水的导热性质在不同温度下表现出一定的规律。
通常,液体的热传导系数会随着温度的上升而逐渐减小。
这是由于随着温度的升高,液体的密度会降低,这在水的导热过程中起到了关键作用。
在我们日常的常温范围内,即约20-25摄氏度,水的导热系数大致在0.5至0.7瓦特/米·开尔文之间。
这个数值表明,水在这个温度区间内的热量传递相对较慢。
然而,当温度偏离这个范围,比如冷却或加热到极端条件,水的导热系数可能会有所变化。
因此,理解温度对水导热系数的影响对于许多科学应用,如热交换器设计或冷却系统优化,都是非常重要的。
导热系数是什么?
熟铁:61W/m·K 铸铁:48W/m·K
在所有固体中,金属是最好的导热体。
纯金属的导热系数一般随温度升高而降低。
而金属的纯度对导热系数影响很大,如含碳为1%的普通碳钢的导热系数为45W/m ·K ,不锈钢的导热系数仅为16 W/m ·K 。
固体是由自由电子和原子组成的,原子又被约束在规律排列的晶格中。
相应的,热能的传输是由两种作用实现的:自由电子的迁移和晶格的振动波。
当视为准粒子现象时,晶格振动子称为声子。
纯金属中,电子对导热贡献最大,而在非导体中,声子的贡献起主要作用。
扩展资料:
液体的导热:
液体分成金属液体和非金属液体两类,前者导热系数较高,后者较低。
在非金属液体中,水的导热系数最大,除去水和甘油外,绝大多数液体的导热系数随温度升高而略有减小。
一般来说,溶液的导热系数低于纯液体的导热系数。
气体的导热:
气体的导热系数随温度升高而增大。
在通常的压力范围内,其导热系数随压力变化很小,只有在压力大于kN/m2,或压力小于2.67 kN/m2(20mmHg)时,导热系数才随压力的增加而加大。
故工程计算中常可忽略压力对气体导热系数的影响。
气体的导热系数很小,故对导热不利,但对保温有利。
土壤的导热性、导热系数及热扩散系数
热扩散系数是反映温度不均匀的物体中温度均匀化速度的物理量。
土壤在吸热期间,热量由地表传入深层,在散热期间,深层的热量又会传向地表,这种热量在土层间传递、交换的性能称为土壤的导热性。
土壤的导热性用导热系数(导热率)和热扩散系数(热扩散率)来表示。
土壤的导热系数(λ)
单位温度梯度下单位时间内通过单位面积土体的热量称为导热系数,单位为W/(m·℃),它是表示土壤导热能力的指标。
水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动在公式中,λ为导热系数;Q 为热量(kJ);为温度梯度(℃/m);ΔF 为面积(m2 );t 为时间(h)。
表明导热系数的实质为,当温度梯度为1℃/m时,每小时通过1 m2面积土体上的热量。
土壤的导热系数是干容重、含水(冰)率和温度的函数,并与土的矿物成分和结构构造有关。
物理意义
以物体受热升温的情况为例来分析。
在物体受热升温的非稳态导热过程中,进入物体的热量沿途不断地被吸收而使局部温度升高,在此过程持续到物体内部各点温度全部扯平为止。
由热扩散率的定义α=λ/ρc 可知:
(1) 物体的导热系数λ越大,在相同的温度梯度下可以传导更多的热量。
(2) 分母ρc是单位体积的物体温度升高1℃所需的热量。
ρc 越小,温度升高1℃所吸收的热量越小,可以剩下更多热量继续向物体内部传递,能使物体各点的温度更快地随界面温度的升高而升高。
热扩散率α是λ与1/ρc两个因子的结合。
α越大,表示物体内部温度扯平的能力越大,因此而有热扩散率的名称。
这种物理上的意义还可以从另一个角度来加以说明,即从温度的角度看,α越大,材料中温度变化传播的越迅速。
可见α也是材料传播温度变化能力大小的指标,因而有导温系数之称。