¿Cuál es el coeficiente de conductividad térmica del agua? Gran enciclopedia de petróleo y gas.
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En la sección sobre la pregunta ¿cuál es el coeficiente de conductividad térmica (por ejemplo, agua)? (¿Qué es igual al agua?) dado por el autor caucásico la mejor respuesta es Coeficiente de conductividad térmica: una característica numérica de la conductividad térmica de un material, igual a la cantidad de calor (en kilocalorías) que pasa a través de un material de 1 m de espesor y 1 metro cuadrado. m por hora con una diferencia de temperatura en dos superficies opuestas de 1 grado. C. Los metales tienen la conductividad térmica más alta, mientras que los gases tienen la más baja.
En cuanto al agua...
"La conductividad térmica de la mayoría de los líquidos disminuye con el aumento de la temperatura. El agua es una excepción en este sentido. Con un aumento de la temperatura de 0 a 127 ° C, la conductividad térmica del agua aumenta, y con un aumento adicional de la temperatura, disminuye ( Fig. 3.2). A 0 ° C, la conductividad térmica del agua es de 0,569 W / (m ° C). Con un aumento en la mineralización del agua, su conductividad térmica disminuye, pero muy ligeramente "... Ver.
Fuente: Diccionario de Ciencias Naturales. Glosario. ru
Respuesta de Alejandro Tyukin[gurú]
Lo que dijo Fess XX no es la conductividad térmica, sino la capacidad calorífica volumétrica.
La conductividad térmica de una sustancia es un valor que muestra cuánto calor se requiere aplicar a un extremo de un alambre infinitamente delgado de esta sustancia para que un punto de este alambre a una distancia de 1 m de este extremo aumente en 1 grado en un segundo (suponiendo cero transferencia de calor al espacio). Mike escribió todo bien.
Respuesta de Miguel[gurú]
La conductividad térmica es la capacidad de una sustancia para transferir energía térmica, así como una evaluación cuantitativa de esta capacidad (también llamada coeficiente de conductividad térmica).
El fenómeno de la conductividad térmica radica en el hecho de que la energía cinética de los átomos y moléculas, que determina la temperatura de un cuerpo, se transfiere a otro cuerpo durante su interacción o se transfiere de las zonas más calentadas del cuerpo a las zonas menos calentadas.
Sustancia Conductividad térmica
W/(m*grados)
Aluminio 209.3
Hierro 74.4
Oro 312.8
Latón 85.5
Cobre 389.6
Mercurio 29.1
Plata 418.7
Acero 45.4
Hierro fundido 62.8
agua, 2.1
La conductividad térmica del agua es una propiedad que todos, sin sospecharlo, utilizamos muy a menudo en la vida cotidiana.
Brevemente sobre esta propiedad, ya escribimos en nuestro artículo. PROPIEDADES QUÍMICAS Y FÍSICAS DEL AGUA EN ESTADO LÍQUIDO →, en este material daremos una definición más detallada.
Primero, considere el significado del término conductividad térmica en general.
La conductividad térmica es...
Manual del traductor técnico
Conductividad térmica: transferencia de calor, en la que la transferencia de calor en un medio calentado de manera desigual tiene un carácter atómico-molecular.
[Diccionario terminológico para la construcción en 12 idiomas (VNIIIS Gosstroy de la URSS)]
Conductividad térmica: la capacidad de un material para transmitir el flujo de calor.
[ST SEV 5063-85]
Manual del traductor técnico
Diccionario explicativo de Ushakov
Conductividad térmica, conductividad térmica, pl. no, mujer (físico) - la propiedad de los cuerpos para distribuir el calor de las partes más calientes a las menos calientes.
Diccionario explicativo de Ushakov. D.N. Ushakov. 1935-1940
Gran diccionario enciclopédico
La conductividad térmica es la transferencia de energía desde las partes más calientes del cuerpo a las menos calientes como resultado del movimiento térmico y la interacción de sus partículas constituyentes. Conduce a la igualación de la temperatura corporal. Por lo general, la cantidad de energía transferida, definida como la densidad de flujo de calor, es proporcional al gradiente de temperatura (ley de Fourier). El coeficiente de proporcionalidad se denomina coeficiente de conductividad térmica.
Gran Diccionario Enciclopédico. 2000
Conductividad térmica del agua
Para una comprensión más voluminosa del panorama general, observamos algunos hechos:
- La conductividad térmica del aire es aproximadamente 28 veces menor que la conductividad térmica del agua;
- La conductividad térmica del aceite es aproximadamente 5 veces menor que la del agua;
- A medida que aumenta la presión, aumenta la conductividad térmica;
- En la mayoría de los casos, con un aumento de la temperatura, también aumenta la conductividad térmica de soluciones débilmente concentradas de sales, álcalis y ácidos.
Como ejemplo, presentamos la dinámica de cambios en los valores de conductividad térmica del agua en función de la temperatura, a una presión de 1 bar:
0°С - 0,569 W/(m grados);
10°С - 0,588 W/(m grados);
20°С - 0,603 W/(m grados);
30°C - 0,617 W/(m grados);
40 °C - 0,630 W/(m grados);
50°С - 0,643 W/(m grados);
60°С - 0,653 W/(m grados);
70°С - 0,662 W/(m grados);
80°С - 0,669 W/(m grados);
90°С - 0,675 W/(m grados);
100°С – 0,0245 W/(m grados);
110°С – 0,0252 W/(m grados);
120°С - 0,026 W/(m grados);
130°С - 0,0269 W/(m grados);
140°С - 0,0277 W/(m grados);
150°С - 0,0286 W/(m grados);
160°С - 0,0295 W/(m grados);
170°С - 0,0304 W/(m grados);
180°С - 0,0313 W/(m grados).
La conductividad térmica, sin embargo, como todas las demás, es una propiedad del agua muy importante para todos nosotros. Por ejemplo, muy a menudo, sin saberlo, lo usamos en la vida cotidiana: usamos agua para enfriar rápidamente objetos calientes y una almohadilla térmica para acumular calor y almacenarlo.
En sentido descendente, comienzan a detectarse cuando el espesor de la capa de agua es entre esférico (con un radio de curvatura de aproximadamente 1 m) y plano.
Como resultado del intercambio de calor entre el vapor y el líquido, solo la capa superior del líquido tomará la temperatura de saturación correspondiente a la presión de drenaje promedio. La temperatura de la mayor parte del líquido permanecerá por debajo de la temperatura de saturación. El calentamiento del líquido procede lentamente debido al bajo valor de la difusividad térmica del propano o butano líquido. Por ejemplo, el propano líquido en la línea de saturación a una temperatura ts - 20 ° C a = 0,00025 m - / h, mientras que para el agua, que es una de las sustancias térmicamente más inertes, el valor de la difusividad térmica a la misma temperatura será ser a = 0,00052 m/h
La conductividad térmica y la difusividad térmica de la madera dependen de su densidad, ya que, a diferencia de la capacidad calorífica, estas propiedades se ven afectadas por la presencia de cavidades celulares llenas de aire distribuidas por el volumen de la madera. El coeficiente de conductividad térmica de la madera absolutamente seca aumenta con el aumento de la densidad y la difusividad térmica disminuye. Cuando las cavidades de la celda se llenan de agua, la conductividad térmica de la madera aumenta y la difusividad térmica disminuye. La conductividad térmica de la madera a lo largo de las fibras es mayor que a través.
QUÉ depende de los valores marcadamente diferentes de estos coeficientes para las sustancias del carbón, el aire y el agua. Por lo tanto, la capacidad calorífica específica del agua es tres veces y el coeficiente de conductividad térmica es 25 veces mayor que el del aire, por lo tanto, los coeficientes de calor y difusividad térmica aumentan con el aumento de la humedad en los carbones (Fig. 13).
El dispositivo mostrado en la fig. 16 a la izquierda, sirve para medir el calor y la difusividad térmica de materiales a granel. En este caso, el material de prueba se coloca en el espacio formado por la superficie interior del cilindro 6 y el calentador cilíndrico 9, colocado a lo largo del eje del dispositivo. Para reducir los flujos axiales, la unidad de medición está equipada con cubiertas 7, 8 hechas de material termoaislante. En la camisa formada por los cilindros interior y exterior circula agua a temperatura constante. Como en el caso anterior, la diferencia de temperatura se mide con un termopar diferencial, cuya unión 1 se fija cerca del calentador cilíndrico y las otras 2, en la superficie interna del cilindro con el material de prueba.
Llegamos a una fórmula similar si consideramos el tiempo requerido para la evaporación de una sola gota de líquido. La difusividad térmica Xv de líquidos como el agua suele ser baja. En este sentido, el calentamiento de la gota se produce de forma relativamente lenta durante el tiempo t o/Xv, lo que permite suponer que la evaporación del líquido se produce únicamente desde la superficie de la gota sin un calentamiento significativo.
En aguas poco profundas, el agua se calienta no solo desde arriba debido a los procesos de intercambio de calor con la atmósfera, sino también desde abajo, desde el costado del fondo, que se calienta rápidamente debido a la baja difusividad térmica y la capacidad calorífica relativamente baja. Por la noche, el fondo cede el calor acumulado durante el día a la capa de agua situada encima, y se produce una especie de efecto invernadero.
En estas expresiones, Yad y H (en cal mol) son los calores de absorción y reacción (positivos cuando la reacción es exotérmica), y las designaciones restantes se indican arriba. La difusividad térmica del agua es de aproximadamente 1,5-10" cm 1 seg. Funciones y
La conductividad térmica y la difusividad térmica de los fluidos de perforación están mucho menos estudiadas. En los cálculos térmicos, su coeficiente de conductividad térmica, según V. N. Dakhnov y D. I. Dyakonov, así como B. I. Esman y otros, se toma como el agua: 0,5 kcal / m-h-deg. Según datos de referencia, el coeficiente de conductividad térmica de los fluidos de perforación es de 1,29 kcal/m-h-grado. S. M. Kuliev y otros propusieron la ecuación para calcular el coeficiente de conductividad térmica
Para cálculos aproximados de los procesos de evaporación de agua en el aire y condensación de agua del aire húmedo, se puede utilizar la relación de Lewis, ya que la relación entre la difusividad térmica y el coeficiente de difusión a 20 ° C es 0,835, que no es muy diferente de la unidad. . En la sección D5-2, se estudiaron los procesos que ocurren en el aire húmedo usando un gráfico de contenido específico de humedad versus entalpía. Por lo tanto, sería útil transformar la ecuación (16-36) de tal manera que en su lado derecho en lugar de parcial
En las ecuaciones (VII.3) y (VII.4) y condiciones de contorno (VII.5), se adoptan las siguientes designaciones Ti y T - respectivamente, las temperaturas de las capas endurecidas y no endurecidas - la temperatura del medio T p - temperatura crioscópica a y U2 - respectivamente, la difusividad térmica de estas capas a \u003d kil ifi), mV A.1 - coeficiente de conductividad térmica para carne congelada, W / (m-K) A.2 - lo mismo para carne refrigerada, W / (m-K) q y cg - capacidades caloríficas específicas de la carne congelada y refrigerada, J / (kg-K) Pi ip2 - densidad de la carne congelada y refrigerada p1 \u003d pj \u003d 1020 kg / m - espesor de la capa congelada, contado desde
Contenido de la sección
La conductividad térmica se debe a los movimientos locales dependientes de la temperatura de los elementos microestructurales. En líquidos y gases, los movimientos microestructurales son movimientos moleculares aleatorios, cuya intensidad aumenta al aumentar la temperatura. En metales sólidos a temperaturas medias, la transferencia de calor se produce debido al movimiento de electrones libres. En los sólidos no metálicos, la conductividad térmica la llevan a cabo ondas acústicas elásticas, que se forman debido a los desplazamientos de todas las moléculas y todos los átomos desde sus posiciones de equilibrio. La igualación de temperatura por conductividad térmica se entiende como una transición a una distribución aleatoria de ondas superpuestas, en la que la distribución de la energía vibratoria es uniforme en todo el cuerpo. En condiciones prácticas, la conductividad térmica en su forma más pura se observa en los sólidos.
La teoría de la conducción del calor se basa en la ley de Fourier, que relaciona la transferencia de calor en el interior del cuerpo con el estado de temperatura en las inmediaciones del lugar considerado; se expresa de la siguiente manera:
dQ/dτ= - λF*dt/dl,
donde: dQ/dτ – tasa de transferencia de calor (cantidad de calor por unidad de tiempo); F es el área de la sección transversal normal a la dirección del flujo de calor; dt/dl es el cambio de temperatura en la dirección del flujo de calor, es decir gradiente de temperatura.
El coeficiente λ se expresa en W/m⋅K (kcal/m⋅h⋅deg), se denomina coeficiente de conductividad térmica, depende de las propiedades físicas y químicas del material y de la temperatura del material. El coeficiente λ muestra cuánto calor pasará por hora a través de un material con una superficie de 1 m 2, un espesor de 1 m con una diferencia de temperatura de 1 °. En mesa. 7,15; 7.16 muestra los valores de los coeficientes de conductividad térmica de metales, aire, vapor de agua, agua a varias temperaturas. Para la conductividad térmica de refractarios y materiales de aislamiento térmico, consulte la sección 10.
El aire conduce el calor unas 100 veces menos que los sólidos. El agua conduce el calor unas 25 veces más que el aire. Los materiales húmedos conducen mejor el calor que los materiales secos. La presencia de impurezas, especialmente en los metales, puede provocar un cambio en la conductividad térmica del 50 al 75 %.
Conductividad térmica estacionaria. Se dice que la conductividad térmica es estacionaria si la diferencia de temperatura ∆t que la provocó permanece sin cambios.
La cantidad de calor Q que pasa a través del material (pared) por conductividad térmica depende del grosor del material (pared) - S, m; diferencia de temperatura ∆t, °C; superficie - F, m 2 y está determinada por la ecuación:
Q \u003d λ (t 1 - t 2) / S, W (kcal / hora).
El coeficiente de transferencia de calor aquí será igual a λ / S, es decir es directamente proporcional al coeficiente de conductividad térmica λ e inversamente proporcional al espesor de la pared - S.
Conductividad térmica inestable. La conductividad térmica se denomina no estacionaria si la diferencia de temperatura ∆t que la provoca es un valor variable.
La velocidad de calentamiento de los sólidos es directamente proporcional a la conductividad térmica del material ë e inversamente proporcional a la capacidad calorífica volumétrica Cρ, que caracteriza la capacidad de almacenamiento, cuya relación se denomina difusividad térmica:
a \u003d λ / Сρ, m 2 / hora.
Para procesos de conducción de calor no estacionarios, la difusividad térmica "a" tiene el mismo valor que la conductividad térmica "λ" en el modo estacionario de transferencia de calor.
La duración del calentamiento de la pared con suficiente precisión para los cálculos técnicos se puede determinar mediante la fórmula Grum-Grzhimailo:
τ ≈ 0,35 S 2 /a, hora, donde: S es el espesor de la pared; a - coeficiente de difusividad térmica (para arcilla refractaria 0.0015–0.0025 m 2 / hora).
La duración del calentamiento de la mampostería a partir de ladrillos refractarios de arcilla refractaria: τ ≈ 175 ⋅ S 2, hora.
La profundidad de calentamiento de una pared de cualquier grosor y con cualquier cambio en la temperatura de la superficie se puede determinar mediante la fórmula:
S PR \u003d 0.17 ⋅ 10 -3 t P.SR ⋅ √τ, metro,
donde: t P.SR es la temperatura superficial media durante el período de calentamiento en °C.
Si S PR es mayor que el espesor del material (pared) S, entonces comienza un proceso estacionario. Si S PR< S, то количество тепла, аккумулированное стенкой Q АКК. можно определить по формуле Грум-Гржимайло:
Q ACC. = 0,56 ⋅ t SOV. √t P.SR ⋅ τ , kcal/m 2 ⋅ período.
Q ACC. = 2.345 ⋅ t SOV. √t P.SR ⋅ τ , kJ/m 2 ⋅ período.
Aquí t SOV. es la temperatura de la superficie de la pared en °С al final del período de calefacción; τ es una hora.
Tabla 7.15. Conductividad térmica de los metales, los valores ë se dan en W/m ⋅ K (kcal/m ⋅ h ⋅ grados)| Metales y aleaciones | Temperatura punto de fusión, °C | Temperatura, °C | |||||
| 0 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Aluminio | 659 | 202,4 (174) | 204,7 (176) | 214,6 (184,5) | 230,3 (198) | 248,9 (214) | - |
| Hierro | 1535 | 60,5 (52,0) | 55,2 (47,5) | 51,8 (44,5) | 48,4 (41,6) | 45,0 (38,7) | 39,8 (34,2) |
| Latón | 940 | 96,8 (83,2) | 103,8 (89,2) | 108,9 (93,6) | 114,0 (98,0) | 115,5 (99,3) | - |
| Cobre | 1080 | 387,3 (333) | 376,8 (324) | 372,2 (320) | 366,4 (315) | 508,6 (312) | 358,2 (308) |
| Níquel | 1450 | 62,2 (53,5) | 58,5 (50,3) | 57,0 (49) | 55,2 (47,5) | - | - |
| Estaño | 231 | 62,2 (53,5) | 58,5 (50,3) | 57,0 (49) | - | - | - |
| Plomo | 327 | 34,5 (29,7) | 34,5 (29,7) | 32,9 (28,3) | 31,2 (26,8) | - | - |
| Plata | 960 | 418,7 (360) | 411,7 (354) | - | - | - | - |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Acero (1%C) | 1500 | - | 44,9 (38,6) | 44,9 (38,6) | 43,3 (37,2) | 39,8 (34,2) | 38,0 (32,7) |
| tantalio | 2900 | 55,2 (47,5) | - | - | - | - | - |
| Zinc | 419 | 112,2 (96,5) | 110,5 (95,0) | 107,1 (92,1) | 101,9 (87,6) | 93,4 (80,3) | - |
| Hierro fundido | 1200 | 50,1 (43,1) | 48,4 (41,6) | - | - | - | - |
| Hierro fundido con alto contenido de silicio | 1260 | 51,9 (44,6) | - | - | - | - | - |
| Bismuto | 271,3 | 8,1 (7,0) | 6,7 (5,8) | - | - | - | - |
| Oro | 1063 | 291,9 (251,0) | 294,2 (253,0) | - | - | - | - |
| Cadmio | 320,9 | 93,0 (80,0) | 90,5 (77,8) | - | - | - | - |
| Magnesio | 651 | 159,3 (137) | - | - | - | - | - |
| Platino | 1769,3 | 69,5 (59,8) | 72,4 (62,3) | - | - | - | - |
| Mercurio | - 38,87 | 6,2 (5,35) | 9,87 (8,33) | - | - | - | - |
| Antimonio | 630,5 | 18,4 (15,8) | 16,7 (14,4) | - | - | - | - |
| Constantán (60%Cu + 40%Ni) | 22,7 (19,5) | 26,7 (23,0) | - | - | - | - | |
| Manganina (84%Cu + 4%Ni + + 12%Mn) | 22,1 (19,0) | 26,3 (22,6) | - | - | - | - | |
| alpaca | 29,1 (25,0) | 37,2 (32,0) | - | - | - | - | |
| miércoles | Temperatura °C | ||||
| 0 | 100 | 200 | 300 | 500 | |
| Aire | 0,0237 (0,0204) | 0,03 (0,0259) | 0,0365 (0,0314) | 0,0420 (0,0361) | 0,0526 (0,0452) |
| vapor de agua | - | 0,0234 (0,0201) | 0,03 (0,0258) | 0,0366 (0,0315) | - |
| 0 | 20 | 30 | 70 | 100 | |
| Agua | 0,558 (0,48) | 0,597 (0,513) | 0,644 (0,554) | 0,663 (0,57) | 0,682 (0,586) |
Para determinar la pérdida de calor a través de las paredes del horno, a través de las paredes sin blindaje de la caldera y para determinar las temperaturas de la superficie exterior, se utilizan gráficos y diagramas, consulte los Apéndices.
Las tasas de pérdida de calor y los espesores límite del aislamiento térmico se dan en la Tabla 7.17; 7.18; 7.19.
Tabla 7.17. Espesores máximos de aislamiento térmico para tuberías tendidas en interior y exterior Tabla 7.18. Espesores máximos de aislamiento térmico para tuberías de calor de agua colocadas en canales intransitables. Tabla 7.19. Normas de pérdidas de calor por superficies aisladas dentro de los locales de las centrales eléctricas con una temperatura del aire estimada de 25 ° C, W / m| Diámetro exterior del tubo, mm | Temperatura del portador de calor, °С | Diámetro exterior del tubo, mm | |||||||||||||
| 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 12 14 15 16 17 19 26 31 | 19 23 26 28 30 32 38 47 | 27 33 36 38 43 45 52 62 | 35 41 46 50 57 61 68 76 | 43 50 57 62 68 72 79 88 | 58 68 76 84 91 95 105 117 | 74 86 98 105 115 122 130 146 | 90 105 119 126 140 147 159 177 | 105 122 138 149 164 173 186 205 | 121 139 158 169 188 198 212 234 | 136 158 170 192 218 225 238 263 | 152 175 199 213 236 250 264 291 | 168 194 221 235 262 275 291 331 | 183 213 242 255 285 300 318 349 | 20 32 48 57 76 89 108 133 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 36 40 44 49 52 58 62 70 77 95 110 128 157 174 244 308 337 58 | 52 58 60 69 76 81 87 96 105 128 145 168 192 221 303 372 425 68 | 70 77 81 91 99 107 114 127 139 163 186 209 238 262 349 431 447 76 | 84 93 99 110 121 130 139 155 169 198 221 256 279 308 407 500 570 85 | 98 108 116 129 142 152 163 180 198 227 256 279 320 349 465 580 630 93 | 130 144 154 166 186 204 221 238 256 294 325 366 400 430 582 700 768 110 | 163 178 192 213 233 254 273 294 314 360 395 448 483 523 680 837 907 127 | 193 212 228 254 279 303 326 353 379 430 470 518 558 610 790 965 1045 144 | 213 247 264 295 324 349 374 406 435 495 547 600 645 700 910 1090 1190 160 | 256 282 302 336 369 400 430 465 500 565 616 675 727 780 998 1230 1340 178 | 287 318 337 375 413 448 482 520 558 628 686 750 808 866 1130 1245 1475 195 | 318 350 371 416 460 498 536 577 618 700 762 825 885 948 1235 1485 1630 210 | 349 384 410 458 505 547 586 633 680 767 830 900 970 1035 1340 1625 1750 228 | 378 416 445 498 550 598 645 693 738 825 900 975 1045 1115 1450 1740 1910 244 | 159 194 219 273 325 377 426 478 529 630 720 820 920 1020 1420 1820 2000 Pared plana, m2 | |
Nota:
Para equipos y tuberías que operan en extracción y drenaje de vapor, los valores obtenidos de la tabla se multiplican por los siguientes factores:
Diámetro, mm 32 108 273 720 1020 2000 (y pared plana)
Coeficiente 1,01 1,06 1,09 1,12 1,16 1,22
El coeficiente de conductividad térmica es un parámetro físico de una sustancia y generalmente depende de la temperatura, la presión y el tipo de sustancia. En la mayoría de los casos, el coeficiente de conductividad térmica para varios materiales se determina experimentalmente usando varios métodos. La mayoría de ellos se basan en la medición del flujo de calor y el gradiente de temperatura en la sustancia en estudio. El coeficiente de conductividad térmica λ, W / (m × K), se determina a partir de la relación: de donde se deduce que el coeficiente de conductividad térmica es numéricamente igual a la cantidad de calor que pasa por unidad de tiempo a través de una unidad de superficie isotérmica con un gradiente de temperatura igual a uno. Los valores aproximados de la conductividad térmica de varias sustancias se muestran en la Fig. 1.4 Dado que los cuerpos pueden tener diferentes temperaturas, y en presencia de transferencia de calor, la temperatura en el propio cuerpo se distribuirá de manera desigual, es decir En primer lugar, es importante conocer la dependencia del coeficiente de conductividad térmica con la temperatura. Los experimentos muestran que para muchos materiales, con suficiente precisión para la práctica, la dependencia del coeficiente de conductividad térmica con la temperatura puede tomarse como lineal: donde λ 0 es el valor del coeficiente de conductividad térmica a la temperatura t 0 ; b es una constante determinada empíricamente.
El coeficiente de conductividad térmica de los gases. De acuerdo con la teoría cinética, la transferencia de calor por conducción térmica en gases a presiones y temperaturas ordinarias está determinada por la transferencia de la energía cinética del movimiento molecular como resultado del movimiento caótico y la colisión de moléculas de gas individuales. En este caso, el coeficiente de conductividad térmica está determinado por la relación: 
donde es la velocidad media de movimiento de las moléculas de gas; es el camino libre medio de las moléculas de gas entre colisiones; es la capacidad calorífica del gas a volumen constante; es la densidad del gas. Con un aumento en la presión, la densidad aumenta igualmente, la longitud de la trayectoria disminuye y el producto permanece constante. Por lo tanto, el coeficiente de conductividad térmica no cambia notablemente con la presión. Las excepciones son presiones muy pequeñas (menos de 2,66 × 10 3 Pa) y muy grandes (2 × 10 9 Pa). La velocidad media de movimiento de las moléculas de gas depende de la temperatura: donde R μ es la constante universal de los gases, igual a 8314,2 J/(kmol×K); μ es el peso molecular del gas; T - temperatura, K. La capacidad calorífica de los gases aumenta al aumentar la temperatura. Esto explica el hecho de que el coeficiente de conductividad térmica de los gases aumenta al aumentar la temperatura. El coeficiente de conductividad térmica λ de los gases se encuentra en el rango de 0,006 a 0,6 W/(m×K). En la fig. 1.5 muestra los resultados de las mediciones de la conductividad térmica de varios gases, realizadas por N. B. Vargaftik. Entre los gases, el helio y el hidrógeno se distinguen claramente por su conductividad térmica. Su coeficiente de conductividad térmica es 5-10 veces mayor que el de otros gases. Esto se ve claramente en la Fig. 1.6. Las moléculas de helio e hidrógeno tienen una masa pequeña y, por lo tanto, tienen una velocidad media de movimiento alta, lo que explica su alto coeficiente de conductividad térmica. Los coeficientes de conductividad térmica del vapor de agua y otros gases reales, que difieren significativamente de los ideales, también dependen en gran medida de la presión. Para mezclas de gases, el coeficiente de conductividad térmica no puede determinarse según la ley de aditividad, debe determinarse empíricamente.
Fig.1.5 Coeficientes de conductividad térmica de los gases.
1-vapor de agua; 2-dióxido de carbono; 3-aire; 4-argón; 5-oxígeno; 6-nitrógeno.
Arroz. 1.6 Coeficientes de conductividad térmica de helio e hidrógeno.
El coeficiente de conductividad térmica de los líquidos. El mecanismo de propagación del calor en los líquidos que caen puede representarse como la transferencia de energía a través de oscilaciones elásticas discordantes. Tal concepto teórico del mecanismo de transferencia de calor en líquidos, presentado por A. S. Predvoditelev, fue utilizado por N. B. Vargaftik para describir datos experimentales sobre la conductividad térmica de varios líquidos. Para la mayoría de los líquidos, la teoría ha encontrado un buen apoyo. Con base en esta teoría, se obtuvo una fórmula para el coeficiente de conductividad térmica de la siguiente forma: 
donde es la capacidad calorífica del líquido a presión constante, es la densidad del líquido; μ es el peso molecular. El coeficiente A, que es proporcional a la velocidad de propagación de las ondas elásticas en un líquido, no depende de la naturaleza del líquido, sino de la temperatura, mientras que Ac p ≈const. Dado que la densidad ρ de un líquido disminuye al aumentar la temperatura, de la ecuación (1.21) se deduce que para líquidos con un peso molecular constante (líquidos no asociados y débilmente asociados), el coeficiente de conductividad térmica debe disminuir al aumentar la temperatura. Para líquidos fuertemente asociados (agua, alcoholes, etc.), en la fórmula (1.21) es necesario introducir un coeficiente de asociación que tenga en cuenta el cambio de peso molecular. El coeficiente de asociación también depende de la temperatura y, por lo tanto, a diferentes temperaturas puede afectar el coeficiente de conductividad térmica de diferentes maneras. Los experimentos confirman que para la mayoría de los líquidos, el coeficiente de conductividad térmica λ disminuye al aumentar la temperatura, con la excepción del agua y la glicerina (Fig. 1.7). El coeficiente de conductividad térmica de los líquidos que caen se encuentra aproximadamente en el rango de 0,07 a 0,7 W/(m×K). Con un aumento de la presión, aumentan los coeficientes de conductividad térmica de los líquidos.
Arroz. 1.7 Coeficientes de conductividad térmica de varios líquidos.
1-aceite de vaselina; 2-benceno; 3-acetona; 4-aceite de ricino; alcohol 5-etílico; alcohol 6-metílico; 7-glicerol; 8-agua.
Coeficiente de conductividad térmica de sólidos. En los metales, el principal transmisor de calor son los electrones libres, que pueden compararse con un gas monoatómico ideal. La transferencia de calor por medio de movimientos oscilatorios de átomos o en forma de ondas de sonido elásticas no está excluida, pero su participación es insignificante en comparación con la transferencia de energía por gas de electrones. Debido al movimiento de electrones libres, la temperatura se iguala en todos los puntos del metal que se calienta o se enfría. Los electrones libres se mueven tanto de las regiones que están más calentadas a las regiones que están menos calentadas, y en la dirección opuesta. En el primer caso dan energía a los átomos, en el segundo se la quitan. Dado que los electrones son los portadores de energía térmica en los metales, los coeficientes de conductividad térmica y eléctrica son proporcionales entre sí. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la dispersión de electrones debido a la mejora de las heterogeneidades térmicas. Esto implica una disminución en los coeficientes de conductividad térmica y eléctrica de los metales puros (Fig. 1.8). En presencia de varios tipos de impurezas, la conductividad térmica de los metales disminuye drásticamente. Esto último puede explicarse por un aumento de las heterogeneidades estructurales, lo que conduce a la dispersión de electrones. Así, por ejemplo, para cobre puro λ= 396W/(m×K), para el mismo cobre con trazas de arsénico λ= 142W/(m×K). A diferencia de los metales puros, los coeficientes de conductividad térmica de las aleaciones aumentan al aumentar la temperatura (Fig. 1.9). En los dieléctricos, al aumentar la temperatura, la conductividad térmica suele aumentar (Fig. 1.10). Como regla general, para materiales con una densidad más alta, el coeficiente de conductividad térmica tiene un valor más alto. Depende de la estructura del material, su porosidad y contenido de humedad.
Arroz. 1.8 Dependencia de la conductividad térmica de la temperatura para algunos metales puros.
Muchos materiales de construcción y aislantes térmicos tienen una estructura porosa (ladrillo, hormigón, amianto, escoria, etc.) y la aplicación de la ley de Fourier a tales cuerpos es hasta cierto punto condicional. La presencia de poros en el material no permite considerar tales cuerpos como un medio continuo. El coeficiente de conductividad térmica del material poroso también es condicional. Este valor tiene el significado del coeficiente de conductividad térmica de algún cuerpo homogéneo, a través del cual, con la misma forma, tamaño y temperatura en los límites, pasa la misma cantidad de calor que a través de este cuerpo poroso. El coeficiente de conductividad térmica de los cuerpos en polvo y porosos depende en gran medida de su densidad. Por ejemplo, con un aumento de la densidad ρ de 400 a 800 kg/m3, la conductividad térmica del amianto aumenta de 0,105 a 0,248 W/(m×K). Tal efecto de la densidad ρ sobre el coeficiente de conductividad térmica se explica por el hecho de que la conductividad térmica del aire que llena los poros es mucho menor que la de los componentes sólidos del material poroso. La conductividad térmica efectiva de los materiales porosos también depende en gran medida de la humedad. Para el material húmedo, el coeficiente de conductividad térmica es mucho mayor que para el seco y el agua por separado. Por ejemplo, para ladrillo seco λ= 0,35, para agua λ=0,60 y para ladrillo húmedo λ≈1,0 W/(m×K). Este efecto puede explicarse por la transferencia de calor por convección debido al movimiento capilar del agua dentro del material poroso, y en parte por el hecho de que la absorción de humedad ligada tiene características diferentes en comparación con el agua libre. El aumento de la conductividad térmica de los materiales granulares con la temperatura se puede explicar por el hecho de que, al aumentar la temperatura, aumenta la conductividad térmica del medio que llena los espacios entre los granos y también aumenta la transferencia de calor por radiación de la masa granular. Los coeficientes de conductividad térmica de los materiales de construcción y aislamiento térmico tienen valores que se encuentran aproximadamente en el rango de 0,023 a 2,9 Wt / (m × K). Los materiales con un valor de conductividad térmica bajo [menos de 0,25 W/(m×K)], comúnmente utilizados para el aislamiento térmico, se denominan materiales de aislamiento térmico.
