Иссиқлик ўтказиш. Умумий тушунчалар. Иссиқлик баланси. Иссиқлик ўтказувчанлик. Ҳарорат майдони ва градиенти. Текис ва цилиндрсимон деворнинг иссиқлик ўтказиши

Иссиқлик ўтказувчанлик


Фурье қонуни. Қаттиқ жисмларда иссиқлик тарқалиш жараёнини тажрибавий ўрганиш натижасида Фурье (1768-1830) иссиқлик ўтказувчанликнинг асосий қонуни кашф этди. Ушбу қонунга биноан, иссиқлик ўтказувчанлик орқали узатилган иссиқлик миқдори dQ температура градиенти t/n, вақт d га ва иссиқлик оқими йўналишига перпендикуляр бўлган майдон юзаси dF га пропорционал бўлади, яъни:
(16.8)

(16.8) формуладаги пропорционаллик коэффициенти  иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти деб аталади. Бу коэффициент жисмнинг иссиқлик ўтказиш қобилиятини характерлайди ва қуйидаги ўлчов бирлигига эга:

Иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти иссиқлик алмашиниш юза бирлигидан

(1 м²) вақт бирлиги давомида изотермик юзага нормал бўлган 1м узунликка тўғри келган температураларнинг 1 К (С) га пасайиши вақтида узатилган иссиқлик миқдорини ифодалайди.
Жисмларнинг иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти унинг таркиби, физик-кимёвий хоссалари, температура, босим ва бошқа катталикларга боғлиқ. Иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти турли материаллар учун қуйидаги ораликда бўлади:
- газлар учун 0,0050,5 Вт/(мК);
- суюқликлар учун 0,080,7 Вт/(мК);
- иссиқлик қоплама ва қурилиш материаллари учун 0,223,0 Вт/(мК);
- металлар учун 2,3458,0 Вт/(мК).
Текис деворнинг иссиқлик ўтказувчанлиги

Бир жинсли, деворнинг қалинлиги ва иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти  бўлган бир қатламли текис девордан иссиқлик ўтишини кўриб чиқамиз. Деворнинг ташқи юза температураси t_w1, ички юзасиники эса t_w2 га тенг, лекин t_w1  t_w2 (16.2-расм).

Одатда, Фурьенинг иссиқлик ўтказувчанлик дифференциал тенгламасини ушбу кўринишда ёзилади:



Маълумки, турғун иссиқлик режимда деворнинг турли нуқталаридаги температура, вақт ўтиши билан ўзгармайди, яъни dt/d=0. Ундан ташқари, температура майдони бир ўлчамли бўлади.
Демак, температура фақат бир йўналиш (х ўқи) бўйлаб ўзгаради, яъни:

Шундай қилиб, турғун жараёнда бир қатламли текис девор учун (11.16) тенгламани қуйидаги кўринишда ёзиш мумкин:

(16.9)

(16.9) тенгламани интегралласак, қуйидаги тенгликларни оламиз:

; (16.10)

Иссиқлик ўтказувчанликнинг асосий қонунини ифодаловчи тенглама:

ёки
(16.11)

бу ерда  нибат деворнинг иссиқлик ўтказувчанлигини, унга тескари катталик / - деворнинг термик ёки иссиқлик қаршилигини ифодалайди.

Агар, текис девор n та (бир-биридан фарқли) қатламдан иборат бўлса, турғун иссиқлик жараёнида µар бир қатлам орқали бир хил миқдорда иссиқлик ўтади (16.3-расм).
Бунда
(16.12)
б у ерда i - девор қатламининг тартиб рақами; n - қатламлар сони.