Hővezetési tényező

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Ha egy rendszeren belül a hőmérséklet pontról-pontra nem azonos, akkor önmagától olyan folyamat indul el, hogy a hőmérséklet kiegyenlítődjék. E transzportjelenség neve a hővezetés. A hőmennyiség áramlása a termodinamika második főtétele szerint önként mindig a nagyobb hőmérsékletű hely felől a kisebb hőmérsékletű hely felé történik.

Az anyagok különféle mértékben vezetik a hőt. A vezetés mértékének a jellemzésére használjuk a hővezetési tényezőt (λ), amely egy anyagi állandó. A hővezetési tényezőt a Fourier-törvény alapján definiáljuk.

Két párhuzamos, egymástól dx távolságra lévő, dT hőmérséklet-különbségű, A nagyságú szilárd falfelület között kialakuló hőáramsűrűség nagyságát matematikailag elsőként Jean Baptiste Joseph Fourier fogalmazta meg 1822-ben:

Joseph Fourier (1768-1830) francia matematikus és fizikus
j_{Q} = -\lambda\frac{\mathrm{d}T}{\mathrm{d}x} = -\lambda|\mathrm{grad}(T)|\ ,
\lambda = -\frac{\mathrm{d}Q}{A\mathrm\cdot {d}t \cdot |\mathrm{grad}T|} \ .

A kifejezésben:

Q a hőmennyiség, J
T a hőmérséklet, K
λ a hővezetési tényező, W/m·K
A a keresztmetszet, m2
x a távolság, m

A hővezetési tényező számszerű értéke azt a hőmennyiséget adja meg, amely az adott anyag egységnyi keresztmetszetén, egységnyi hőmérséklet-gradiens hatására időegység alatt áthalad. Ez az adat a hővezető képességet – vagy annak a reciprokát, a hőszigetelő képességet – jellemzi.

A hővezetés jelenségét ismerjük a gyakorlatból: tegyük tenyerünket egy fa asztal lapjára, majd ugyanebben a helyiségben egy (nem melegített) fém felületre. A két felület valószínűleg ugyanolyan hőmérsékletű, azonban mivel a fém hővezetési tényezője nagyobb, így azt hidegebbnek fogjuk érezni, mert gyorsabban, jobban vezeti el tenyerünktől a hőt.

Anyagok hővezetési tényezője[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Építkezési anyagok
Anyag Hővezetési tényező
λ, W/(m·K)
Réz 401
Alumínium 237
Sárgaréz 120
Cink 110
Ötvözetlen acél 50
Ötvözött acél, V2A 15
Ólom 35
Gránit 2,8
Beton 2,1
Üveg 1,0
Vakolat 1,0
Falazó tégla (tömör) 0,5 – 1,4
Fa 0,13 – 0,18
Poroton-tégla 0,09 – 0,45
Vályog ~0,22
Üveggyapot 0,04 – 0,05
Polisztirol 0,035 – 0,050
Poliuretán 0,024 – 0,035
Levegő 0,024
 
Egyéb anyagok
Anyag Hővezetési tényező
λ, W/(m·K)
Szén nanocsövek 6000
Szén gyémánt 2300
Ezüst 429
Arany 310
Magnézium 170
Volfrám 167
Kálium ~135
Nikkel 85
Vas 80,2
Platina 71
Cink 67
Tantál 54
Titán 22
Bizmut 8,4
Higany 8,3
Jég (-20,0 °C) 2,33
Víz 0,6
Hidrogén 0,18
Hélium 0,144
Oxigén 0,023
Nitrogén 0,02
Argon 0,016
Szén-dioxid 0,015
Vákuum ~0,0
Olaj 0,13

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]