熱導率,又稱"導熱系數(shù)"。是物質導熱能力的量度。符號為λ或K。
英文:coefficient of thermal conductivity
是當溫度垂直向下梯度為1℃/m時,單位時間內通過單位水平截面積所傳遞的熱量。
其具體定義為:在物體內垂直于導熱方向取兩個相距1米,面積為1平方米的平行平面,若兩個平面的溫度相差1K,則在1秒內從個平面?zhèn)鲗е亮韨€平面的熱量就規(guī)定為該物質的熱導率,其單位為瓦·米-1·開-1(W·m-1·K-1)。
如沒有熱能損失,對于個對邊平行的塊形材料,則有
E/t=λA(θ2-θ1)/ι
式中E是在時間t內所傳遞的能量,A為截面積,ι為長度,θ2和θ1分別為兩個截面的溫度。在般情況下有:
dE/dt=-λAdθ/dι
定義
又稱導熱系數(shù),反映物質的熱傳導能力,按傅立葉定律(見熱傳導),其定義為單位溫度梯度(在1m長度內溫度降低1K)在單位時間內經單位導熱面所傳遞的熱量。
熱導率λ很大的物體是優(yōu)良的熱導體;而熱導率小的是熱的不良導體或為熱緣體。λ值受溫度影響,隨溫度增而稍有增加。若物質各之間溫度差不很大時,在實用上對整個物質可視λ為常數(shù)。晶體冷卻時,它的熱導率增加快。
各種物質的熱導率數(shù)值主要靠實驗測定,其理論估算是近代物理和物理化學中個活躍的課題。熱導率般與壓力關系不大,但受溫度的影響很大。純金屬和大多數(shù)液體的熱導率隨溫度的升而降低,但水例外;非金屬和氣體的熱導率隨溫度的升而增大。傳熱計算時通常取用物料平均溫度下的數(shù)值。此外,固態(tài)物料的熱導率還與它的含濕量、結構和孔隙度有關。般含濕量大的物料熱導率大。如干磚的熱導率約為0.27W/(m·K)而濕磚熱導率為0.87W/(m·K)。物質的密度大,其熱導率通常也較大。金屬含雜質時熱導率降低,合金的熱導率比純金屬低。各類物質的熱導率〔W/(m·K)〕的大致范圍是:金屬為50~415,合金為12~120,熱材料為0.03~0.17,液體為0.17~0.7,氣體為0.007~0.17,碳納米管達1000以上。鉆石的熱導率在已知礦物中。
研究方法
通常,物質的導熱系數(shù)可以通過理論和實驗兩種方式來獲得。
理論上,從物質微觀結構出發(fā),以量子力學和統(tǒng)計力學為基礎,通過研究物質的導熱機理,建立導熱的物理模型,經過復雜的數(shù)學分析和計算可以獲得熱導率。但由于理論的適用性受到限制,而且隨著新材料的快速增多,人們迄今仍尚未找到且適用于范圍廣泛的理論方程,因此對于熱導率實驗測試方法和 的探索,仍是物質熱導率數(shù)據的主要來源。
材料的熱導率是研究材料物理性能的個重要參數(shù)標,在航空、原子能、建筑材料,非金屬材料等業(yè) 都要求對有關材料的熱導率,行預測或實際測定。本儀器適用于耐火保溫、陶瓷纖維、氈、紡織物、板、磚等材料在不同溫度下導熱系數(shù)的測試。符合標準YB/T 4130-2005耐火材料 導熱系數(shù)試驗方法(水流量平板法),GB/T 17911耐火陶瓷纖維制品 導熱系數(shù)實驗方法等。廣泛應用在大中院校,科研單位,質檢 和 廠的材料分析檢測。