Hőmérséklet-vezetési tényező

A hőmérséklet-vezetési tényező (más elnevezés szerint hődiffuzivitás) egy anyagi állandó, amely a hőmérsékletnek a térbeli és időbeli eloszlásának a jellemzésére szolgál, miután a rendszer adott helyén egy hőmérsékletváltozás következett be. Ez a fizikai mennyiség a hővezetési együtthatóval együtt alkalmas a hőáram, mint transzportjelenség leírására.

A hőmérséklet-vezetési tényezőt az alábbi összefüggéssel definiáljuk:

$a = {\lambda \over {\rho c_p}} \,$

ahol

a a hőmérséklet-vezetési tényező, m²/s

λ a hővezetési tényező, W/(m·K)

ρ a sűrűség, kg/m³

c_p az állandó nyomáson vett fajlagos hőkapacitás, J/(kg·K)

A hővezetési tényező , mint anyagi jellemző stacioner (időben állandósult) viszonyok között jellemzi a hőáramlási viszonyokat. Az időben változó jelenségek leírására alkalmasabb a hőmérséklet-vezetési együttható.

Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830) francia matematikus és fizikus

A ciklikus hőmérsékletváltozások tér- és időbeli tovaterjedését – mint amilyen például a kültéri nappali és éjszakai hőmérsékletingadozás hatása a lakótérben – a hőmérséklet-vezetési tényezővel jellemezhetjük. A hőmérséklet tér- és időbeli eloszlása a Fourier-féle differenciálegyenlet

$\frac{\partial T}{\partial t}\ = a\frac{\partial^2T}{\partial x^2} = a\ \Delta T$

megoldása után számítható. A kifejezésben:

t az idő, s

x a távolság, m

$\Delta$ a Laplace-operátor.

A differenciálegyenletből azt olvashatjuk ki, hogy a hőmérsékletnek egy adott helyen megfigyelt időbeli változása a hőmérsékletnek a hely szerinti második differenciálhányadosával arányos és az arányossági tényező a hőmérsékletvezetési együttható.

Anyagok hő- és hőmérsékletvezetési tényezői

Fémek 20 °C Sűrűség Fajlagos hőkapacitás Hővezetési tényező Hőmérséklet-vezetési tényező Mértékegység $\tfrac{10^3kg}{m^3}$ $\tfrac{kJ}{kgK}$ $\tfrac{W}{mK}$ $\tfrac{10^{-6}m^2}{s}$ Alumínium 2,7 0,888 237 98,8 Ólom 11,34 0,129 35 23,9 Bronz 8,8 0,377 62 18,7 Króm 6,92 0,44 91 29,9 Cr-Ni-acél (X12CrNi18,8) 7,8 0,5 15 3,8 Vas 7,86 0,452 81 22,8 Arany 19,26 0,129 316 127,2 Öntöttvas 7,8 0,54 42…50 10…12 Acél (<0,4%C) 7,85 0,465 45…55 12…15 Réz 8,93 0,382 399 117 Magnézium 1,74 1,02 156 87,9 Mangán 7,42 0,473 21 6 Molibdén 10,2 0,251 138 53,9 Nátrium 9,71 1,22 133 11,2 Nikkel 8,85 0,448 91 23 Platina 21,37 0,133 71 25 Ezüst 10,5 0,235 427 173 Titán 4,5 0,522 22 9,4 Volfrám 19 0,134 173 67,9 Cink 7,1 0,387 121 44 Ón, fehér 7,29 0,225 67 40,8

Nemfémek 20 °C Sűrűség Fajlagos hőkapacitás Hővezetési tényező Hőmérséklet-vezetési tényező Mértékegység $\tfrac{10^3kg}{m^3}$ $\tfrac{kJ}{kgK}$ $\tfrac{W}{mK}$ $\tfrac{10^{-6}m^2}{s}$ Plexi 1,18 1,44 0,184 0,108 Aszfalt 2,12 0,92 0,70 0,36 Beton 2,1 0,88 1,0 0,54 Jég (0 °C) 0,917 2,04 2,25 1,203 Homok (száraz) 1,65 0,80 0,27 0,20 Homok (nedves) 1,75 1,00 0,58 0,33 Agyag 1,45 0,88 1,28 1,00 Ablaküveg 2,48 0,70 0,87 0,50 Tükörüveg 2,70 0,80 0,76 0,35 Kvarcüveg 2,21 0,73 1,40 0,87 Üveggyapot 0,12 0,66 0,046 0,58 Gipsz 2,3 1,09 0,51 0,47 Gránit 2,75 0,89 2,9 1,18 Parafa 0,19 1,88 0,041 0,115 Márvány 2,6 0,80 2,8 1,35 Vakolat 1,9 0,80 0,93 0,61 Papír 0,7 1,20 0,12 0,14 Polietilén 0,92 2,30 0,35 0,17 Teflon 2,20 1,04 0,23 0,10 PVC 1,38 0,96 0,15 0,11 Porcelán (95 °C) 2,40 1,08 1,03 0,40 Kőszén 1,35 1,26 0,26 0,15 Fa 0,415 2,72 0,14 0,12 Vakolat 1,69 0,80 0,79 0,58 Tégla 1,6…1,8 0,84 0,38…0,52 0,28…0,34

Kapcsolódó szócikkek

• Hővezetés