6-amaliy mavzu: Issiqlik o’tkazuvchanlik va issiqlik berish koeffitsentini aniqlash reja

Issiqlik o‘tkazuvchanlik
Turli haroratlarga ega bo‘lgan jismlar yoki ularning ayrim qismlarini o‘zaro tegib turishi paytida yuz bergan issiqlik almashinishga issiqlik o‘tkazuvchanlik deb yuritiladi. Issiqlik o‘tkazuvchanlikning mexanizmi jismlarning agregat holatiga bog‘liq bo‘ladi. Suyuqliklar va qattiq jismlar-dielektriklarda issiqlik o‘tkazuvchanlik yonma-yon joylashgan zarrachalar atom va molekulalarning issiqlik harakati ta’sirida energiya almashinishiga asoslangan. Metallarda issiqlikning almashinishi asosan erkin elektronlarning diffuziyasi orqali boradi. Gazlarda issiqlik o‘tkazuvchanlik molekula va atomlarning o‘zaro to‘qnashuvi hamda ularning diffuziyasi ta’sirida yuz beradi.
Harorat maydoni va gradienti. Jismning hamma nuqtalaridagi haroratlar qiymatlarining yig‘indisi harorat maydonini tashkil etadi. Harorat maydoni turg‘un va noturg‘un bo‘lishi mumkin. Agar har bir nuqtadagi harorat vaqt davomida o‘zgarmasa, bunday harorat maydoni turg‘un bo‘ladi. Mabodo harorat vaqt o‘tishi bilan o‘zgarsa, bunday maydon noturg‘un harorat maydoni deb yuritiladi.
Harorat maydoni umumiy holatda quyidagi funksional bog‘liqlik bilan ifodalanadi:
(19.12)
bu erda, t — tekshirilayotgan nuqtadagi harorat; x, y, z — tekshirilayotgan nuqtaning koordinatalari; - vaqt.
Koordinatalarning soniga ko‘ra, harorat maydoni bir o‘lchamli va uch o‘lchamli bo‘lishi mumkin.
Bir xil haroratga ega bo‘lgan nuqtalarning geometrik o‘rni izotermik yuza deb yuritiladi. Harorat bir izotermik yuzadan ikkinchi izotermik yuza yo‘nalishiga qarab o‘zgaradi (19.3-rasm). Haroratlarning eng ko‘p o‘zgarishi izotermik yuzalarga o‘tkazilgan normal chiziqlar bo‘yicha yuz beradi. Haroratlar farqi ning izotermik yuzalar oralig‘idagi normal bo‘yicha olingan masofa ga nisbati harorat gradienti deb ataladi:


19.3-rasm. Harorat gradientini aniqlashga doir grafik.

Harorat gradienti nolga teng bo‘lmagan holatda issiqlik oqimi yuzaga keladi. Bunda issiqlik oqimining yo‘nalishi harorat gradienti chizig‘i bo‘yi­cha boradi, ammo harorat gradientiga qarama-qarshi yo‘nalgan bo‘ladi:

Fure qonuni. Bu qonunga ko‘ra, issiqlik o‘tkazuvchanlik orqali o‘tgan issiqlik miqdori dQ harorat gradientiga , vaqtga ( ) va issiqlik oqimi yo‘nalishiga perpendikulyar bo‘lgan maydon kesimiga (dF) proporsionaldir, ya’ni:
(19.13)
Agar deb olinsa, u holda,
(19.14)
bu erda, q — issiqlik oqimi zichligi; — issiqlik o‘tkazuv­chanlik koeffitsienti. Issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti quyidagi o‘lchov birligiga ega:

Issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti issiqlik almashinish yuzasi birligidan (1 m²) vaqt birligi davomida (1 s) izotermik yuzaga normal bo‘lgan 1 m uzunlikka to‘g‘ri kelgan haroratlarning bir darajaga pasayishi vaqtida issiqlik o‘tkazuvchanlik yo‘li bilan berilgan issiqlik miqdorini belgilaydi.
Issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsientining qiymati moddaning tuzilishi va uning fizik-kimyoviy xossalariga, harorat va boshqa bir qator kattaliklarga bog‘liq. Oddiy (normal) harorat va bosimda metallar issiqlikni juda yaxshi, gazlar esa juda yomon o‘tkazadi. Masalan, ayrim moddalarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti quyidagi qiymatlarga ega: mis ; po‘lat ; beton ; tomchili suyuqliklar ; gazlar ; havo