O‘bekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi

Issiqlik o‘tkazuvchanlik. Issiqlikni issiqlik o‘tkazuvchanlik mexzanizmi orqali uzatish uchun ikkita obyekt o‘rtasida kontaktni ta’minlash zarur bo‘ladi.
Issiq jismning termik qo‘zg‘atilgan zarrachalari shiddatli tebranma harakatlarni sodir qiladi va kinetik energiyani sovuqroq jismning zarrachalariga uzatadi, bunda ular ham qo‘zg‘algan holatga o‘tadi. Natijada issiq obyekt issiqlikni yo‘qotadi, sovuq obyekt esa – uni yutadi. Issiqlik o‘tkazuvchanlik mexanizmi orqali issiqlik uzatilishi suvning oqishi yoki elektr tokiga o‘xshaydi. Masalan, issiqlikning sterjen orqali o‘tishi Om qonuniga o‘xshash bo‘lgan ifoda bilan tasvirlanadi.


4.24- rasm. Ko‘p qatlamli strukturaning harorat profili

A maydonga ega bo‘lgan ko‘ndalang kesim orqali o‘tadigan issiqlik oqimining tezligi (issiqlik “toki”) sterjenning uzunligi bo‘ylab harorat gradientiga (issiqlik “kuchlanishiga”) (dT/dx) proporsional bo‘ladi:

H = = -kA (4.76)
Bunda k – materialning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti deb ataladi. Minus belgi issiqlikning haroratning pasayish yo‘nalishida oqishini bildiradi. Yaxshi issiqlik o‘tkazgichlar (aksariyat metallar) yuqori issiqlik o‘tkazuvchanlik
koeffitsiyentiga ega bo‘ladi, yaxshi issiqlik izolyatorlari esa – past issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyentiga ega bo‘ladi. Materiallarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti konstanta deb hisoblanadi, biroq aslida bunday emas, harorat ortishi bilan u ham biroz ortadi. Issiqlik o‘tkazuvchanlik hisobiga issiqlik yo‘qolishini, masalan sim orqali issiqlik yo‘qolishini hisoblash uchun uning har ikkala uchidagi T₁ va T₂ haroratlarni bilish zarur bo‘ladi:
H = kA (4.77)
Bunda L – simning uzunligi.
Amaliyotda ko‘pincha issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyentining o‘rniga issiqlik qarshiligidan foydalaniladi, u quyidagicha aniqlanadi:
R = (4.78)
Bu holda (4.77) tenglama quyidagi ko‘rinishni oladi:

H = A (4.79)
4.25- rasmda turlicha issiqlik o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan materiallardan tashkil topgan ko‘p qatlamli strukturaning ichidagi ideal harorat profili ko‘rsatilgan. Biroq real hayotda ikkita materialni tutashtirish orqali issiqlik uzatilishi butunlay boshqachasiga sodir bo‘lishi mumkin. Agar ikkita material birgalikda tutashtirilsa va bunday konstruksiyada issiqlikning tarqalishi kuzatilsa, olingan harorat profili 4.26A-rasmda ko‘rsatilganidek ko‘rinish hosil qilishi mumkin. Agar tutashtiriladigan obyektlarning yon yuzalari yaxshi izolyasiyaga ega bo‘lsa, statsionar sharoitlarda har ikkala materialdagi issiqli oqimlari teng bo‘lishi lozim. Maydoni a ga teng bo‘lgan kontakt zonasida haroratning keskin tushishi o‘tish sohasining issiqlik qarshiligining bo‘lishi bilan tushuntiriladi. Ikki qatlamli struktura orqali issiqlik uzatilishini quyidagi ifoda bilan tasvirlash mumkin:

H = A (4.80)
Bunda – ikkita materialning issiqlik qarshiliklari, - o‘tish qarshiligi.
= (4.81)
kattalik o‘tish koeffitsiyenti deb ataladi. Ikkita turli materialdan tayyorlangan elementlarning mexanik tutashuvi bor bo‘lgan ba’zi bir datchiklar uchun bu koeffitsiyent muhim ahamiyat kasb etadi. Mikroskop ostida tutashuv zonasi 4.26B- rasmda ko‘rsatilganidek manzara kasb etishi mumkin. Real yuzalar hech qachon ideal silliq bo‘lmasligi sababli, ulardagi barcha notekisliklar o‘tish qarshiligining kattaligiga ta’sir ko‘rsatadi.


4.26- rasm. A – ikkita obyektning kontakt zonasidagi harorat grafigi, B – kontakt yuzasining mikroskop ostida ko‘rinishi

Kontakt zonasida issiqlik uzatilishi quyidagi omillar bilan belgilanadi:

1. 
   Ikkita materialning real fizik tutashuvining issiqlik o‘tkazuvchanligi.
   
2. 
   Yuzalarning notekisliklaridan hosil bo‘lgan g‘ovaklardagi gazlarning (havoning) issiqlik o‘tkazuvchanligi.
   

Gazlarning issiqlik o‘tkazuvchanligi, qoidaga ko‘ra, qattiq materiallarning issiqlik o‘tkazuvchanligiga qaraganda anchagina kichik bo‘lishi sababli, g‘ovaklardagi gaz issiqlik uzatilishida eng katta qarshilikni hosil qiladi. SHu sababli o‘tish koeffitsiyenti uchun ifodani quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:
= (4.82)

Bunda - g‘ovak sohaning qalinligi, - g‘ovaklarni to‘ldiradigan gazlarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti, va - kontakt zonalar va g‘ovak sohalarning maydonlari, - mos keluvchi materiallarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyentlari. Bu formulani va maydonlarni, shuningdek masofani eksperimental yo‘l bilan aniqlash qiyinligi sababli amaliyotda qo‘llash etarlicha murakkab. Biroq (4.82) formulani tahlil qilish bilan shunday xulosaga kelish mumkin: qurshab turuvchi gazlarning bosimi kamayganda o‘tish qarshiligi ortadi. Boshqa tomonlama esa, tutashuv zonasida bosim ortishi bilan o‘tish qarshiligi kamayadi, bu kontakt yuzalarida baland bo‘rtiklarning deformatsiyalanishi bilan bog‘lanadi, buning oqibatida a_s ning ortishi, demak materiallar o‘rtasida kontakt maydonining ortishi sodir bo‘ladi. Issiqlik qarshiligini kamaytirish uchun tizimning elementlari o‘rtasida quruq kontaktdan qochish lozim bo‘ladi, shu sababli ikkita yuzani tutashtirishdan oldin ularni past issiqlik qarshiligiga ega bo‘lgan suyuqlik bilan qoplash tavsiya qilinadi. Ushbu maqsad uchun ko‘pincha silikonli moylash qo‘llaniladi.