თბოგამტარობა

თავისუფალი ქართულენოვანი ენციკლოპედია ვიკიპედიიდან
გადასვლა: ნავიგაცია, ძიება

თბოგამტარობა (თბოგამტარობის კოეფიციენტი) — ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს ნივთიერების ტემპერატურის ცვლილების (გათანასწორების) სიჩქარეს არათანაბარ სითბურ მოვლენებში. მყარი სხეულის, სითხისა თუ აირის თბოგამტარობა განისაზღვრება სიჩქარით, რომლითაც მატერიის გახურება ხდება. თბოგამტარობა ასევე ეწოდება მატერიის თერმული ენერგიის ტრანსპორტირების უნარს სითბოს გატარების მეშვეობით.

მყარი სხეული[რედაქტირება]

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). Quader A l.png

გამოთვლის თვალსაჩინოობისთვის ავიღოთ კუბი, რომელიც 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.

მაგალითები[რედაქტირება]

სამშენებლო მასალები
მატერია თბოგამტარობაλ
[W / (m · K)]
სპილენძი 380
ალუმინი 209
თითბერი 120
თუთია 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

დაანგარიშების მაგალითი[რედაქტირება]

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}

ესიმას ნ იშნავს, რომ ერთკელვინიანი ტეპპერატურის სხვაობის შემთხვევაში პენოპლასტის ნაჭერში წამში სითბოს ნაკადის 1 ჯოული მიედინება