تعريف الموصلية الحرارية

الموصلية هي خاصية تمتلكها العناصر الموصلة . هذا هو الاسم الذي يطلق على تلك المواد التي لديها القدرة على نقل الكهرباء أو الحرارة .

الموصلية الحرارية

عندما تسمح مادة ما للكهرباء بالمرور من خلال نفسها ، يقال إنها لديها موصلية كهربائية . من ناحية أخرى ، إذا سمحت بمرور الحرارة ، يشار إليها بالموصلية الحرارية .

يمكن الإشارة إلى أن الموصلية الحرارية هي خاصية لتلك العناصر التي تمكن من انتقال الحرارة . تشير هذه الخاصية الفيزيائية إلى أنه عندما تكون المادة موصلة حرارية ، تمر الحرارة من جسم درجة حرارة أعلى إلى درجة حرارة أقل تكون على اتصال بها.

ينطوي انتقال الحرارة هذا على تبادل الطاقة الداخلية (التي تجمع الطاقة الكامنة والطاقة الحركية ) للإلكترونات والذرات والجزيئات. كلما زادت الموصلية الحرارية ، كلما كان التوصيل الحراري أفضل. الخاصية العكسية هي المقاومة الحرارية ، والتي تشير إلى أنه كلما انخفضت الموصلية الحرارية ، زادت درجة العزل الحراري (المزيد من المقاومة).

بالنسبة إلى الطاقة الكامنة ، يمكننا القول إنها الطاقة الميكانيكية المرتبطة بموقع الجسم في مجال القوى (في هذه الحالة نتحدث عن الطاقة الكهروستاتيكية أو الجاذبية ، من بين أمور أخرى) أو وجود مجال القوى داخل الجسم نفسه (في هذه الحالة ، ستكون الطاقة مرنة ). وبعبارة أخرى ، فإن الطاقة الكامنة هي نتيجة لنظام القوى التي لها تأثير على هيئة معينة محافظة ، أي أن عملها الكلي على الجسيم هو صفر.

من ناحية أخرى ، فإن الطاقة الحركية للجسم هي ما لديها بفضل حركتها . يتعلق الأمر بالعمل المطلوب لتحقيق التسارع بدءاً من الراحة حتى سرعة معينة. عندما يصل الجسم إلى هذه الطاقة طوال التسارع ، فإنه يحتفظ بها ما لم يغير من سرعته. للعودة إلى حالة الراحة ، من الضروري إجراء عمل سلبي بنفس الحجم.

عند تسخين المادة ، فإنها تزيد من متوسط ​​الطاقة الحركية لجزيئاتها ، وهذا يزيد من مستوى التحريض. على المستوى الجزيئي ، يحدث التوصيل الحراري لأن الجزيئات تتفاعل مع بعضها البعض لتبادل الطاقة الحركية دون إجراء تحركات عالمية للمادة . ومن الجدير بالذكر أنه على المستوى الماكروي ، من الممكن نمذجة هذه الظاهرة من خلال قانون فورييه .

ينص قانون فورير على أن الموصلية الحرارية تحمل تدفقًا نسبيًا عبر نقل الحرارة (العملية التي يتم بها انتشار الحرارة في وسائط مختلفة) ، في وسط متناحي (مساحة لا ترتبط فيها الخواص الفيزيائية إلى الاتجاه الذي يتم فيه فحصها) ، وهو تناسب وعكس لتدرج درجات الحرارة في ذلك الاتجاه.

تنص صيغة قانون فورييه على أن تدفق الحرارة الذي يحدث في سطح معين ، يقاس بوحدة معينة ، يساوي الموصلية الحرارية بواسطة تدرج درجة الحرارة داخل المادة ، وكلها مضروبة في -1 .

المعادن هي الموصلات الحرارية الجيدة: لهذا السبب يتم استخدامها في تلك الإجراءات الصناعية حيث يتم محاولة زيادة انتقال الحرارة. مواد أخرى ، مثل الألياف الزجاجية ، لديها هذه الموصلية الحرارية المنخفضة التي يتم استخدامها كعوازل.

يشار إلى قدرة التوصيل الحراري بكمية تعرف باسم معامل التوصيل الحراري . يتم التعبير عن هذا المعامل ، في النظام الدولي للوحدات ، بالوات / (متر x كلفن) . كما يمكن التعبير عنها بوحدة BTU / (ساعة x foot x Fahrenheit) في نظام Anglo-Saxon وفي السعرات الحرارية / (ساعة × متر × كلفن) في النظام التقني.

موصى به