什么叫熱導(dǎo)率?它與物質(zhì)的哪些屬性相關(guān)?
物體直接傳導(dǎo)熱量的能力稱為熱傳導(dǎo)率或熱導(dǎo)率,又稱導(dǎo)熱系數(shù)。它是物質(zhì)導(dǎo)熱能力的量度,符號為 λ或K。按傅里葉定律,熱導(dǎo)率定義為單位截面、單位長度的物質(zhì)在單位溫差下和單位時(shí)間內(nèi)直接傳導(dǎo)的熱量,國際標(biāo)準(zhǔn)單位為瓦特/米.開(W/m.K)。
如沒有熱能損失,對于一個(gè)對邊平行的塊形材料,依傅里葉定律有如下公式:
E/t=λ*A*(θ2-θ1)/ l
式中:E是時(shí)間t內(nèi)所傳能量,A為截面積,l為長度
θ2和θ1分別為兩截面溫度。
在一般情況下有:
dE/dt=-λ*A*dθ/dl
熱導(dǎo)率λ很大的物體是優(yōu)良的熱導(dǎo)體,而熱導(dǎo)率小的是熱的**導(dǎo)體或?yàn)闊峤^緣體。
各種物質(zhì)的熱導(dǎo)率數(shù)值主要靠實(shí)驗(yàn)測定,其理論估算是近代物理和物理化學(xué)中一個(gè)活躍的課題。
熱導(dǎo)率一般與壓力關(guān)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(dǎo)率隨溫度的升高而降低,但水例外;非金屬和氣體的熱導(dǎo)率隨溫度的升高而增大;晶體冷卻時(shí),它的熱導(dǎo)率增加極快。若物質(zhì)各部分之間溫度差不是很大時(shí),在實(shí)用上對整個(gè)物質(zhì)可視λ 為一常數(shù)。傳熱計(jì)算時(shí)通常取用物料平均溫度下的熱導(dǎo)率值。
此外,固態(tài)物料的熱導(dǎo)率還與它的含濕量、結(jié)構(gòu)和孔隙度有關(guān)。一般含濕量大的物料熱導(dǎo)率大。如干磚的熱導(dǎo)率約為0.27(W/m.K)而濕磚熱導(dǎo)率為0.87(W/m.K)。物質(zhì)的密度大,其熱導(dǎo)率通常也較大。 金屬含雜質(zhì)時(shí)熱導(dǎo)率降低,合金的熱導(dǎo)率比純金屬低。
各類物質(zhì)熱導(dǎo)率(W/m.K)值的大致范圍是:純金屬為12~419,合金為12~120,絕熱材料為0.03~0.17,液體為0.07~0.7,氣體為0.006~0.6(1個(gè)大氣壓下)。