Jeżeli temperatura ciała T jest wyższa od temperatury otoczenia T0

advertisement
Jeżeli temperatura ciała T jest wyższa od temperatury otoczenia T0,
wówczas ciepło tracone przez ciało w jednostce czasu wyniesie:
Q/t = (T)S(T4 – T04),
gdzie:
Q – zmiana ciepła [J];
t – czas, w którym zaszła zmiana ciepła [s];
(T) – zdolność absorpcyjna;
S – powierzchnia ciała [m2];
 - współczynnik proporcjonalności  = 5,75 * 10-8 [W / (m2K4)];
T – temperatura ciała [K];
T0 – temperatura otoczenia [K].
Przewodzenie ciepła w ciałach stałych odbywa się poprzez drania sieci
krystalicznej i udział elektronów z pasma przewodnictwa, przy czym należy
rozróżnić przewodnictwo cieplne metali i dielektryków. W metalach istotne
znaczenie ma ruch i wzajemne oddziaływanie wolnych elektronów. W ogólnym
przypadku można przyjąć, że współczynnik przewodności cieplnej metalu
równy jest: k = ks + ke , co oznacza, że zależy od przewodnictwa związanego z
drganiami sieci (ks) i udziałem elektronów (ke).
W zakresie wyższych temperatur ke jest około dwa rzędy większe od ks z
czego wynika dobre przewodnictwo cieplne metali. Współczynnik
przewodności cieplnej dielektryków w przybliżeniu równy jest k s. Ciepło więc
przekazywane jest poprzez drgania sieci krystalicznej. Atom, który wykonuje
drgania wokół swego położenia równowagi z amplitudą zależną od temperatury
oddziałuje okresową siłą na swoich sąsiadów, powodując zwiększenie
amplitudy ich drgań, które początkowo odpowiadały niższej temperaturze.
Kolektywne drgania atomów powodują fluktuację gęstości. Fale niosące energię
ruchu cieplnego po napotkaniu takiego obszaru ulegają rozproszeniu, które jest
wprost proporcjonalne do amplitudy drgań atomów, więc i do temperatury.
Izolatorem cieplnym nazywa się ciało, którego współczynnik przewodności
cieplnej jest rzędu 10-1 – 10-2 J/msK.
Download