Топлопроводимост
Топлопроводимостта (или топлопроводността) е движението на топлина от един обект към друг, който има различна температура, когато те се допират един до друг. Например можем да затоплим ръцете си, като докоснем бутилки с гореща вода. Когато студените ръце докоснат бутилката с гореща вода, топлината преминава от по-топлия обект (бутилката с гореща вода) към по-студения (ръката). Хората създават предмети с различна топлопроводимост, например съдове за готвене, за да се нагряват нещата, или изолирани контейнери, за да се запазят горещите неща горещи или студените неща студени.
Други начини за пренос на топлина са чрез топлинно излъчване и/или конвекция. Обикновено няколко от тези процеси протичат по едно и също време.
Докосвайки бутилка с гореща вода, получаваме топлина чрез проводимост.
Микроскопично обяснение
Според атомната теория твърдите тела, течностите и газовете са изградени от малки частици, наречени "атоми". Температурата на материала измерва колко бързо се движат атомите, а топлината измерва общото количество енергия, дължащо се на вибрациите на атомите.
Проводимостта може да възникне, когато една част от даден материал се нагрява. Атомите в тази част вибрират по-бързо и е по-вероятно да ударят съседите си. Сблъсъците карат тези атоми също да се движат по-бързо, като им предават топлинната енергия. По този начин енергията се разпространява в твърдото тяло (подобно на начина, по който енергията се разпространява в комплект от падащи домино).
Атомната картина помага да се обясни и защо проводимостта е по-важна в твърдите тела: в твърдите тела атомите са близо един до друг и не могат да се движат. В течностите и газовете частиците могат да се движат една покрай друга, така че сблъсъците са по-редки.
Закон за топлопроводността
Законът за топлопроводността, известен още като закон на Фурие, означава, че скоростта на пренос на топлина през даден материал е пропорционална на отрицателния температурен градиент и на площта, разположена под прав ъгъл спрямо този градиент, през която преминава топлината:
∂ Q ∂ t = - k ∮ S ∇ T ⋅ d S {\displaystyle {\frac {\partial Q}{\partial t}}=-k\oint _{S}{\nabla T\cdot \,dS}} 
където:
Q е количеството пренесена топлина, и
t е времето, за което е изминал пътят, и
k е коефициентът на топлопроводност на материала' и
S е площта, през която преминава топлината, и
T е температурата.
Топлопроводимостта обикновено варира в зависимост от температурата, но за някои често срещани материали тя може да бъде малка в значителен температурен диапазон.
Линеен топлинен поток
Свързани страници
- Пренос на топлина
- Конвекция
- Топлинно излъчване
Въпроси и отговори
В: Какво представлява топлопроводността?
О: Топлопроводността е пренос на топлина между два обекта с различна температура, когато те влизат в контакт един с друг.
В: Може ли топлопроводността да се осъществява между обекти с еднаква температура?
О: Не, топлопроводността се осъществява само между обекти с различна температура.
В: Какъв е примерът за топлопроводимост?
О: Пример за топлопроводимост е да затоплите ръцете си, като докоснете бутилка с гореща вода. Когато по-студените ръце влязат в контакт с по-топлата бутилка с вода, топлината преминава от по-топлия обект към по-студения.
В: Кои са материалите с различна топлопроводимост?
О: Съдовете за готвене могат да бъдат изработени от материали с различна топлопроводимост, както и изолирани съдове за горещи или студени предмети.
В: Има ли други начини за пренос на топлина освен проводимостта?
О: Да, топлината може да се предава и чрез излъчване и конвекция.
В: Всички процеси на пренос на топлина ли се извършват поотделно?
О: Не, обикновено повече от един от тези процеси на пренос на топлина (проводимост, излъчване и конвекция) се случват едновременно.
В: Може ли да се осъществява пренос на топлина във вакуум?
О: Да, преносът на топлина чрез излъчване може да се осъществи във вакуум. Така слънчевата топлина достига до Земята.
