ما هي العلاقة بين التوصيل الحراري والكثافة والحرارة النوعية والتوصيل الحراري للمادة؟

العلاقة بين التوصيل الحراري لمادة العزل هي λ=k/(ρ×c)، حيث يمثل k التوصيل الحراري للمادة، ويمثل ρ الكثافة، ويمثل c الحرارة النوعية.

1. مفهوم التوصيل الحراري
في مواد العزل، تشير الموصلية الحرارية إلى قدرة الحرارة لكل وحدة مساحة من المادة على المرور عبرها في وحدة زمنية، أي معدل انتقال الحرارة. ويُعبر عنها عادةً بتدفق الحرارة لكل وحدة مساحة في وحدة زمنية عندما يكون فرق درجة الحرارة 1 كلفن، والوحدة هي واط/(م·ك). وتعتمد قيمة التوصيل الحراري على الموصلية الحرارية وفرق درجة الحرارة بين المادة.

2. صيغة حساب الموصلية الحرارية
ترتبط الموصلية الحرارية لمادة العزل بالكثافة والحرارة النوعية والموصلية الحرارية للمادة، والعلاقة بينهما هي: λ=k/(ρ×c).
من بينها، يُمثل k الموصلية الحرارية للمادة، ووحدتها W/(m·K)؛ ويمثل ρ الكثافة، ووحدتها kg/m³؛ ويمثل c الحرارة النوعية، ووحدتها J/(kg·K). توضح هذه الصيغة أنه لتقليل الموصلية الحرارية للمادة العازلة، يجب تقليل كثافتها وسعتها الحرارية النوعية وموصليتها الحرارية.

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