Vedenie tepla

Z Wikipédie

Vedenie tepla (zastaralo tepelná kondukcia) je jeden zo spôsobov šírenia tepla v telesách, pri ktorom si pri vzájomných zrážkach častice materiálu navzájom odovzdávajú časť svojej pohybovej energie.

V dôsledku vedenia tepla prúdi energia vždy z oblastí s vyššou teplotou do chladnejších častí telesa. Bez vonkajších vplyvov (dodatočné ohrievanie resp. ochladzovanie) je výsledkom vedenia tepla rovnováha, pri ktorej má každá časť telesa rovnakú teplotu.

Vedenie tepla je najčastejší spôsob šírenia tepla v pevných telesách. Porovnať látky podľa ich tepelnej vodivosti umožnuje veličina súčiniteľ tepelnej vodivosti. Hustejšie látky sú zvyčajne lepšími vodičmi tepla, výbornými vodičmi tepla sú kovy. Látky, ktoré teplo vedú veľmi slabo nazývame tepelné izolanty, majú dôležité použitie napríklad v stavebníctve (pri izolácii budov).

[úprava] Vzťahy

Vedenie tepla v tepelne izolovanom vodiči.

Pre vedenie tepla je základnou rovnicou rovnica vedenia tepla niekedy nazývaná aj Fourierov zákon. Podľa nej ak na tyči s dĺžkou L a prierezom S udržiavame rozdielne teploty koncov T₁ a T₂, po čase sa v sústave ustáli rovnováha a teplota sa mení pozdĺž tyče lineárne (pozri obrázok vpravo). Vtedy za čas t pretečie prierezom tyče teplo Q veľkosti

Konštanta úmernosti v tomto vzťahu λ sa nazýva súčiniteľ tepelnej vodivosti. Je to charakteristika látky, z ktorej je tyč zhotovená. Zo vzťahu vidíme, že množstvo tepla preneseného vedením rastie priamo úmerne s prierezom telesa S a tzv. teplotným spádom (niekedy ho nazývame teplotný diferenciál) (T₁ − T₂) / L.

Fourierov zákon má formu veľmi podobnú Ohmovmu zákonu - oba javy (vedenia tepla i vedenie elektrického prúdu) majú totiž podobný pôvod.

Tyč s konštantným prierezom a lineárnym poklesom teploty pozdĺž tyče je veľmi zjednodušenou sústavou. Vo všeobecnosti platí pre vedenie tepla v látke rovnica

Tu je vektor hustoty tepelného výkonu prenášaného prúdením, λ je koeficient tepelnej vodivosti a T(x,y,z) je funkcia (presnejšie skalárne pole) udávajúca teplotu v rôznych bodoch telesa. Zápisom gradT sme označili aplikovanie gradientu na skalárne pole teploty.