2659241456

drgań siatki krystalicznej. Każdy fonon podobny jest do fotonu, posiada więc energię równą hf, gdzie: h — stała Plancka (h = 6,62607'10"³⁴ J s), f— częstotliwość drgań cieplnych, Hz.

W skałach występuje więc przewodność fononowa.

Współczynnik przewodzenia ciepła A równy jest ilości ciepła Q, przechodzącego w jednostce czasu x przez jednostkę przekroju poprzecznego S, przy gradiencie temperatur równym jednostce w przypadku stacjonarnego strumienia ciepła (dT/dx = O):

[Ść]

Q — ilość ciepła przechodzącego przez próbkę, J;

L — droga przepływu ciepła (długość próbki), m;

Ti, T2 temperatury na skrajnych powierzchniach próbki. K; t — czas przepływu ciepła, s;

S— powierzchnia przekroju poprzecznego próbki, m².

Odwrotnością współczynnika przewodzenia ciepła jest cieplna oporność właściwa £:    ,

Stosunek cieplnej oporności właściwej mierzonej prostopadle do uwarstwienia £j.i do oporności mierzonej równolegle do uwarstwienia £n, charakteryzuje zjawisko anizotropii cieplnej. Współczynnik anizotropii cieplnej określa się zależnością:

Pojemność cieplna skał

Cieplna pojemność właściwa C_w równa jest ilości ciepła O potrzebnego do podwyższenia temperatury jednostki masy skały o jeden stopień:

Pojemność cieplna objętościowa C_v jest liczbowo równa ilości ciepła O koniecznego do zmiany temperatury jednostki objętości skały o jeden, stopień.

Między pojemnością cieplną objętościową C_v i właściwą C„. istnieje następująca zależność:

C_v = Cw P gdzie:

p — gęstość objętościowa skały, kg/m³.

Przewodność temperaturowa skał

Współczynnik przewodzenia temperatury a — charakteryzuje prędkość rozchodzenia się temperatury w skale i równy jest stosunkowi przewodzenia ciepła X do iloczynu właściwej pojemności cieplnej C„ i gęstości objętościowej skaty p :

Rozszerzalność cieplna skał

Związek między przyrostem temperatury próbki skalnej, a zmianąjej wymiarów początkowych charaktery żuj ą współczynniki cieplnej rozszerzalności liniowej i objętościowej.

Współczynnik cieplnej rozszerzalności liniowej P charakteryzuje zdolność skały do zmiany swoich wymiarów liniowych podczas przyrostu temperatury:

L —początkowa długość nieobciążonej próbki skalnej, mm;

AL — przyrost wymiarów liniowych próbki skalnej, mm;

AT— przyrost temperatury w wybranym zakresie temperatur, K.

Współczynnik cieplne i rozszerzalności objętościowej co— charakteryzuje zdolność skały do zmiany swej objętości podczas przyrostu temperatury:    _4I. ,_t,

Naprężenia termiczne ot są to naprężenia pojawiające się w skale w wyniku nierównomiernego ogrzewania

Przy uwzględnieniu tylko rozszerzalności liniowej:    [_v,„.]

Przy uwzględnieniu rozszerzalności objętościowej: