071

zimniejszym. Zjawisko to jest najbardziej widoczne w przypadku gazów i cieczy, gdzie energia wymieniana jest na drodze chaotycznych zderzeń cząsteczek. W ciałach stałych, będących dobrymi izolatorami, w przewodzeniu ciepła główną rolę odgrywają drgania elementów sieci atomowej, natomiast w przypadku dobrych przewodników prądu elektrycznego, energia przenoszona jest przede wszystkim przez wolne elektrony.

Makroskopowo, strumień ciepła, czyli ilość ciepła przenikająca przez powierzchnię jednostkową, jest proporcjonalny do różnicy temperatur i można go zdefiniować jako

(2.6)

gdzie:

ej’ - strumień ciepła, W/m²;

X - współczynnik przewodzenia ciepła, W/mK; dT - różnica temperatur, K; dx - grubość, m.

Znak „minus” przed współczynnikiem proporcjonalności oznacza, że ciepło przenoszone jest w kierunku niższej temperatury. Powyższe równanie znane jest jako prawo Fouriera, w postaci zapisanej dla układu jednowymiarowego.

Współczynnik przewodzenia ciepła, zdefiniowany w ten sposób, odnosi się nie tylko do układów idealnych, ale również do makroskopowego opisu materiałów rzeczywistych, w tym również materiałów o dużej porowatości, tak jak to ma miejsce w przypadku materiałów termoizolacyjnych. Pełni on wówczas rolę efektywnego współczynnika przewodzenia ciepła, w którym, poza czystym przewodzeniem, uwzględnione zostają inne mechanizmy przenoszenia ciepła.

Mówiąc zatem o współczynniku przewodzenia ciepła materiałów izolacyjnych, mamy na myśli efektywny współczynnik przewodzenia ciepła uwzględniający różne mechanizmy przenoszenia ciepła. Opór cieplny, związany z wymianą ciepła na drodze przewodzenia, jest iloczynem grubości przegrody i współczynnika przewodzenia ciepła.

Jeśli rozpatrzymy przypadek jednokierunkowego przepływu ciepła prostopadle do określonej powierzchni przegrody (rys. 2.17), równanie przyjmie postać

q = ^(T₂-_Tl)    (2.7)

i\x

gdzie:

q - strumień ciepła przenikający przez powierzchnię A, W;

X - współczynnik przewodzenia ciepła, W/mK;

A - pole powierzchni, m²;

Ax - grubość przegrody, m;

7j, T₂ - temperatury powierzchni po obu stronach przegrody, K.

77