熱伝導は、対流や放射と同様に熱伝達プロセスです。特に固体内部では、物体の 2 点間の温度差により発生します。伝導では、熱伝達は主に隣接する原子間の衝突によって起こり、原子は温度に応じてますます振動します。
熱伝導とは何ですか?
熱伝導は、隣接する原子間の衝突を通じて熱が体内で伝播するプロセスです。これは、物体の 2 点間に温度差がある場合に発生します。熱伝導は固体で最も頻繁に発生しますが、他の物理的状態の物質でも発生する可能性があります。
これは、原子が相互に一定の距離を持って三次元かつ規則的に配置されているため、固体で最も一般的です。このようにして、それらの間の衝突がより頻繁に発生し、より効率的に運動エネルギーを相互に伝達できるようになります。
ある物質の熱伝導率は、熱流という物理量から計算されます。この大きさは次の要素によって決まります。
熱伝導率;
断面積;
2 点間の温度差。
この素材の厚さ。
熱伝導はどのように起こるのでしょうか？
物体の温度が 0 K 以外の場合、原子はある程度の動きを示します。固体では、隣接する原子は平衡位置の周りで一緒に振動する傾向があります。しかし、固体のある領域の温度が上昇すると、原子はより頻繁に振動し始め、その運動エネルギーの一部が周囲の原子に伝達されます。このエネルギー伝達は、伝導として知られる固体内の熱の伝播を構成します。固体内の温度勾配が大きいほど、固体を通る熱流も大きくなります。
熱伝導の例
火の上に置かれた鍋の取っ手に触れると、金属の伝導により徐々に熱くなることがわかります。
厚いブラウスはその厚さにより、薄いブラウスよりも暖かさを保ち、外部環境への熱の損失率を減らします。材料の厚さは、熱を伝導する能力に影響します。
熱伝導式
熱伝導の式は、固体の断面積 (S)、さまざまな温度 T Aおよび T B 、熱伝導率 (k)、材料の厚さ (e) などの変数に関係します。熱伝導に使用される熱流(Φ)を計算できる公式を以下で確認してください。
Φ – 熱流量 (W または cal/s)
Q – ヒート (J またはライム)
Δt – 時間間隔 (秒)
k – 熱伝導率 (W/mK または cal/sm°C)
e – 厚さ (m)
T AおよびT B – 身体の 2 つの異なる点の温度 (K または °C)
次の図は、固体内の熱伝導の式がどのように機能するかを示しています。この画像では、両端間に温度差を示す円筒形の固体が見られます。ご注意ください：
