Przewodzenie ciepła

Na tę stronę wskazuje przekierowanie z „kondukcja”. Zobacz też: inne znaczenia tego terminu.

Przewodzenie ciepła – proces wymiany ciepła między ciałami o różnej temperaturze pozostającymi ze sobą w bezpośrednim kontakcie. Polega on na przekazywaniu energii kinetycznej bezładnego ruchu cząsteczek w wyniku ich zderzeń. Proces prowadzi do wyrównania temperatury między ciałami. Przewodnictwem cieplnym nie jest przekazywanie energii w wyniku uporządkowanego (makroskopowego) ruchu cząstek.

Ciepło płynie tylko wtedy, gdy występuje różnica temperatur, w kierunku od temperatury wyższej do temperatury niższej. Z dobrym przybliżeniem dla większości substancji ilość energii przekazanej przez jednostkę powierzchni w jednostce czasu jest proporcjonalna do różnicy temperatur, co opisuje równanie różniczkowe Fouriera:

${\displaystyle {\frac {\partial Q}{\partial t}}=-\lambda \oint \limits _{A}{\nabla T\cdot \,dA}.}$

Wzór ten dla jednorodnego przewodzenia ciepła przez cienką ściankę prostopadle do jej powierzchni w kierunku ${\displaystyle x}$ przyjmuje postać:

${\displaystyle Q=-\lambda A{\frac {dT}{dx}},}$

gdzie:

${\displaystyle Q}$ – natężenie przepływu ciepła (ilość ciepła wymieniona w jednostce czasu),

${\displaystyle \lambda }$ – współczynnik przewodzenia ciepła,

${\displaystyle A}$ – powierzchnia wymiany ciepła,

${\displaystyle T}$ – temperatura.

Dla ustalonego przepływu ciepła przez ścianę płaską, po scałkowaniu, równanie Fouriera przyjmuje postać:

${\displaystyle Q={\frac {\lambda A}{d}}\Delta T,}$

gdzie:

${\displaystyle \Delta T}$ – różnica temperatur po obu stronach przewodnika ciepła,

${\displaystyle d}$ – grubość ścianki przewodnika ciepła.

Dla ustalonego przepływu ciepła przez ściankę cylindryczną rury, przyjmuje postać:

${\displaystyle Q={\frac {2\pi L\lambda }{\ln(d_{2}/d_{1})}}\Delta T,}$

gdzie:

${\displaystyle d_{2},d_{1}}$ – odpowiednio średnica po stronie chłodniejszego i cieplejszego medium,

${\displaystyle L}$ – długość rury.

Przewodzenie ciepła jest jednym z trzech rodzajów cieplnego przepływu energii. Pozostałe to:

• konwekcja
• promieniowanie cieplne