla prúdením).

Tabuľka udáva hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti vybraných materiálov pri teplote 25 °C.

Látkaλ (W·m-1·K-1)
diamant895 – 2 300
striebro429
meď386
zlato317
hliník237
mosadz120
železo80,2
platina71,6
olovo35,3
ortuť8,514
kremeň7 – 12
ľad (0 °C)2,2
sklo1,35
voda0,6062
olej0,13
drevo0,15 – 0,42
vlna0,04
celulózová izolácia0,038
PUR izolácia0,037
penový polystyrén0,033
vzduch (normálny tlak)0,0262

Pre porovnanie sú uvedené hodnoty tepelnej vodivosti vybraných materiálov pri teplote 20 °C.

Látkaλ (W·m-1·K-1)
striebro418
meď395
hliník229
železo73
granit2,9 – 4,0
betón1,5
voda1,0
tehla0,28 – 1,2
sklo0,60 – 1,0
škvarobetón0,70
linoleum0,19
polystyrén0,16
benzín0,131
sklenená vata0,04
penový polystyrén0,035
celulózová izolácia0,039
vzduch0,024

Referencie

Pozri aj