熱エネルギーにおける熱伝導の 2 つの重要な方法の中で、定常状態伝導は研究すべき最も重要な概念の 1 つです。熱伝導率自体は物質の重要な特性であるため、定常状態の伝導とそれに関連する概念は、熱伝導率とその幅広い用途に関する関連性を理解するのに役立ちます。
以下の記事では、定常伝導とは何か、およびそれに関連するすべての重要な概念について説明します。
定常伝導の意味
定常状態の伝導は、過渡的な熱伝達とは対照的に、物体全体に一定の熱伝達率で熱が伝達されるという特徴があります。簡単に言えば、温度は定常状態の伝導期間中ずっと同じままです。
伝達モードに関係なく、定常状態の熱伝達の場合、熱流の速度は任意の時点で同じままです。また、物体を通過する温度を変数として扱い、他のシステムの温度は一定のままであるという観点から説明することもできます。ただし、この段階は通常、熱伝達中に熱平衡が達成されたときに発生します。
定常伝導の例
最初の実生活での定常伝導の例の 1 つは、断熱された家屋です。熱の流れに抵抗し、冷房費や暖房費を簡単に削減できます。これに加えて、快適性も向上し、エネルギー効率も向上します。
- 断熱材として使用できる最も一般的な素材には、壁に追加される導電率の低い素材の層が含まれます。
- 通常、特に冬季には、互いに隣接するすべての重要な生活空間から熱が流れます。
2 番目の最も一般的に見られる定常状態の伝導の例は、ラップトップの加熱です。これは、ユーザーが日常生活で通常直面する非常に一般的な問題です。ただし、これは深刻な問題であり、設計者は製品の支出を設計する際に考慮する必要があります。
無視されると、重傷やその他の重大な安全上の問題につながる可能性もあります。現在のラップトップの多くには、ラップトップの内部部品に取り付けられた冷却ファンが付属していますが、これは温度のバランスを取ることを目的としています.
ラップトップの場合、温度依存の熱伝導率は通常、中央処理装置の部品用に設計されていますが、直交異方性熱伝導率は PCB 用に設計されています。部品の残りの部分は、通常、等方性熱伝導率と一定熱伝導率と組み合わせて使用されます。
平面壁における定常伝導
平面壁の場合、定常伝導は異なる方法で行われます。エネルギーは比較的エネルギーの高い粒子からエネルギーの低い粒子に移動しますが、粒子間で発生する相互作用は一定ではありません。ここで取り上げることができる顕著な定常状態伝導の例の 1 つは、大きな平面壁です。そのような場合、熱伝達は、物体のエネルギー収支が定常状態の操作で表されることを考えると、発生する可能性のある唯一のエネルギー導入です。
これとは別に、そのような物体の層を通る熱伝導率は、通常、熱伝達が行われるさまざまな層や領域の温度差に比例します。ただし、これは通常、レイヤーの厚さに反比例します。
熱伝導率
議論に関連して、熱伝導率は、材料が熱を伝達する能力を測定する数値として定義できます。また、単位面積あたり、単位温度距離あたりの単位厚さの材料を通過できる熱伝達率の観点からも定義されます
熱伝導率のいくつかの特性には、次のものがあります。
- さまざまな温度で変化し続け、さまざまな実験を通じて特定されます。
- さまざまな物質の熱伝導率は、0 付近で温度の大きな変化を示します。通常、これらの物体が超伝導体になるのはこの段階です。
- このプロセスは通常、ほぼすべての方向に同じ特性をもたらす等方性材料と互換性があります。
- また、主に熱の流れに対する抵抗を生成するために使用されるほとんどの断熱材と互換性があります。熱伝導率が低いため、電気を通しにくい。
定常熱解析の意味
一定温度における物質の性質のゆらぎを解析することを定常熱解析といいます。化学では、定常状態とは、化学反応がその即時生成物の濃度が一定であり、反応速度が律速段階を使用して決定できる段階を指します。
ただし、これは、特定の化学反応がさまざまなレベルで発生している場合にのみ実行できます。このプロセスは通常、他のプロセスに比べて遅くなりますが、認識できる反応ステップを分析することは可能です。認識できない場合は、短期間の一定濃度の即時生成物を検討します。
結論
一言で言えば、定常状態の伝導は過渡的な熱伝達の概念とは対照的であると結論付けることができます。定常状態の伝導は、すべての特定の領域と時点での物体の温度が一定のままで変化しないときに調整されると言われています。定常熱解析の重要性を研究することも同様に重要です。なぜなら、熱伝導率が発生する特定の物質の特性の変動を解析できるからです。このように、定常状態の伝導は、関連する特殊性と実際の例におけるそれらの応用を理解するために詳細に研究されるべき重要な現象です.
