Vedení tepla

Vedením tepla rozumíme přenos energie od energetičtějších částic hmoty (soustavy) do přilehlé hmoty (soustavy), která obsahuje méně energetické částice jako výsledek interakce mezi částicemi.

Realizace interakce:

• Pevné látky
  • Vibracemi atomů krystalové mříže u nevodivých materiálů (nekovů)
  • Transportem volných elektronů a vibracemi atomů krystalové mříže u vodivých materiálů (kovů)
• Srážkami molekul u tekutin

Tepelný tok (výkon):

$$\begin{array}{rlrl}\dot{Q}& =-\lambda A\frac{dT}{dx}& & \text{(W)}\end{array}$$

$\lambda$ - součinitel tepelné vodivosti (obecně $\lambda (T)$)

Fourierův zákon v 1D:

$$\begin{array}{rl}q=-\lambda \frac{dT}{dx}& {\text{(Wm}}^{-2})\end{array}$$

$q$ - (plošná) hustota tepelného toku

Fourierův zákon $\Rightarrow$ teplo se vede v látce z míst s vyšší teplotou do míst s nižší teplotou, a to rychlostí úměrnou teplotnímu spádu a tepelné vodivosti materiálu.

Fourierův zákon ve 3D:

\begin{align} q = -\lambda \nabla T(x,y,z) \end{align} $$![[vedeni_tepla.png]]

\begin{align} &\lambda_{Cu} = 395 \ Wm^{-1}K^{−1} \ &\lambda_{H_2O} = 0,63 \ Wm^{-1}K^{−1} \ &\lambda_{vzduch} = 0,03 \ Wm^{-1}K^{−1} \ \end{align}

undefined

\begin{align} &\frac{\lambda}{\sigma} = aT, & a = \frac{\pi^2k_B^2}{3e^2}=2,45 \cdot 10^{-8} \ \ \ \text{V}^2/\text{K}^2 \end{align}

undefined