Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных материалов. Страница 19

3) условий эксплуатации, зависящих от температуры, давления, влажности материала.

Влияние каждого из указанных факторов не р'авно- - ценно.

Значительное воздействие на теплопроводность оказывает физическое состояние тела. Чтобы объяснить это явление, остановимся коротко на механизме тепдопро- водности. В твердых телах перенос тепла осуществляется путем взаимодействия между тепловыми упругими колебаниями решетки или вследствие движения электронов и столкновения их с атомами. Металлам свойственны оба вида передачи энергии. Лоэтому теплопроводность металлических тел велика.

В' изоляторах, а к ним относится большинство теплоизоляционных материалов, число свободных электронов, которые могли бы. двигаться "по кристаллической решетке, незначительно, и тепло в основном передается за счет колебаний решетки. Если бы колебания были полностью гармоничными, то сопротивления переносу тепла не существовало бы и теплопроводность была бы бесконечно велика. На в реальных телах колебания имеют ангар- моничный характер, в результате тепловые упругие волны затухают и теплопроводность значительно снижается.

В теории теплопроводности предполагается, что колет бания нормального вида квантуются по аналогии с фотонами в теории света. Эти кванты называются фононами. В дискретной кристаллической решетке связь между колебаниями нормального вида, обусловленная их ангармоничностью, приводит к взаимодействию фононов между собой, эквивалентному беспорядочному рассеиванию фононов волнами. Для описания процесса удобно использовать понятие длины" свободного пробега волн.

В газах и жидкостях перенос тепла осуществляется вследствие столкновения молекул с различной кинетической энергией. Поэтому при описании и оценке теплопроводности также следует исходить из длины евоібод- ного пробега молекул. Таким образом, величина I в уравнении Дебая (4.2) для твердых тел равна длине свободного пробега фононов, а для жидких и газообразных тел— длине свободного пробега молекул.