Quel est le coefficient de conductivité thermique de l'eau. Grande encyclopédie du pétrole et du gaz
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Dans la section sur la question quel est le coefficient de conductivité thermique (par exemple, l'eau) ?? (qu'est-ce qui est égal à l'eau ?) donnée par l'auteur caucasien la meilleure réponse est Coefficient de conductivité thermique - une caractéristique numérique de la conductivité thermique d'un matériau, égale à la quantité de chaleur (en kilocalories) traversant un matériau de 1 m d'épaisseur et 1 m². m par heure avec une différence de température sur deux surfaces opposées de 1 deg. C. Les métaux ont la conductivité thermique la plus élevée, tandis que les gaz ont la plus faible.
Quant à l'eau...
"La conductivité thermique de la plupart des liquides diminue avec l'augmentation de la température. L'eau est une exception à cet égard. Avec une augmentation de la température de 0 à 127 ° C, la conductivité thermique de l'eau augmente, et avec une nouvelle augmentation de la température, elle diminue ( Fig. 3.2).A 0 ° C, la conductivité thermique de l'eau est de 0,569 W / (m ° C). Avec une augmentation de la minéralisation de l'eau, sa conductivité thermique diminue, mais très légèrement "... Voir.
Source : Dictionnaire des sciences naturelles. Glossaire. RU
Réponse de Alexandre Tyukin[gourou]
Ce que Fess XX a dit n'est pas la conductivité thermique, mais la capacité calorifique volumétrique.
Le coefficient de conductivité thermique d'une substance est une valeur qui indique la quantité de chaleur qu'il faut appliquer à une extrémité d'un fil infiniment fin de cette substance pour qu'un point de ce fil à une distance de 1 m de cette extrémité augmente de 1 degré en une seconde (en supposant un transfert de chaleur nul vers l'espace). Mike a tout bien écrit.
Réponse de Mike[gourou]
La conductivité thermique est la capacité d'une substance à transférer de l'énergie thermique, ainsi qu'une évaluation quantitative de cette capacité (également appelée coefficient de conductivité thermique).
Le phénomène de conductivité thermique réside dans le fait que l'énergie cinétique des atomes et des molécules, qui détermine la température d'un corps, est transférée à un autre corps lors de leur interaction ou est transférée des zones plus chauffées du corps vers des zones moins chauffées.
Substance Conductivité thermique
W/(m*deg)
Aluminium 209.3
Fer 74.4
Or 312,8
Laiton 85,5
Cuivre 389.6
Mercure 29,1
Argent 418,7
Acier 45.4
Fonte 62,8
eau, 2.1
La conductivité thermique de l'eau est une propriété que nous utilisons tous, sans nous en douter, très souvent dans la vie de tous les jours.
En bref sur cette propriété, nous avons déjà écrit dans notre article. PROPRIÉTÉS CHIMIQUES ET PHYSIQUES DE L'EAU À L'ÉTAT LIQUIDE →, dans ce document, nous donnerons une définition plus détaillée.
Considérons d'abord la signification du terme conductivité thermique en général.
La conductivité thermique est...
Manuel du traducteur technique
Conductivité thermique - transfert de chaleur, dans lequel le transfert de chaleur dans un milieu inégalement chauffé a un caractère atomique-moléculaire
[Dictionnaire terminologique pour la construction en 12 langues (VNIIIS Gosstroy de l'URSS)]
Conductivité thermique - la capacité d'un matériau à transmettre le flux de chaleur
[ST SEV 5063-85]
Manuel du traducteur technique
Dictionnaire explicatif d'Ouchakov
Conductivité thermique, conductivité thermique, pl. non, femelle (physique) - la propriété des corps à distribuer la chaleur des parties les plus chauffées aux parties les moins chauffées.
Dictionnaire explicatif d'Ouchakov. DN Ouchakov. 1935-1940
Grand dictionnaire encyclopédique
La conductivité thermique est le transfert d'énergie des parties les plus chauffées du corps vers les parties les moins chauffées en raison du mouvement thermique et de l'interaction de ses particules constitutives. Cela conduit à l'égalisation de la température corporelle. Habituellement, la quantité d'énergie transférée, définie comme la densité de flux thermique, est proportionnelle au gradient de température (loi de Fourier). Le coefficient de proportionnalité est appelé coefficient de conductivité thermique.
Grand dictionnaire encyclopédique. 2000
Conductivité thermique de l'eau
Pour une compréhension plus volumineuse de l'image globale, nous notons quelques faits:
- La conductivité thermique de l'air est environ 28 fois inférieure à la conductivité thermique de l'eau ;
- La conductivité thermique du pétrole est environ 5 fois inférieure à celle de l'eau ;
- Lorsque la pression augmente, la conductivité thermique augmente ;
- Dans la plupart des cas, avec une augmentation de la température, la conductivité thermique des solutions faiblement concentrées de sels, d'alcalis et d'acides augmente également.
A titre d'exemple, nous présentons la dynamique des variations des valeurs de conductivité thermique de l'eau en fonction de la température, à une pression de 1 bar :
0°С - 0,569 W/(m deg);
10°С - 0,588 W/(m deg);
20°С - 0,603 W/(m deg);
30°C - 0,617 W/(m deg);
40°C - 0,630 W/(m deg);
50°С - 0,643 W/(m deg);
60°С - 0,653 W/(m deg);
70°С - 0,662 W/(m deg);
80°С - 0,669 W/(m deg);
90°С - 0,675 W/(m deg);
100°С – 0,0245 W/(m deg);
110°С – 0,0252 W/(m deg);
120°С - 0,026 W/(m deg);
130°С - 0,0269 W/(m deg);
140°С - 0,0277 W/(m deg);
150°С - 0,0286 W/(m deg);
160°С - 0,0295 W/(m deg);
170°С - 0,0304 W/(m deg);
180°С - 0,0313 W/(m deg).
La conductivité thermique, cependant, comme toutes les autres, est une propriété très importante de l'eau pour nous tous. Par exemple, nous l'utilisons très souvent, sans le savoir, dans la vie de tous les jours - nous utilisons de l'eau pour refroidir rapidement des objets chauffés, et un coussin chauffant pour accumuler de la chaleur et la stocker.
Vers le bas, ils commencent à être détectés lorsque l'épaisseur de la couche d'eau est entre sphérique (avec un rayon de courbure d'environ 1 m) et plate
Du fait de l'échange de chaleur entre la vapeur et le liquide, seule la couche supérieure du liquide prendra la température de saturation correspondant à la pression moyenne de vidange. La température de la masse du liquide restera inférieure à la température de saturation. Le chauffage du liquide se déroule lentement en raison de la faible valeur de la diffusivité thermique du propane ou du butane liquide. Par exemple, le propane liquide sur la ligne de saturation à une température ts - 20 °C a = 0,00025 m - / h, tandis que pour l'eau, qui est l'une des substances les plus thermiquement inertes, la valeur de la diffusivité thermique à la même température sera soit a = 0,00052 m/h
La conductivité thermique et la diffusivité thermique du bois dépendent de sa densité, puisque, contrairement à la capacité calorifique, ces propriétés sont affectées par la présence de cavités cellulaires remplies d'air réparties sur le volume de bois. Le coefficient de conductivité thermique du bois absolument sec augmente avec l'augmentation de la densité, tandis que la diffusivité thermique diminue. Lorsque les cavités cellulaires sont remplies d'eau, la conductivité thermique du bois augmente et la diffusivité thermique diminue. La conductivité thermique du bois le long des fibres est supérieure à celle transversale.
QUOI dépend des valeurs très différentes de ces coefficients pour les substances du charbon, de l'air et de l'eau. Ainsi, la capacité thermique spécifique de l'eau est trois fois supérieure et le coefficient de conductivité thermique est 25 fois supérieur à celui de l'air. Par conséquent, les coefficients de chaleur et de diffusivité thermique augmentent avec l'augmentation de l'humidité dans les charbons (Fig. 13).
Le dispositif représenté sur la fig. 16 à gauche, sert à mesurer la chaleur et la diffusivité thermique des matériaux en vrac. Dans ce cas, le matériau à tester est placé dans l'espace formé par la surface intérieure du cylindre 6 et le chauffe-cylindre 9, placé selon l'axe du dispositif. Pour réduire les débits axiaux, l'unité de mesure est équipée de capots 7, 8 en matériau calorifuge. Dans la chemise formée par les cylindres intérieur et extérieur, de l'eau à température constante circule. Comme dans le cas précédent, la différence de température est mesurée par un thermocouple différentiel, dont une jonction 1 est fixée près du réchauffeur cylindrique et l'autre 2 - sur la surface intérieure du cylindre avec le matériau à tester.
On arrive à une formule similaire si l'on considère le temps nécessaire à l'évaporation d'une seule goutte de liquide. La diffusivité thermique Xv de liquides tels que l'eau est généralement faible. A cet égard, le chauffage de la goutte se produit relativement lentement pendant le temps t o / Xv. Cela nous permet de supposer que l'évaporation du liquide ne se produit qu'à partir de la surface de la goutte sans chauffage significatif
Dans les eaux peu profondes, l'eau est chauffée non seulement par le haut en raison des processus d'échange de chaleur avec l'atmosphère, mais aussi par le bas, du côté du fond, qui se réchauffe rapidement en raison d'une faible diffusivité thermique et d'une capacité thermique relativement faible. La nuit, le fond transfère la chaleur accumulée pendant la journée à la couche d'eau située au-dessus, et une sorte d'effet de serre se produit.
Dans ces expressions, Yad et H (en cal mol) sont les chaleurs d'absorption et de réaction (positives lorsque la réaction est exothermique), et les désignations restantes sont indiquées ci-dessus. La diffusivité thermique de l'eau est d'environ 1,5 à 10"cm 1sec. Fonctions et
La conductivité thermique et la diffusivité thermique des fluides de forage sont beaucoup moins étudiées. Dans les calculs thermiques, leur conductivité thermique, selon V. N. Dakhnov et D. I. Dyakonov, ainsi que B. I. Esman et d'autres, est prise de la même manière que l'eau - 0,5 kcal / m-h-deg. Selon les données de référence, le coefficient de conductivité thermique des fluides de forage est de 1,29 kcal/m-h-deg. S. M. Kuliev et al ont proposé l'équation pour calculer le coefficient de conductivité thermique
Pour les calculs approximatifs des processus d'évaporation de l'eau dans l'air et de condensation de l'eau de l'air humide, le rapport de Lewis peut être utilisé, car le rapport de la diffusivité thermique au coefficient de diffusion à 20 ° C est de 0,835, ce qui n'est pas très différent de l'unité. Dans la section D5-2, les processus se produisant dans l'air humide ont été étudiés à l'aide d'un graphique de la teneur en humidité spécifique en fonction de l'enthalpie. Par conséquent, il serait utile de transformer l'équation (16-36) de telle manière que dans son côté droit au lieu de partiel
Dans les équations (VII.3) et (VII.4) et les conditions aux limites (VII.5), les désignations suivantes sont adoptées Ti et T - respectivement, les températures des couches durcies et non durcies - la température du milieu T p - température cryoscopique a et U2 - respectivement, la diffusivité thermique de ces couches a \u003d kil ifi), mV A.1 - coefficient de conductivité thermique pour la viande congelée, W / (m-K) A.2 - idem pour la viande réfrigérée, W / (m-K) q et cg - capacités thermiques spécifiques de la viande congelée et réfrigérée, J / (kg-K) Pi ip2 - densité de la viande congelée et réfrigérée p1 \u003d pj \u003d 1020 kg / m - épaisseur de la couche congelée, comptée à partir de
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La conductivité thermique est due aux mouvements locaux dépendant de la température des éléments microstructuraux. Dans les liquides et les gaz, les mouvements microstructuraux sont des mouvements moléculaires aléatoires dont l'intensité augmente avec l'augmentation de la température. Dans les métaux solides à température moyenne, le transfert de chaleur se produit en raison du mouvement des électrons libres. Dans les solides non métalliques, la conductivité thermique est réalisée par des ondes acoustiques élastiques, qui se forment en raison des déplacements de toutes les molécules et de tous les atomes de leurs positions d'équilibre. L'égalisation de la température due à la conductivité thermique est comprise comme une transition vers une distribution aléatoire d'ondes superposées, dans laquelle la distribution de l'énergie vibratoire est uniforme dans tout le corps. Dans des conditions pratiques, la conductivité thermique dans sa forme la plus pure est observée dans les solides.
La théorie de la conductivité thermique est basée sur la loi de Fourier, qui relie le transfert de chaleur à l'intérieur du corps avec l'état de température à proximité immédiate du lieu considéré - elle s'exprime comme suit :
dQ/dτ= - λF*dt/dl,
où : dQ/dτ – taux de transfert de chaleur (quantité de chaleur par unité de temps) ; F est l'aire de la section perpendiculaire à la direction du flux de chaleur ; dt/dl est la variation de température dans le sens du flux de chaleur, c'est-à-dire gradient de température.
Le coefficient λ est exprimé en W/m⋅K (kcal/m⋅h⋅deg), est appelé coefficient de conductivité thermique, il dépend des propriétés physiques et chimiques du matériau et de la température du matériau. Le coefficient λ indique la quantité de chaleur qui passera par heure à travers un matériau d'une surface de 1 m 2, d'une épaisseur de 1 m à une différence de température de 1 °. En tableau. 7.15 ; 7.16 montre les valeurs des coefficients de conductivité thermique des métaux, de l'air, de la vapeur d'eau, de l'eau à différentes températures. Pour la conductivité thermique des réfractaires et des matériaux d'isolation thermique, voir la section 10.
L'air conduit la chaleur environ 100 fois moins que les solides. L'eau conduit la chaleur environ 25 fois plus que l'air. Les matériaux humides conduisent mieux la chaleur que les matériaux secs. La présence d'impuretés, en particulier dans les métaux, peut entraîner une modification de la conductivité thermique de 50 à 75 %.
Conductivité thermique stationnaire. La conductivité thermique est dite stationnaire si la différence de température ∆t qui l'a provoquée reste inchangée.
La quantité de chaleur Q transmise à travers le matériau (paroi) par conductivité thermique dépend de l'épaisseur du matériau (paroi) - S, m; différence de température ∆t, °C ; surface - F, m 2 et est déterminé par l'équation :
Q \u003d λ (t 1 - t 2) / S, W (kcal / heure).
Le coefficient de transfert de chaleur sera ici égal à λ / S, c'est-à-dire il est directement proportionnel au coefficient de conductivité thermique λ et inversement proportionnel à l'épaisseur de paroi - S.
Conductivité thermique instable. La conductivité thermique est dite non stationnaire si la différence de température ∆t qui la provoque est une valeur variable.
La vitesse de chauffage des solides est directement proportionnelle à la conductivité thermique du matériau ë et inversement proportionnelle à la capacité calorifique volumique Сρ, qui caractérise la capacité de stockage, dont le rapport est appelé la diffusivité thermique :
un \u003d λ / Сρ, m 2 / heure.
Pour les processus de conduction thermique non stationnaires, la diffusivité thermique "a" a la même valeur que la conductivité thermique "λ" dans le mode stationnaire de transfert de chaleur.
La durée du chauffage des murs avec une précision suffisante pour les calculs techniques peut être déterminée par la formule Grum-Grzhimailo :
τ ≈ 0,35 S 2 /a, heure, où : S est l'épaisseur de paroi ; a - coefficient de diffusivité thermique (pour l'argile réfractaire 0,0015–0,0025 m 2 / heure).
La durée de chauffage de la maçonnerie à partir de briques réfractaires en argile réfractaire: τ ≈ 175 ⋅ S 2, heure.
La profondeur de chauffage d'un mur de n'importe quelle épaisseur et avec n'importe quel changement de température de surface peut être déterminée par la formule :
S PR \u003d 0,17 ⋅ 10 -3 t P.SR ⋅ √τ, m,
où: t P.SR est la température de surface moyenne pendant la période de chauffage en °С.
Si S PR est supérieur à l'épaisseur du matériau (paroi) S, alors un processus stationnaire commence. Si S PR< S, то количество тепла, аккумулированное стенкой Q АКК. можно определить по формуле Грум-Гржимайло:
QACC. = 0,56 ⋅ t SOV. √t P.SR ⋅ τ , kcal/m 2 ⋅ période.
QACC. = 2,345 ⋅ t SOV. √t P.SR ⋅ τ , kJ/m 2 ⋅ période.
Ici t SOV. est la température de la surface du mur en °С à la fin de la période de chauffage ; τ est une heure.
Tableau 7.15. Conductivité thermique des métaux, ë les valeurs sont données en W/m ⋅ K (kcal/m ⋅ h ⋅ deg)| Métaux et alliages | Température point de fusion, °C | Température, °C | |||||
| 0 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Aluminium | 659 | 202,4 (174) | 204,7 (176) | 214,6 (184,5) | 230,3 (198) | 248,9 (214) | - |
| Fer | 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) |
| Laiton | 940 | 96,8 (83,2) | 103,8 (89,2) | 108,9 (93,6) | 114,0 (98,0) | 115,5 (99,3) | - |
| Cuivre | 1080 | 387,3 (333) | 376,8 (324) | 372,2 (320) | 366,4 (315) | 508,6 (312) | 358,2 (308) |
| Nickel | 1450 | 62,2 (53,5) | 58,5 (50,3) | 57,0 (49) | 55,2 (47,5) | - | - |
| Étain | 231 | 62,2 (53,5) | 58,5 (50,3) | 57,0 (49) | - | - | - |
| Mener | 327 | 34,5 (29,7) | 34,5 (29,7) | 32,9 (28,3) | 31,2 (26,8) | - | - |
| Argent | 960 | 418,7 (360) | 411,7 (354) | - | - | - | - |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Acier (1%C) | 1500 | - | 44,9 (38,6) | 44,9 (38,6) | 43,3 (37,2) | 39,8 (34,2) | 38,0 (32,7) |
| Tantale | 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) | - |
| Fonte | 1200 | 50,1 (43,1) | 48,4 (41,6) | - | - | - | - |
| Fonte à haute teneur en silicium | 1260 | 51,9 (44,6) | - | - | - | - | - |
| Bismuth | 271,3 | 8,1 (7,0) | 6,7 (5,8) | - | - | - | - |
| Or | 1063 | 291,9 (251,0) | 294,2 (253,0) | - | - | - | - |
| Cadmium | 320,9 | 93,0 (80,0) | 90,5 (77,8) | - | - | - | - |
| Magnésium | 651 | 159,3 (137) | - | - | - | - | - |
| Platine | 1769,3 | 69,5 (59,8) | 72,4 (62,3) | - | - | - | - |
| Mercure | - 38,87 | 6,2 (5,35) | 9,87 (8,33) | - | - | - | - |
| Antimoine | 630,5 | 18,4 (15,8) | 16,7 (14,4) | - | - | - | - |
| Constantan (60 % Cu + 40 % Ni) | 22,7 (19,5) | 26,7 (23,0) | - | - | - | - | |
| Manganine (84 % Cu + 4 % Ni + + 12 % Mn) | 22,1 (19,0) | 26,3 (22,6) | - | - | - | - | |
| argent nickel | 29,1 (25,0) | 37,2 (32,0) | - | - | - | - | |
| Mercredi | Température °C | ||||
| 0 | 100 | 200 | 300 | 500 | |
| Air | 0,0237 (0,0204) | 0,03 (0,0259) | 0,0365 (0,0314) | 0,0420 (0,0361) | 0,0526 (0,0452) |
| vapeur d'eau | - | 0,0234 (0,0201) | 0,03 (0,0258) | 0,0366 (0,0315) | - |
| 0 | 20 | 30 | 70 | 100 | |
| L'eau | 0,558 (0,48) | 0,597 (0,513) | 0,644 (0,554) | 0,663 (0,57) | 0,682 (0,586) |
Pour déterminer la perte de chaleur à travers les parois du four, à travers les parois non blindées de la chaudière et pour déterminer les températures de la surface extérieure, des graphiques et des diagrammes sont utilisés, voir les annexes.
Les taux de perte de chaleur et les épaisseurs limites d'isolation thermique sont donnés dans le tableau 7.17 ; 7.18 ; 7.19.
Tableau 7.17.Épaisseurs maximales d'isolation thermique pour les canalisations posées à l'intérieur et à l'extérieur Tableau 7.18.Épaisseurs maximales d'isolation thermique pour les conduites de chauffage à eau posées dans des canaux infranchissables Tableau 7.19. Normes de pertes de chaleur par les surfaces isolées à l'intérieur des locaux des centrales électriques avec une température de l'air estimée à 25 ° C, W / m| Diamètre extérieur du tuyau, mm | Température du caloporteur, °С | Diamètre extérieur du tuyau, 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 Mur plat, m2 | |
Note:
Pour les équipements et les canalisations fonctionnant à l'extraction de vapeur et au drainage, les valeurs obtenues à partir du tableau sont multipliées par les facteurs suivants :
Diamètre, mm 32 108 273 720 1020 2000 (et paroi plane)
Coefficient 1,01 1,06 1,09 1,12 1,16 1,22
Le coefficient de conductivité thermique est un paramètre physique d'une substance et dépend généralement de la température, de la pression et du type de substance. Dans la plupart des cas, le coefficient de conductivité thermique de divers matériaux est déterminé expérimentalement à l'aide de diverses méthodes. La plupart d'entre eux sont basés sur la mesure du flux de chaleur et du gradient de température dans la substance étudiée. Le coefficient de conductivité thermique λ, W / (m × K), est déterminé à partir de la relation : d'où il résulte que le coefficient de conductivité thermique est numériquement égal à la quantité de chaleur qui passe par unité de temps à travers une unité de surface isotherme avec un gradient de température égal à un. Les valeurs approximatives de la conductivité thermique de diverses substances sont présentées à la Fig. 1.4 Étant donné que les corps peuvent avoir des températures différentes et en présence de transfert de chaleur, la température dans le corps lui-même sera inégalement répartie, c'est-à-dire Tout d'abord, il est important de connaître la dépendance du coefficient de conductivité thermique à la température. Les expériences montrent que pour de nombreux matériaux, avec une précision suffisante pour la pratique, la dépendance du coefficient de conductivité thermique à la température peut être considérée comme linéaire : où λ 0 est la valeur du coefficient de conductivité thermique à la température t 0 ; b est une constante déterminée empiriquement.
Le coefficient de conductivité thermique des gaz. Selon la théorie cinétique, le transfert de chaleur par conduction thermique dans les gaz à des pressions et températures ordinaires est déterminé par le transfert de l'énergie cinétique du mouvement moléculaire résultant du mouvement chaotique et de la collision de molécules de gaz individuelles. Dans ce cas, le coefficient de conductivité thermique est déterminé par la relation : 
où est la vitesse moyenne de déplacement des molécules de gaz ; est le libre parcours moyen des molécules de gaz entre les collisions ; est la capacité calorifique du gaz à volume constant ; est la densité du gaz. Avec une augmentation de la pression, la densité augmente également, la longueur du trajet diminue et le produit reste constant. Par conséquent, le coefficient de conductivité thermique ne change pas sensiblement avec la pression. Les exceptions sont les pressions très petites (moins de 2,66×10 3 Pa) et très grandes (2×10 9 Pa). La vitesse moyenne de déplacement des molécules de gaz dépend de la température : où R μ est la constante universelle des gaz, égale à 8314,2 J/(kmol×K) ; μ est le poids moléculaire du gaz ; T - température, K. La capacité calorifique des gaz augmente avec l'augmentation de la température. Ceci explique le fait que le coefficient de conductivité thermique des gaz augmente avec l'augmentation de la température. Le coefficient de conductivité thermique λ des gaz est compris entre 0,006 et 0,6 W/(m×K). Sur la fig. 1.5 montre les résultats des mesures de la conductivité thermique de divers gaz, effectuées par N. B. Vargaftik. Parmi les gaz, l'hélium et l'hydrogène se distinguent nettement par leur conductivité thermique. Leur coefficient de conductivité thermique est 5 à 10 fois supérieur à celui des autres gaz. Ceci est clairement visible sur la Fig. 1.6. Les molécules d'hélium et d'hydrogène ont une petite masse, et donc, ont une vitesse moyenne de déplacement élevée, ce qui explique leur coefficient de conductivité thermique élevé. Les coefficients de conductivité thermique de la vapeur d'eau et d'autres gaz réels, qui diffèrent considérablement des coefficients idéaux, dépendent également fortement de la pression. Pour les mélanges gazeux, le coefficient de conductivité thermique ne peut pas être déterminé selon la loi d'additivité, il doit être déterminé de manière empirique.
Fig.1.5 Coefficients de conductivité thermique des gaz.
1-vapeur d'eau; 2-dioxyde de carbone ; 3-air ; 4-argon; 5-oxygène; 6-azote.
Riz. 1.6 Coefficients de conductivité thermique de l'hélium et de l'hydrogène.
Le coefficient de conductivité thermique des liquides. Le mécanisme de propagation de la chaleur dans les gouttes de liquide peut être représenté comme le transfert d'énergie par des oscillations élastiques discordantes. Un tel concept théorique du mécanisme de transfert de chaleur dans les liquides, proposé par A. S. Predvoditelev, a été utilisé par N. B. Vargaftik pour décrire des données expérimentales sur la conductivité thermique de divers liquides. Pour la plupart des liquides, la théorie a trouvé un bon support. Sur la base de cette théorie, une formule a été obtenue pour le coefficient de conductivité thermique de la forme suivante : 
où est la capacité calorifique du liquide à pression constante ; est la densité du liquide ; μ est le poids moléculaire. Le coefficient A, qui est proportionnel à la vitesse de propagation des ondes élastiques dans un liquide, ne dépend pas de la nature du liquide, mais dépend de la température, tandis que Ac p ≈const. Puisque la densité ρ d'un liquide diminue avec l'augmentation de la température, il résulte de l'équation (1.21) que pour les liquides à poids moléculaire constant (liquides non associés et faiblement associés), le coefficient de conductivité thermique doit diminuer avec l'augmentation de la température. Pour les liquides fortement associés (eau, alcools, etc.), dans la formule (1.21) il faut introduire un coefficient d'association qui tient compte de l'évolution du poids moléculaire. Le coefficient d'association dépend également de la température et, par conséquent, à différentes températures, il peut affecter le coefficient de conductivité thermique de différentes manières. Les expériences confirment que pour la plupart des liquides, le coefficient de conductivité thermique λ diminue avec l'augmentation de la température, à l'exception de l'eau et de la glycérine (Fig. 1.7). Le coefficient de conductivité thermique des gouttes de liquides se situe approximativement dans la plage de 0,07 à 0,7 W/(m×K). Avec une augmentation de la pression, les coefficients de conductivité thermique des liquides augmentent.
Riz. 1.7 Coefficients de conductivité thermique de divers liquides.
1-huile de vaseline; 2-benzène; 3-acétone; huile de 4 ricin; alcool 5-éthylique; alcool 6-méthylique; 7-glycérol; 8-eau.
Coefficient de conductivité thermique des solides. Dans les métaux, le principal transmetteur de chaleur sont les électrons libres, qui peuvent être assimilés à un gaz monoatomique idéal. Le transfert de chaleur au moyen de mouvements oscillatoires d'atomes ou sous forme d'ondes sonores élastiques n'est pas exclu, mais sa part est insignifiante par rapport au transfert d'énergie par le gaz d'électrons. En raison du mouvement des électrons libres, la température s'égalise en tous points du métal chauffant ou refroidissant. Les électrons libres se déplacent à la fois des régions les plus chauffées vers les régions les moins chauffées et dans la direction opposée. Dans le premier cas, ils donnent de l'énergie aux atomes, dans le second ils la leur enlèvent. Puisque les électrons sont les porteurs d'énergie thermique dans les métaux, les coefficients de conductivité thermique et électrique sont proportionnels l'un à l'autre. Lorsque la température augmente, la diffusion des électrons augmente en raison de l'augmentation des inhomogénéités thermiques. Cela entraîne une diminution des coefficients de conductivité thermique et électrique des métaux purs (Fig. 1.8). En présence de divers types d'impuretés, la conductivité thermique des métaux diminue fortement. Cette dernière peut s'expliquer par une augmentation des inhomogénéités structurelles, ce qui conduit à la diffusion des électrons. Ainsi, par exemple, pour du cuivre pur λ= 396W/(m×K), pour le même cuivre avec des traces d'arsenic λ= 142W/(m×K). Contrairement aux métaux purs, les coefficients de conductivité thermique des alliages augmentent avec l'augmentation de la température (Fig. 1.9). Dans les diélectriques, avec l'augmentation de la température, la conductivité thermique augmente généralement (Fig. 1.10). En règle générale, pour les matériaux de densité plus élevée, le coefficient de conductivité thermique a une valeur plus élevée. Cela dépend de la structure du matériau, de sa porosité et de son taux d'humidité.
Riz. 1.8 Dépendance de la conductivité thermique à la température pour certains métaux purs.
De nombreux matériaux de construction et d'isolation thermique ont une structure poreuse (brique, béton, amiante, laitier, etc.), et l'application de la loi de Fourier à de tels corps est dans une certaine mesure conditionnelle. La présence de pores dans le matériau ne permet pas de considérer de tels corps comme un milieu continu. Le coefficient de conductivité thermique du matériau poreux est également conditionnel. Cette valeur a la signification du coefficient de conductivité thermique d'un corps homogène, à travers lequel, avec la même forme, la même taille et les mêmes températures aux limites, la même quantité de chaleur passe qu'à travers ce corps poreux. Le coefficient de conductivité thermique des corps pulvérulents et poreux dépend fortement de leur densité. Par exemple, avec une augmentation de la masse volumique ρ de 400 à 800 kg/m3, la conductivité thermique de l'amiante passe de 0,105 à 0,248 W/(m×K). Un tel effet de la densité ρ sur le coefficient de conductivité thermique s'explique par le fait que la conductivité thermique de l'air remplissant les pores est très inférieure à celle des composants solides du matériau poreux. La conductivité thermique effective des matériaux poreux dépend également fortement de l'humidité. Pour le matériau humide, le coefficient de conductivité thermique est beaucoup plus élevé que pour le sec et l'eau séparément. Par exemple, pour la brique sèche λ= 0,35, pour l'eau λ=0,60 et pour la brique humide λ≈1,0 W/(m×K). Cet effet peut s'expliquer par le transfert de chaleur convectif dû au mouvement capillaire de l'eau à l'intérieur du matériau poreux, et en partie par le fait que l'humidité liée à l'absorption a des caractéristiques différentes par rapport à l'eau libre. L'augmentation de la conductivité thermique des matériaux granulaires avec la température peut s'expliquer par le fait qu'avec l'augmentation de la température, la conductivité thermique du milieu qui remplit les espaces entre les grains augmente et le transfert de chaleur par rayonnement de la masse granulaire augmente également. Les coefficients de conductivité thermique des matériaux de construction et d'isolation thermique ont des valeurs comprises approximativement entre 0,023 et 2,9 Wt / (m × K). Les matériaux à faible valeur de conductivité thermique [moins de 0,25 W/(m×K)], couramment utilisés pour l'isolation thermique, sont appelés matériaux d'isolation thermique.
