soojusjuhtimisele

Soojusjuhtimine on soojusenergia ülekandmine materjalide sees või kahe keha vahel temperatuurierinevuse tõttu. See on üks peamisi soojusenergia ülekande viise ning mängib olulist rolli nii igapäevases elu kui tehnilistes rakendustes, näiteks hoonete energiatõhususes ja seadmete jahtimises.

Peamised mehhanismid on vabade elektronide liikumine metallides ja võnkusliikumiste (lattice vibrations) kaudu dielektrilistes ja gaasilistes materjalides. Energia kandub alati temperatuurigradiendi suunas, ning soojusjuhtivus võib olla isotroopne või anisotroopne; viimases korral võivad k jaotuvad erinevalt sõltuvalt suunast.

Fourier'i seadus kirjeldab soojusjuhtimist: q = -k ∇T. Siin q on soojusvoog tihedus, ∇T temperatuurigradiend, ja k on soojusjuhtivus (W/(m·K)). Mõnel materjalil on juhtivus suunatud (anisotroopne), mistõttu kasutatakse juhtivuse tensorit. Soojusjuhtivus sõltub materjalist ja temperatuurist; metallidel on tavaliselt kõrge k, isolatsioonimaterjalidel madal.

Soojusjuhtivus on kriitiline tegur ehitiste ja masinate soojusjuhtimisel: kõrge juhtivus on kasulik soojusvahetites ja jahutuses, madal juhtivus aitab vähendada soojuskadu ja parandada energiatõhusust hoonetes. Mõõtmine ja hindamine toimub laboratoorsetes katsetes, kus mõõdetakse soojusvoogu ja temperatuurigradiendi; k väärtused varieeruvad suuresti sõltuvalt materjalist ja temperatuurist.