Umumiy tushunchalar Issiqlik o’tkazishinig asosiy tenglamasi Issiqlik o’tkazuvchanlik

7.2-rasm. Silindrsimon yuzadan issiqlik o’tishining sxemasi.

Quvur tashqarisidagi harorati t₂ bo’lgan sovuq muhit bor. Quvur tashqi yuzasidan sovuq muhitga issiqlikning berilishi α_T bilan ifodalanadi. Quvurning balandligi L, ichki radiusini r_i, tashqi radiusini esa r_T bilan belgilaymiz. Silindrsimon yuzadan o’tkazilgan issiqlik miqdori quyidagi tenglama orqali topiladi:

Q = K_R2 π τ (t₁ – t₂) . (7.10)
K_R ning qiymati esa quyidagi tenglama bilan hisoblanadi:
K_R = . (7.11)
K_R issiqlik o’tkazishning chiziqli koeffisiyenti deb ataladi. Agar K ning qiymati yuza birligiga nisbatan olinsa, K_R ning qiymati quvur uzunligining birligiga nisbatan olinadi. Shu sababli K_R= o’lchov birligiga ega.
Qalin devorli silindrsimon yuzalarni, jumladan, katta qalinlikdagi izolyasiya qatlami bilan qoplangan quvurlarni hisoblashdagina (7.10) va (7.11) tenglamalardan foydalaniladi. Yupqa devorli quvurlarni hisoblashda esa (7.2) va (7.7) tenglamalardan foydalanish mumkin.

7.3. Issiqlik o’tkazuvchanlik

Turli haroratlarga ega bo’lgan jismlar yoki ularning ayrim qismlarini o’zaro tegib turishi paytida yuz bergan issiqlik almashinishga issiqlik o’tkazuvchanlik deb yuritiladi. Issiqlik o’tkazuvchanlikning mexanizmi jismlarning agregat holatiga bog’liq bo’ladi. Suyuqliklar va qattiq jismlar – dielektriklarda issiqlik o’tkazuvchanlik yonma-yon joylashgan zarrachalar – atom va molekulalarning issiqlik harakati ta’sirida energiya almashinishiga asoslangan. Metallarda issiqlikning almashinishi asosan erkin elektronlarning diffuziyasi orqali boradi. Gazlarda issiqlik o’tkazuvchanlik molekula va atomlarning o’zaro to’qnashuvi va ularning diffuziyasi ta’sirida yuz beradi.
Harorat maydoni va gradiyenti. Jismning hamma nuqtalaridagi haroratlar qiymatlarining jami harorat maydonini tashkil etadi. Harorat maydoni turg’un va noturg’un bo’lishi mumkin. Agar har bir nuqtadagi harorat vaqt davomida o’zgarmasa, bunday harorat maydoni turg’un bo’ladi. Mabodo harorat vaqt o’tishi bilan o’zgarsa, bunday maydon noturg’un harorat maydoni deb yuritiladi.
Harorat maydoni umumiy holatda quyidagi funksional bog’liqlik bilan ifodalanadi:
t = , (7.12)
bu yerda t – tekshirilayotgan nuqtadagi harorat; x, u, z – tekshirilayotgan nuqtaning koordinatalari; τ – vaqt.
Koordinatalarning soniga ko’ra, harorat maydoni bir o’lchamli va uch o’lchamli bo’lishi mumkin.
Bir xil haroratga ega bo’lgan nuqtalarning geometrik o’rni izometrik yuza deb yuritiladi. Harorat bir izometrik yuzadan ikkinchi izometrik yuza yo’nalishiga qarab o’zgaradi (7.3-rasm). Haroratlarning eng ko’p o’zgarishi izometrik yuzalarga o’tkazilgan normal chiziqlar bo’yicha yuz beradi.



7.3-rasm. Harorat gradiyentini aniqlashga doir.

Haroratlar farqi (Δt) ning izometrik yuzalar oralig’idagi normal bo’yicha olingan masofa (Δn) ga nisbati harorat gradiyenti (gradt) deb ataladi:

gradt = lim . (7.13)

Harorat gradiyenti nolga teng bo’lmagan (gradt ≠ 0) holatda issiqlik oqimi yuzaga keladi. Bunda issiqlik oqimining yo’nalishi harorat gradiyenti chizig’i bo’yicha boradi, ammo harorat gradiyentiga qarama-qarshi yo’nalgan bo’ladi:

q ~ .