К теплофизическим свойствам твёрдых горючих ископаемых обычно относят удельную теплоёмкость, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности, коэффициент теплового расширения, а также теплоту сгорания.

С методами определения теплоты сгорания и зависимостью её величины от элементного состава и природы ТГИ мы познакомились в главе 17. В данной главе остановимся более подробно на других свойствах.

При взаимодействии ТГИ с тепловым полем происходит поглощение тепла, сопровождающееся повышением кинетической энергии молекул и атомов, что описывается ростом температуры. Коэффициент пропорциональности между изменением тепла dQ и температуры dT характеризует теплоёмкость вещества С = dQ/dT. На практике используют удельную величину теплоёмкости.

Удельной теплоёмкостью (С_р) называется количество теплоты, которое необходимо сообщить единице массы вещества, чтобы повысить его температуру на 1°С в определённом температурном интервале. Измеряется она в Дж/(кг?К).

С теплоёмкостью ТГИ связаны и другие их тепловые свойства – теплопроводность и температуропроводность. Коэффициент теплопро­водности характеризует проницаемость материала для теплового по­тока. Он численно равен количеству теплоты, переносимого через еди­ницу поверхности за единицу времени при единичном градиенте тем­пературы, и обозначается l (Вт/(м?К)). Чем больше коэффициент теплопроводности, тем скорее нагревается или охлаждается тело. Температуропроводностью называется физическая величина, характеризующая теплоинерционные свойства тел. Коэффициент температуропровод­ности численно равен скорости изменения температуры тела в процессе его нагрева или охлаждения при изменении градиента температуры, равном единице на единицу длины. Он обозначается буквой а (м²/с). Оба указанных коэффициента связаны соотношением:

а = l /d_a ? C_р, (23.1)

где C_р – удельная теплоёмкость материала, Дж/(кг ? К);

d_a – кажущаяся плотность материала, кг/м³.

Способность ТГИ изменять свои геометрические размеры при тепловом воздействии характеризуется коэффициентами линейного b и объёмного b_об расширения.

b = ∆L/L ? ∆T; b_об = ∆V/V ? ∆T. (23.2)

Тепловое расширение ТГИ характеризуется ярко выраженной анизотропией. Числовые значения коэффициентов линейного расширения в направлениях параллельно и перпендикулярно плоскостям напластования существенно отличаются по величине. С ростом степени метаморфизма наблюдается увеличение анизотропии теплового расширения. При этом средний коэффициент линейного расширения уменьшается.

Существующие методы определения тепловых свойств основаны на закономерностях стационарных и нестационарных тепловых потоком. Применение для оценки теплофизических свойств ТГИ методов, в которых используется стационарный тепловой поток, в большинстве случаев затруднено. Это объясняется длительностью опытов, возможностью возникновения эффекта миграции воды и паров, трудностью проведения опытов при высоких температурах в условиях смоло- и газовыделения.