Теплопроводности простейших химических веществ(газ)
Теплопроводность разреженного газа слабо зависит от температуры (как $T^{0,6}$) и давления. Газ можно считать существенно разреженным до давления порядка $10^{6} Па$ при комнатной температуре и до давления примерно $4 \cdot 10^{6} Па$ при $T \approx 1000 К$. Для оценки теплопроводности разреженного газа применима формула Эйкена
$\lambda = \frac{100 \eta c_{V}}{M} \left [ 1 + \frac{9}{4} \frac{R}{c_{V} } \right ]$,
где $\eta$ - динамическая вязкость, $Па \cdot с; c_{V}$ - молярная теплоемкость при постоянном объеме, $Дж/(моль \cdot К); M$ - молярная масса, кг/моль; $R$ - универсальная газовая постоянная, равная $8,31 Дж/(моль \cdot К)$.
При высоких давлениях $\lambda$ зависит от давления. При низких давлениях, когда длина свободного пробега молекул сравнима с размерами сосуда (для большинства систем при $p < 10 Па$), теплопроводность пропорциональна давлению газа и стремится к нулю с уменьшением давления. В этих условиях теплопроводность определяется не только свойствами газа, но и энергообменом на границах, который характеризуют коэффициентом аккомодации.
В целом погрешность значений $\lambda$ при средних температурах меняется от 2 до 10% в зависимости от вещества и возрастает до 20% при низких и высоких температурах. Теплопроводности приведены при давлении $10^{5} Па$.
Теплопроводности простейших химических веществ, $\frac{Вт}{м \cdot К}$
Вещество |
4 ℃ |
10 ℃ |
20 ℃ |
40 ℃ |
80 ℃ |
150 ℃ |
200 ℃ |
300 ℃ |
400 ℃ |
600 ℃ |
800 ℃ |
1000 ℃ |
Азот $N_{2}$ |
- |
- |
- |
- |
0,0078 |
0,0139 |
0,0183 |
0,0257 |
0,0324 |
0,0446 |
0,0554 |
0,065 |
Аргон $Ar$ |
- |
- |
- |
- |
0,006 (T = 70 К) |
0,0096 |
0,0126 |
0,0177 |
0,0222 |
0,0307 |
0,0374 |
0,0436 |
Аргон $Ar$ |
- |
- |
- |
- |
0,006 (T = 70 К) |
0,0096 |
0,0126 |
0,0177 |
0,0222 |
0,0307 |
0,0374 |
0,0436 |
Водород $H_{2}$ |
- |
- |
0,0158 |
0,0308 |
0,055 |
0,101 |
0,131 |
0,183 |
0,226 |
0,305 |
0,38 |
0,45 |
Дейтерий $D$ или $^{2} H$ |
- |
- |
0,0120 |
0,0262 |
0,049 |
0,081 |
0,101 |
0,133 |
0,163 |
0,216 |
0,27 |
0,32 |
Гелий $He$ |
0,0083 |
0,0171 |
0,0260 |
0,040 |
0,064 |
0,095 |
0,116 |
0,152 |
0,183 |
0,244 |
0,301 |
0,355 |
Кислород $O_{2}$ |
- |
- |
- |
- |
0,0074 |
0,0138 |
0,0183 |
0,0267 |
0,034 |
0,047 |
0,058 |
0,070 |
Криптон $Kr$ |
- |
- |
- |
- |
0,0034 (T = 100 K) |
0,0050 |
0,0066 |
0,0096 |
0,0124 |
0,0174 |
0,0218 |
0,0256 |
Ксенон $Xe$ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,0038 |
0,0057 |
0,0074 |
0,0106 |
0,0136 |
0,0163 |
Неон $Ne$ |
- |
- |
- |
- |
0,018 |
0,030 |
0,037 |
0,049 |
0,060 |
0,080 |
0,097 |
0,112 |
Фтор $F$ |
- |
- |
- |
- |
- |
0,0134 |
0,0182 |
0,027 |
0,035 |
0,049 |
- |
- |
Хлор $Cl$ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,0054 |
0,0088 |
0,0124 |
0,0188 |
- |
- |