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热导

热导是一种物理量,其值为单位时间内透过某种材料的热量除以材料两表面间的温度差,类似于电学中的电导,单位为瓦每摄氏度即W/K。

热导率

热导率,又称“导热系数”。[1]是物质导热能力的量度。符号为λ或K。

英文:coefficient of thermal conductivity

是指当温度垂直向下梯度为1℃/m时,单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量。

其具体定义为:在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米,面积为1平方米的平行平面,若两个平面的温度相差1K,则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率,其单位为瓦特·米-1·开-1(W·m-1·K-1)。

如没有热能损失,对于一个对边平行的块形材料,则有

E/t=λA(θ2-θ1)/ι

式中E是在时间t内所传递的能量,A为截面积,ι为长度,θ2和θ1分别为两个截面的温度。在一般情况下有:

dE/dt=-λAdθ/dι

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又称导热系数,反映物质的热传导能力,按傅立叶定律(见热传导),其定义为单位温度梯度(在1m长度内温度降低1K)在单位时间内经单位导热面所传递的热量。

热导率λ很大的物体是优良的热导体;而热导率小的是热的不良导体或为热绝缘体。λ值受温度影响,随温度增高而稍有增加。若物质各部之间温度差不很大时,在实用上对整个物质可视λ为一常数。晶体冷却时,它的热导率增加极快。

各种物质的热导率数值主要靠实验测定,其理论估算是近代物理和物理化学中一个活跃的课题。热导率一般与压力关系不大,但受温度的影响很大。纯金属和大多数液体的热导率随温度的升高而降低,但水例外;非金属和气体的热导率殃微墓担随温度的升高而增大。传热计算时通常取用物料平均温度下的数值。此外,固态物料的热导率还与它的含湿量、结构和孔隙度有关。一般含湿量大的物料热导率大。如干砖的热导率约为0.27W/(m·K)而湿砖热导率为0.87W/(m·K)。物质的密度大,其热导率通常也较大。金属含杂质时热导率降低,合金的热导率比纯金属低。各类物质的热导率〔W/(m·K)〕的大致范围是:金属为50~415,合金为12~120,绝热材料为0.03~0.17,液体为0.17~永整婶0.7,气体为0.007~0.17,碳纳米管高达1000以上。钻石的热导率在已知矿物中最高。

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通常,物质的导热系数可以通过理论和实验两种方式来获得。

理论上,从物质微观结构出发,以量子力学和统计力学为基础,通过研究物质的导热机理,建立导束谅糠热的物理模民府愉型,经过复杂的数学分析和计算纹估店可以获得热导率。但由于理论的适用性受到限制,而且随着新材料的快速增多,人们迄今仍尚未找到足够精确且适用于范围广泛的理论方程,因此对于热导率实验测试方法和技术的探索,仍是物质热导率数据的主要来源  。

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物质 状态 导热率(W/mK)

石墨烯 固态 (4840±440)-(5300±480)

金刚石 固态 900-2320

碳纳米管纸 固态 450-800

银 固态 420

铜 固态 401

金 固态 318

铝 固态 237

铂 固态 70

铁 固态 60

钢 固态 60

铅 固态 35

汞 液态 8.34

冰 固态 2

陶瓷 固态 1.22

玻璃 固态 1.1

水 液态 0.6

聚乙烯 固态 0.3

尼龙 固态 0.2

石蜡油 液态 0.2

石棉 固态 0.2

聚苯乙烯 固态 0.08

软木塞 固态 0.05

采用在标准状况下的数据。对于气体,值是对应于cp。



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