热传导定律

                     

贡献者： addis; FFjet

　　 如果气体内各部分的温度不同，从温度较高处向温度较低处，将有热量的传递，这一现象叫做热传导（heat conduction）现象。

　　 如图 1 所示，$Ox$ 轴是气体温度变化最大的方向，在这个方向上气体温度的空间变化率 $\mathrm{d}T/\mathrm{d}x$，叫做温度梯度。设 $\mathrm{\Delta }S$ 为垂直于 $Ox$ 轴的某指定平面的面积。实验证明，在单位时间内，从温度较高的一侧，通过这一平面，向温度较低的一侧所传递的热量，与这一平面所在处的温度梯度成正比，同时也与面积 $\mathrm{\Delta }S$ 成正比，即得热传导定律：

比例系数 $\kappa$ 叫做热导率（thermal conductivity）。式中负号表示热量传递的方向是从高温处传到低温处，和温度梯度的方向是相反的热导率 的单位是 $\mathrm{W}/(\mathrm{m}\cdot \mathrm{K})$。

　　 实验测得，在 $0^{\circ }\mathrm{C}$ 时，氢的热导率为 $0.168\mathrm{W}/(\mathrm{m}\cdot \mathrm{K})$，氧气 $2.42\times {10}^{-1}\mathrm{W}/(\mathrm{m}\cdot \mathrm{K})$，空气为 $\text{ 2. }23\times {10}^{-1}\mathrm{W}/(\mathrm{m}\cdot \mathrm{K})$。在 ${100}^{\circ }\mathrm{C}$ 时，水汽的热导率为 $2.18\times 10-1\mathrm{W}/(\mathrm{m}\cdot \mathrm{K})$。显然，气体的热导率都很小，所以，当气体中不存在对流时，气体可用作很好的绝热材料。

　　 在气体动理论中，对气体热传导现象给出这样的解释：在温度较高的热层中，分子平均动能较大；而在温度较低的冷层中，分子平均动能较小。由于冷热两层分子的互相掺和与相互碰撞，从热层到冷层出现热运动能量的净输运。输运的热运动能量，对单原子气体来说，只是分子的平动动能；而对多原子气体来说，还包含转动和振动的能量在内。