Prevodnost toplote
Prevod toplote (ali toplotna prevodnost) je prehajanje toplote z enega predmeta na drugega, ki ima drugačno temperaturo, ko se predmeta dotikata drug drugega. Na primer, roke si lahko segrejemo z dotikom steklenic z vročo vodo. Ko se hladne roke dotaknejo plastenke z vročo vodo, toplota prehaja z bolj vročega predmeta (plastenke z vročo vodo) na hladnejši predmet (roko). Ljudje izdelujemo stvari z različno toplotno prevodnostjo, na primer kuhinjsko posodo za segrevanje stvari ali izolirane posode, da vroče stvari ostanejo vroče ali hladne hladne.
Drugi načini prenosa toplote so toplotno sevanje in/ali konvekcija. Običajno poteka več teh procesov hkrati.
Če se dotaknemo plastenke z vročo vodo, dobimo toploto s prevodnostjo.
Mikroskopska razlaga
Po atomski teoriji so trdne snovi, tekočine in plini sestavljeni iz majhnih delcev, imenovanih "atomi". Temperatura snovi meri, kako hitro se atomi gibljejo, toplota pa meri skupno količino energije zaradi vibracij atomov.
Prevodnost se lahko pojavi, ko se en del materiala segreje. Atomi v tem delu vibrirajo hitreje in je večja verjetnost, da bodo udarili v svoje sosede. Zaradi trkov se tudi ti atomi gibljejo hitreje, toplotna energija pa se prenaša nanje. Na ta način se energija prenaša po trdnem telesu (podobno kot se energija prenaša po nizu prevračajočih se domin).
Atomska slika pomaga razložiti tudi, zakaj je prevodnost v trdnih snoveh pomembnejša: v trdnih snoveh so atomi tesno skupaj in se ne morejo premikati. V tekočinah in plinih se delci lahko premikajo drug mimo drugega, zato so trki manj pogosti.
Zakon o prevajanju toplote
Zakon o toplotni prevodnosti, znan tudi kot Fourierjev zakon, pomeni, da je hitrost časovnega prenosa toplote skozi snov sorazmerna z negativnim gradientom temperature in površino pod pravim kotom na ta gradient, skozi katero teče toplota:
∂ Q ∂ t = - k ∮ S ∇ T ⋅ d S {\displaystyle {\frac {\partial Q}{\partial t}}=-k\oint _{S}{\nabla T\cdot \,dS}} 
kjer:
Q je količina prenesene toplote in
t je čas, ki je potreben, in
k je toplotna prevodnost materiala' in
S je površina, skozi katero teče toplota, in
T je temperatura.
Toplotna prevodnost se običajno spreminja s temperaturo, vendar je lahko pri nekaterih običajnih materialih ta sprememba majhna v precejšnjem temperaturnem razponu.
Linearni toplotni tok
Sorodne strani
- Prenos toplote
- Konvekcija
- Toplotno sevanje
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je toplotna prevodnost?
O: Prevodnost toplote je prenos toplote med dvema objektoma različnih temperatur, ko prideta v stik drug z drugim.
V: Ali lahko pride do prevajanja toplote med predmeti z enako temperaturo?
O: Ne, toplotna prevodnost se pojavlja le med predmeti, ki imajo različne temperature.
V: Kakšen je primer toplotne prevodnosti?
O: Primer toplotne prevodnosti je segrevanje rok z dotikom plastenke z vročo vodo. Ko hladnejše roke pridejo v stik z vročo plastenko z vodo, toplota prehaja z bolj vročega predmeta na hladnejšega.
V: Kateri materiali imajo različno toplotno prevodnost?
O: Kuhinjska posoda je lahko izdelana iz materialov z različno toplotno prevodnostjo, prav tako so lahko izolirane posode za vroče ali hladne predmete.
V: Ali poleg prevodnosti obstajajo še drugi načini prenosa toplote?
O: Da, toplota se lahko prenaša tudi s sevanjem in konvekcijo.
V: Ali vsi procesi prenosa toplote potekajo ločeno?
O: Ne, običajno se več procesov prenosa toplote (kondukcija, sevanje in konvekcija) odvija hkrati.
V: Ali se lahko toplota prenaša v vakuumu?
O: Da, prenos toplote s sevanjem lahko poteka v vakuumu. Tako Sončeva toplota doseže Zemljo.
