თბოგამტარობა

ვიკიპედიიდან

მყარი სხეულის, სითხისა თუ აირის თბოგამტარობა განისაზღვრება სიჩქარით, რომლითაც მატერიის გახურება ხდება. თბოგამტარობა ასევე ეწოდება მატერიის თერმული ენერგიის ტრანსპორტირების უნარს სითბოს გატარების მეშვეობით.

[რედაქტირება] მყარი სხეული

მყარი სხეულის შემთხვევაში სითბოს ნაკადი პირდაპირპროპორციულია ორ განხილულ წერტილში არსებულ ტემპერატურის სხვაობისა, რომელიც გრადუს ცელსიუსებში ან კელვინებში იზომება. თავად სითბოს ნაკადი აღინიშნება ან ვატებში, ანაც ჯოულ-წამებში.

მატერიის თბოგამტარობა, რომელიც ხშირად λ, k ან κ-თი აღინიშნება, გვიჩვენებს, სითბოს რა რაოდენობა Q გაედინება მოცემულ ფართობზე A.დროის მოცემულ მონაკვეთში, t გარკვეული ტემპერატურული განსხვავებისას ΔT. თბოგამტარობის ერთეული, რომელსაც ასევე თბოგამტარობის კოეფიციენტი ეწოდება, გამოითვლება შემდეგი ფორმულით: J/(K·m·s) ანაც. W/(K·m).

გამოთვლის თვალსაჩინოობისთვის ავიღოთ კუბი, რომლიც სიგრძე არის l, ხოლო განივი კვეთის ფართი კი - A. კუბის ერთი გვერდი ცივ გარემოში იმყოფება, საპირისპირო კი თბილში. შუა გვერდებს მაქსიმალური იზოლირება აქვთ გაკეთებული. სპეციფიკური თბოგამტარობა გამოიანგარიშება გაზომილი თბოგამტარობის და საპირისპირო გვერდებს შორის მანძილის ნამრავლის გვერდის ფართთან შეფარდებით: $\lambda = {G_{th} \cdot l \over A}$

სითბოს ნაკადი $\dot{Q}$ ვატებში (Q: სითბოს რაოდენობა) შემდეგნაირად გამოითვლება: $\frac{dQ}{dt} = \lambda \cdot {A \over l} \cdot \Delta T$

სპეციფიკური თბოგამტარობა აბსოლუტურ ტემპერატურასთან ერთად იცვლება, ანუ ის მხოლოდ ტემპერატურის გრადიენტისთვის არ აჩვენებს სითბოს ნაკადს. ლითონებისთვის სპეციფიკური სითბოგამტარობა მეტწილად ოთახის ტემპერატურაში გამოითვლება (300 კელვინი ≈ 27 გრადუს ცელსიუსს), აირების შემტხვევაში კი ცდები ძირითადად 0 გრადუს ცელსიუსში მიმდინარეობენ. აბსოლუტური ტემპერატურის მომატებასთან ერთად ჩვეულებრივ სპეციფიკური თბოგამტარობაც მატულობს, თუმცა პრაქტიკული მიზნებისთვის ერთ მუდმივ რიცხვს იღებენ.

ზოგადად კი ვიდერმან-ფრანცშეს კანონში ჩადებული პრინციპი მოქმედებს -- ყველაფერი ის, რაც დენს კარგად ატარებს (ვერცხლი, სპილენძი) მშვენიერი სითბოგამტარიცაა. ხოლო თბოიზოლატორები (ქაღალდი, ბამბა) კი დენსაც ცუდად ატარებენ.

[რედაქტირება] მაგალითები

სამშენებლო მასალები
მატერია	თბოგამტარობაλ [W / (m · K)]
სპილენძი	380
ალუმინი	209
თითბერი (ლატუნი)	120
ცინკი	110
ფოლადი	50
უჟანგავი ფოლადი	21
ტყვია	35
გრანიტი	2,8
ბეტონი	2,1
მინა	1,0
კალციუმცემენტი	1,0
აგური)	0,5 - 1,4
ხე	0,13 - 0,18
ფოროტონი	0,09 - 0,45
ფორებიანი ბეტონი	0,08 - 0,25
შუშაქაფი	0,040
შუშაბამბა	0,04 - 0,05
პოლისტიროლი	0,035 - 0,050
პოლიურეტანი	~0,035
ჰაერი	0,024

სხვა მატერიები
მატერია	თბოგამტარობაλ [W / (m · K)]
ნახშირბადის ნანომილები	6000
ალმასი	2300
ვერცხლი	429
ოქრო	310
მაგნეზიუმი	170
ვოლფრამი	167
კალიუმი	~135
ნიკელი	85
რკინა	80,2
პლატინა	71
თუნუქი	67
ტანტალუმი	54
ბისმუტი	8,4
ვერცხლისწყალი	8,3
ყინული (-20..0°C)	2,33
წყალი	0,6
წყალბადი	0,18
ჰელიუმი	0,144
ჟანგბადი	0,023
აზოტი	0,02
არგონი	0,016
ნახშირის დიოქსიდი	0,015
ტიტანი	22

[რედაქტირება] დაანგარიშების მაგალითი

სპეციფიკური თბოგამტარობა მასალის თვისებაა. უცვლელი ზომების მქონე სხეულისთვის შესაძელბელია აბსოლუტური თბოგამტარობის დაანგარიშება. პენოპლასტის მაჭრისთვის, რომლის სიგანე 50 სმ., სიგანე 1 მ. ხოლო სიღრმე 2 მეტრია თბოგამტარობის დაანგარიშება შემდეგნაირად ხდება: თბოგამტარობა = სპეციფიკური თბოგამტარობა * ფართობზე / სიგრძესთან

$= 0,04\;\mathrm{W/(K \cdot m)} \cdot \mathrm{\frac{0,5\;m^2}{0,02\;m}} = 1\;\mathrm{W/K}$