Tepelná vodivost

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Ve fyzice označuje tepelná vodivost schopnost daného kusu látky, konstrukce, (např. zdi) vést teplo. Představuje rychlost, s jakou se teplo šíří z jedné zahřáté části látky do jiných, chladnějších částí.

Tepelná vodivost dané látky je charakterizována součinitelem tepelné vodivosti. Součinitel tepelné vodivosti bývá často chybně označován přímo jako tepelná vodivost, součinitel je však měrná tepelná vodivost.

Součinitel tepelné vodivosti[editovat | editovat zdroj]

Je definována jako množství tepla, které musí za jednotku času projít tělesem, aby na jednotkovou délku byl jednotkový teplotní spád. Přitom se předpokládá, že teplo se šíří pouze v jednom směru, např. v desce s rovnoběžnými povrchy.

Tuto definici lze také vyjádřit tak, že součinitel tepelné vodivosti je výkon (tzn. teplo za jednotku času), který projde každým čtverečním metrem desky tlusté metr, jejíž jedna strana má teplotu o 1 kelvin vyšší než druhá.

Značení[editovat | editovat zdroj]

Výpočet[editovat | editovat zdroj]

Množství tepelné energie Q, které projde za čas \tau plochou S do hloubky d se určí ze vztahu

Q = \lambda S \frac{\Delta T}{d}\tau,

kde \lambda je součinitel tepelné vodivosti a \Delta T je rozdíl teplot na vzdálenosti d.


Součinitel tepelné vodivosti \lambda je materiálová konstanta, která se zjišťuje experimentálně.

Vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

U materiálů s definovanou tloušťkou se často udává součinitel prostupu tepla U, který je definován jako výkon, který projde plochou jednoho čtverečního metru při rozdílu teplot 1 kelvin.

Tepelná vodivost společně s tepelnou kapacitou také ovlivňuje subjektivní vnímání teploty těles při doteku. Např. dotýkáme-li se dvou chladných předmětů se stejnou teplotou, z nichž jeden je kovový a druhý dřevěný, zdá se nám dřevěný předmět teplejší, protože jeho povrch se zahřívá tělesným teplem snadněji, zatímco kovový předmět teplo snadněji odvádí daleko od povrchu.

Tepelná vodivost je mírně závislá na teplotě. U kovů s rostoucí teplotou klesá, u polovodičů naopak s teplotou roste.

Příklad hodnot tepelné vodivosti[editovat | editovat zdroj]

Tepelná vodivost kapalin a plynů je udávána v klidu (tzn. nedochází k přenosu tepla prouděním).

Tabulka udává hodnoty tepelné vodivosti vybraných materiálů při teplotě 25 a 20 °C.

λ (W·m-1·K-1)
Látka při 25 °C při 20 °C při 0°C
diamant 895-2300    
stříbro 429 418  
měď 386 395  
zlato 317    
hliník 237 229  
mosaz 120    
železo 80,2 73  
platina 71,6    
olovo 35,3    
rtuť 8,514    
křemen 7-12    
žula   2,9 - 4,0  
led 2,2
beton   1,5  
sklo 1,35 0,60 - 1,0  
cihla   0,28 - 1,2  
škvárobeton   0,70  
voda 0,6062 0,6 0,55
nylon 0,24    
linoleum   0,19  
polystyren   0,16  
benzín   0,131  
olej 0,13    
pěnové sklo     0,040
dřevo 0,04-0,35    
skelná vata   0,04  
ovčí vlna 0,04    
polystyrenová pěna 0,033 0,035  
vzduch (normální tlak) 0,0262 0,026  
aerogel 0,015–0,020    

Související články[editovat | editovat zdroj]