2

-2-

temperatur, to na skutek zderzeń między ich drobinami, następuje bezpośrednia wymiana energii kinetycznej ruchu cieplnego. Cząsteczki ciała cieplejszego, poruszające się szybciej, przekazują część swojej energii cząsteczkom poruszającym się wolniej, wskutek czego całkowita energia kinetyczna cząstek ciała gorącego zmniejsza się, a zimnego rośnie. Tak więc kosztem energii wewnętrznej jednego ciała zwiększa się energia drugiego ciała. Przewodnictwo cieplne może zachodzić we wszystkich stanach skupienia, ar więe zarówno w gazach, cieczach jak i ciałach stałych.

Zdolność przekazywania energii na skutek przewodnictwa cieplnego jest różna dla różnych ciał. Prawa przewodnictwa cieplnego sformułował w 1822 r. J.B. Fourier.

Rozważmy płaski kawałek dowolnego materiału o powierzchni S i grubości Ax, którego powierzchnie są utrzymywane w różnych temperaturach o różnicy AT. Jeśli mierzymy ilość ciepła przepływającą prostopadłe do powierzchni S w czasie At, to możemy stwierdzić, że AQ jest proporcjonalne do At oraz do S, a także do AT/Ax. Mamy więc

AQ~S

AT

Ax

At

(la)

lub

(lb)

ĄQ -AT At " Ax

a dla granicznej, nieskończenie małej grubości dx, na której występuje różnica temperatur dT otrzymujemy podstawowe prawo przewodnictwa cieplnego:

dQ

dt

(2)

gdzie - szybkości przepływu ciepła przez powierzchnię S,

dt

dT

--gradient temperatury

dx

X - współczynnik przewodnictwa cieplnego.

Wartość współczynnika X jest duża dla dobrych przewodników ciepła, którymi sąnp. metale, a niewielka dla dobrych izolatorów cieplnych (np. gazy). Zwykle X zależy od temperatury, jednak gdy różnice temperatur pomiędzy różnymi częściami ciała nie są zbyt duże, można przyjąć, że jest ona stała w obszarze całej substancji.