Температурные волны

Температу́рные волны

Периодические изменения распределения температуры в среде, связанные с периодическими колебаниями плотности потоков теплоты, поступающих в среду (с переменностью источников теплоты). Т. в. испытывают сильное затухание при распространении, для них характерна значительная дисперсия, то есть зависимость скорости от частоты. Обычно коэффициент затухания Т. в. приближённо равен 2π/λ, где λ — длина волны. Для монохроматической плоской Т. в., распространяющейся вдоль теплоизолированного стержня постоянного поперечного сечения, λ связана с периодом колебаний τ и коэффициентом температуропроводности (См. Температуропроводность) χ соотношением: ; при этом скорость υ перемещения гребней волны равна . Таким образом, чем меньше период колебаний (меньше длина волны), тем Т. в. быстрее распространяются и затухают на меньших расстояниях. Глубина проникновения плоской Т. в., определяемая как расстояние, на котором колебания температуры уменьшаются в е — 2,7 раза, равна , то есть чем меньше период, тем меньше глубина проникновения. Например, глубина проникновения в почву суточных колебаний температуры почти в 20 раз меньше глубины проникновения сезонных колебаний. В технике Т. в. учитывают при расчётах теплопроводности стен зданий, защитной внутренней облицовки печей, блоков двигателей внутреннего сгорания и т. д. В физике изучение Т. в. является одним из методов определения температуропроводности, теплоёмкости и др. тепловых характеристик материалов. Метод Т. в. особенно удобен для измерения характеристик чистых веществ при низких температурах.

Лит.: Карлслоу Г. С., Егер Д., Теплопроводность твердых тел, пер, с англ., М., 1964.

И. П. Крылов.