ما الذي تقوم به هذه الحاسبة
تقيس الموصلية الحرارية مدى سهولة توصيل المادة للحرارة، وهي قيمة تُعبَّر عنها بأنظمة وحدات متعددة تختلف باختلاف المجال والبلد: النظام المتري، والنظام الدولي (SI)، والوحدات المبنية على السعرة الحرارية، والوحدات الإمبراطورية (الياردة-الرطل). تأخذ هذه الأداة قيمة موصلية حرارية واحدة بأي من سبع وحدات، وتعرض على الفور ما يقابلها في الوحدات السبع جميعها، حتى تستطيع مقارنة أوراق البيانات والمراجع العلمية من دون حسابات يدوية. وهي عملية تحويل فيزيائية بحتة تنطبق بالطريقة نفسها في كل مكان.
طريقة الاستخدام
أدخل قيمة الموصلية الحرارية، ثم اختر الوحدة التي عُبِّر عنها بها من القائمة المنسدلة. يعرض جدول النتائج الكمية الفيزيائية نفسها بوحدات W/(m·K) و kW/(m·K) و J/(cm·s·°) و kcal/(m·h·°) و cal/(cm·s·°) و BTU/(ft·h·°F) و BTU/(in·h·°F). وتظهر قيمة النظام الدولي، أي الواط لكل متر-كلفن، مميَّزة في الأعلى.
شرح المعادلة
تعتمد الطريقة على مبدأ "التوحيد ثم التحجيم". أولاً، تُحوَّل القيمة المُدخَلة إلى وحدة النظام الدولي الأساسية بضربها في معامل التحويل إلى SI الخاص بها: \(\text{W}/(\text{m}\cdot\text{K})=1\)، و \(\text{kW}/(\text{m}\cdot\text{K})=1000\)، و \(\text{J}/(\text{cm}\cdot\text{s})=100\)، و \(\text{kcal}/(\text{m}\cdot\text{h})=1.163\)، و \(\text{cal}/(\text{cm}\cdot\text{s})=418.68\)، و \(\text{BTU}/(\text{ft}\cdot\text{h}\cdot°\text{F})=1.730735\)، و \(\text{BTU}/(\text{in}\cdot\text{h}\cdot°\text{F})=20.76882\). المعادلة الأساسية هي:
$$k_{\text{SI}} = \text{Conductivity} \times f \quad\left[\frac{\text{W}}{\text{m}\cdot\text{K}}\right]$$ثم تُضرب قيمة النظام الدولي في معامل التحويل من SI لكل وحدة هدف (وهو مقلوب معامل التحويل إليها) لملء الجدول. وبما أن فارق درجة حرارة قدره 1 كلفن يساوي 1 درجة مئوية و1.8 درجة فهرنهايت، فإن ما يهم هنا هو مقياس الدرجة فقط، لا الإزاحة (+32 أو +273.15).
مثال محلول
أدخل القيمة 50 بوحدة kcal/(m·h·°C). الخطوة 1: \(k_{\text{SI}} = 50 \times 1.163 = 58.15\ \text{W}/(\text{m}\cdot\text{K})\). الخطوة 2: \(\text{BTU}/(\text{ft}\cdot\text{h}\cdot°\text{F}) = 58.15 \times 0.577789 = 33.60\)، و \(\text{cal}/(\text{cm}\cdot\text{s}\cdot°\text{C}) = 58.15 \times 0.00238846 = 0.1389\). إذن فإن 50 kcal/(m·h·°C) تساوي تقريباً 58.15 W/(m·K).
الأسئلة الشائعة
أيُّ سعرة حرارية مستخدمة؟ هي سعرة الجدول الدولي البالغة 4.1868 جول، وتعطي المعاملات القياسية 0.859845 و0.00238846. أما السعرة الكيميائية الحرارية (4.184 جول) فتختلف بفارق طفيف.
هل يمكنني إدخال صفر أو قيمة سالبة؟ الصفر يتحول إلى صفر في كل الوحدات. أما القيم السالبة فتتحول رياضياً، لكنها بلا معنى فيزيائي للمواد الحقيقية.
لماذا تكون قيمة BTU للبوصة 12 ضعف قيمتها للقدم؟ لأن القدم الواحدة تساوي 12 بوصة، لذا يكون التدفق لكل بوصة أكبر باثني عشر مرة عند الموصلية نفسها.
