Toplotna provodljivost

Toplotna provodljivost ili toplotna kondukcija, $k$, je fizikalna konstanta koja označava sposobnost određenog materijala da provodi toplotu. Pojavljuje se prvenstveno u Fourierovom zakonu kondukcije. Prijenos toplote preko materijala visoke toplotne provodljivosti je puno brži od prijenosa preko materijala sa niskom provodljivosti. U tom smislu materijali sa visokom termalnom provodljivosti se koriste u uređajima za hlađenje, dok se materijali sa niskom provodljivosti koriste kao toplotni izolatori.

Toplotna provodljivost materijala zavisi od njegovog hemijskog sastava, građe, agregatnog stanja, kao i okolne temperature te pritiska. Općenito uzevši, materijali bolje provode toplotu kada se prosječna okolna temperatura poveća.

Definicija

Toplotna provodljivost je količina toplote, Q, koja se za vrijeme t sprovede kroz supstanciju na rastojanju L, u pravcu normalnom na poprečni presjek površine S, usljed temperaturne razlike ΔT, u stacionarnim uvjetima i kada je prijenos toplote uzrokovan isključivo temperaturnom razlikom.

toplotna provodljivost = količina provedene toplote × rastojanje / (površina × temperaturna razlika)

$k={\frac {Q}{t}}\times {\frac {L}{S\times \Delta T}}$

Količina toplote koja se prenese u jedinici vremena je zavisna od toplotne provodljivosti, i u diferencijalnom obliku se može predstaviti:

${\frac {dQ}{dt}}=kS{\frac {dT}{dx}}$

gdje je:

• dT/dx - gradijant temperature
• S - površina kroz koju prolazi toplota
• k - konstanta toplotne provodljivosti.

Jedinica za toplotnu provodljivost u SI sistemu je W/(m · K) = W m-1 K-1 (vat kroz metar-kelvin).

Spisak toplotnih provodljivosti

Približna vrijednost toplotne provodljivosti nekih materijala je dat u sljedećoj tabeli:

Materijal	Toplotna provodljivost (W/(m · K))
Dijamant	1000-2600
Srebro	406
Bakar	385
Zlato	320
Aluminij	205
Mesing	109
Platina	70
Čelik	50.2
Olovo	34.7
Živa	8.3
Kvarc	8
Led	1.6
Staklo	0.8
Voda	0.6
Drvo	0.04-0.12
Vuna	0.05
Stiropor	0.038
Vazduh (300 K, 100 kPa)	0.026

Praktična primjena

Za građevinske materijale navodi se sposobnost izolacije kao vrijednost toplotne kondukcije. U tom kontekstu se ta vrijednost označava sa λ i naziva lambda vrijednost. Vrlo često se taj broj nalazi na specifikacijama izolacionih materijala. Što je taj broj manji, to je materijal za toplotnu izolaciju bolji.

Također pogledajte

• Toplotni kapacitet
• Termopar

Vanjski linkovi

• Toplotna provodljivost za različite materijale
• Tabela sa toplotnom provodljivosti elemenata
• Izračunavanje toplotne kondukcije stakla na sobnoj temperaturi prema hemijskom sastavu
• Viskozitet i toplotna kondukcija, jednačine za nitrogen, oksigen, argon i vazduh
• Pretvaranje vrijednosti toplotne kondukcije u različite mjerne jedinice