ما هي العلاقة بين الموصلية الحرارية وكثافة المادة وحرارتها النوعية وموصليتها الحرارية؟

العلاقة بين الموصلية الحرارية لمادة العزل هي λ=k/(ρ×c)، حيث k يمثل الموصلية الحرارية للمادة، وρ يمثل الكثافة، وc يمثل الحرارة النوعية.

1. مفهوم التوصيل الحراري
في مواد العزل، تشير الموصلية الحرارية إلى قدرة الحرارة على المرور عبر المادة لكل وحدة مساحة في وحدة الزمن، أي معدل انتقال الحرارة. وعادةً ما تُعبّر عنها بتدفق الحرارة لكل وحدة مساحة لكل وحدة زمن عندما يكون فرق درجة الحرارة 1 كلفن، ووحدتها واط/(متر·كلفن). وتعتمد قيمة التوصيل الحراري على الموصلية الحرارية وفرق درجة الحرارة للمادة.

2. صيغة حساب الموصلية الحرارية
ترتبط الموصلية الحرارية لمادة العزل بالكثافة والحرارة النوعية والموصلية الحرارية للمادة، والعلاقة بينهما هي: λ=k/(ρ×c).
من بين هذه العناصر، يُمثل k الموصلية الحرارية للمادة، ووحدتها واط/(متر·كلفن)؛ ويُمثل ρ الكثافة، ووحدتها كيلوغرام/متر مكعب؛ ويُمثل c الحرارة النوعية، ووحدتها جول/(كيلوغرام·كلفن). تُشير هذه الصيغة إلى أنه إذا أردنا تقليل الموصلية الحرارية لمادة العزل، فعلينا تقليل كثافتها وسعتها الحرارية النوعية وموصليتها الحرارية.

3. العوامل المؤثرة على الموصلية الحرارية
تتأثر الموصلية الحرارية لمادة العزل بالعديد من العوامل، مثل درجة الحرارة، والخصائص الهيكلية للمادة (مثل البنية البلورية)، والتركيب الكيميائي للمادة، وتفاعل المادة، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، فإن الكثافة ومحتوى الماء والمسامية وغيرها من معايير مادة العزل ستؤثر أيضًا على الموصلية الحرارية.