Температуропроводность

Температуропрово́дность (коэффицие́нт температуропрово́дности) — физическая величина характеризующая скорость выравнивания температуры вещества в неравновесных тепловых процессах. Численно равна отношению теплопроводности к удельной теплоёмкости при постоянном давлении.

В СИ измеряется в м²/с.

Обычно обозначается греческой буквой ${\displaystyle \alpha }$:

${\displaystyle \alpha ={\frac {\varkappa }{c_{p}\rho }},}$

где ${\displaystyle \alpha }$ — температуропроводность;

${\displaystyle \varkappa }$ — теплопроводность;

${\displaystyle c_{p}}$ — изобарная удельная теплоёмкость;

${\displaystyle \rho }$ — плотность.

Температуропроводность входит как коэффициент в дифференциальное уравнение распространения теплоты в телах:

${\displaystyle {\frac {\partial T}{\partial t}}-\alpha \nabla ^{2}T=f(\mathbf {r} ,\ t),}$

${\displaystyle f(\mathbf {r} ,\ t)}$ — функция источников тепла, или, то же самое уравнение, записанное в декартовых координатах:

${\displaystyle {\frac {\partial T}{\partial t}}-\alpha \left({\frac {\partial ^{2}T}{\partial x^{2}}}+{\frac {\partial ^{2}T}{\partial y^{2}}}+{\frac {\partial ^{2}T}{\partial z^{2}}}\right)=f(x,\ y,\ z,\ t).}$

Температуропроводность и теплопроводность являются двумя из наиболее важных параметров веществ и материалов, поскольку они описывают процессы переноса теплоты и изменение температуры в них.

Величина коэффициента температуропроводности зависит от природы вещества. Жидкости и газы обладают сравнительно малой температуропроводностью. Металлы, напротив, имеют бо́льший коэффициент температуропроводности.

Температуропроводность некоторых веществ и материалов

Материал	Температуропроводность (м²/с)
Воздух (300 K)	1,9 × 10^−5
Al-10Si-Mn-Mg (Silafont 36) при 20 °C	74,2 × 10^−6
Al-5Mg-2Si-Mn (Magsimal-59) при 20 °C	44,0 × 10^−6
Этиловый спирт	7 × 10^−8
Алюминий	8,418 × 10^−5
Оксид алюминия	1.20 × 10^−5
Сплав алюминия 6061-T6	6,4 × 10^−5
Аргон (23°С, 1 атм)	2,2×10^−5
Кирпич саманный	2,7 × 10^−7
Кирпич керамический	5,2 × 10^−7
Углерод (композит) (25 °C)	2,165 × 10^−4
Медь (25 °C)	1,11 × 10^−4
Стекло оконное	3,4 × 10^−7
Золото	1,27 × 10^−4
Гелий (23°С, 100 кПа)	1,9×10^−4
Водород (23°С, 100 кПа)	1,6×10^−4
Инконель 600 (25 °C)	3,428 × 10^−6
Железо	2,3 × 10^−5
Молибден (99,95 %) (25 °C)	54,3 × 10^−6
Азот (23°С, 100 кПа)	2,2×10^−5
Нейлон	9 × 10^−8
Моторное масло (100 °C)	7,38 × 10^−8
Парафин (25 °C)	0,081 × 10^−6
Поликарбонат (25 °C)	0,144 × 10^−6
Полипропилен (25 °C)	0,096 × 10^−6
PTFE (фторопласт) (25 °C)	0,124 × 10^−6
ПВХ (поливинилхлорид)	8 × 10^−8
Пиролитический графит, перпендикулярно слоям	3,6 × 10^−6
Пиролитический графит, параллельно слоям	1,22 × 10^−3
Кварц	1,4 × 10^−6
Резина	0,89 — 1,3 × 10^−7
Песчаник	1,12-1,19 × 10^−6
Si3N4 (нитрид кремния) (26 °C)	9,142 × 10^−6
Si3N4 с углеродными нанотрубками (26 °C)	8,605 × 10^−6
Кремний	8,8 × 10^−5
Диоксид кремния (кварц)	8,3 × 10^−7
Серебро (99.9 %)	1,6563 × 10^−4
Сталь, 1 % углерода	1,172 × 10^−5
Нержавеющая сталь 304A (27 °C)	4,2 × 10^−6
Нержавеющая сталь 310 (25 °C)	3,352 × 10^−6
Олово	4,0 × 10^−5
Вода (25 °C)	0,143 × 10^−6
Водяной пар (1 атм, 400 K)	2,338 × 10^−5
Дерево (сосна)	8,2 × 10^−8

Литература

Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. М.: Энергия 1969

Сивухин Д. В. Термодинамика и молекулярная физика (Общий курс физики; Том II). М.: Наука, 1990.

Ссылки

Thermal Diffusivity, Specific Heat, and Thermal Conductivity of Aluminum Oxide and Pyroceram 9060 (англ.). Center for Advanced Life Cycle Engineering. Дата обращения: 1 июня 2011. Архивировано из оригинала 13 августа 2011 года.