不同物质导热系数各不相同;相同物质的导热系数与其的结构、密度、湿度、温度、压力等因素有关。
同一物质的含水率低、温度较低时,导热系数较小。
一般来说,固体的热导率比液体的大,而液体的又要比气体的大。
这种差异很大程度上是由于这两种状态分子间距不同所导致。
工程计算上用的系数值都是由专门试验测定出来的。
随着温度的升高或含湿量的增大,所测5种典型建筑材料的导热系数都呈增大的趋势。
下面从微观机理上对此加以分析。
对多孔材料而言,当其受潮后,液态水会替代微孔中原有的空气;而在常温常压下,液态水的导热系数(约为0.59W/(m·K))远大于空气的导热系数(约为0.026W/(m·K)),因此,含湿材料的导热系数会大于干燥材料的导热系数,且含湿量越高,导热系数也越大。
若在低温下水分凝结成冰,由于冰的导热系数高达2.2W/(m·K)),因此材料整体的导热系数也将增大。
与受潮带来的影响不同,温度升高会引起分子热运动的加快,促进固体骨架的导热及孔隙内流体的对流传热。
此外,孔壁之间的辐射换热也会因为温度的升高而加强。
若材料含湿,则温度梯度还可能造成重要影响:温度梯度将形成蒸汽压梯度,使水蒸气从高温侧向低温侧迁移;在特定条件下,水蒸气可能在低温侧发生冷凝,形成的液态水又将在毛细压力的驱动下从低温侧向高温侧迁移。
如此循环往复,类似于热管的强化换热作用,使材料表现出来的导热系数明显增大。
导热的基本定律
导热现象所遵循的基本规律已经总结为傅里叶定律,其文字叙述是:单位时间内通过单位面积所传递的热流,正比与当地垂直方向上温度变化率,热流传递的方向与温度升高的方向相反。
用热流密度q表示为:傅里叶定律指出,导热热流量Q的大小取决于物体中沿程导热热流量传递方向上的温度变化率dt/dx的大小、热量通过的物体面积A、表征材料导热能力的物性参数(导热系数、热导率λ)。
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。