熱導率

(重定向自热导率

热导率(英語:Thermal conductivity)其符號為,是指材料传导热能的能力,或称热传导率

單位為·公尺-1克尔文-1

定義编辑

热导率为在单位时间内,每单位截面积所流过的热量除以单位距离温度变化量的负值。[1]

傅立葉定律

 

其中 熱通量密度,為向量;  是熱導率; 溫度梯度,為向量。


若給定兩物質,其座標分別為  ,其溫度分別為  ,且 

則可將等式轉換為:

 

根據熱力學第二定律,熱量由高溫物體向低溫物體傳遞[2],所以在此處 <0,則可推知 >0[3]

影響因子编辑

溫度编辑

熱導率會隨著溫度升高,並且可以在一特定溫度範圍內維持在最大值,然而溫度一旦超過此一範圍,熱導率會快速衰減至最小值,此時溫度則接近該物質熔點。[4]

晶粒大小编辑

熱導率會隨著晶粒增大而增加。[4]

晶形编辑

除了立方晶系(cubic system)的物質,多數物質之熱導率具有非均向性(anisotropy)。[4]

化學組成编辑

熱導率受雜質影響甚鉅。[4]

物質的熱導率编辑

物質 物質狀態 導熱率Wm-1K-1
石墨烯 固態 (4840±440) ~ (5300±480)
金刚石 固態 900 ~ 2320
固態 420
固態 401
黃金 固態 318
固態 237
固態 70
固態 80
固態 60
固態 35
液態 8.34
固態 2
陶瓷 固態 1.22
玻璃 固態 1.1
液態 0.6
聚乙烯 固態 0.3
尼龍 固態 0.2
石蠟油 液態 0.2
石棉 固態 0.2
聚苯乙烯 固態 0.033
軟木塞 固態 0.50
採用在標準狀況下的數據。對於氣體,值是對應於cp

參考資料编辑

  1. ^ 度量衡單位及其所用之倍數、分數之名稱、定義及代號 (PDF). 
  2. ^ NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION:second law of thermodynamics. 
  3. ^ Bird, R. Byron; Stewart, Warren E.; Lightfoot, Edwin N. Transport Phenomena. John Wiley & Sons, Inc. December 2006: P.266. ISBN 978-0-470-11539-8. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 Liu, Peisheng; Chen, Guo-Feng. Porous Materials:Processing and Applications. Butterworth-Heinemann. 26th August 2014. ISBN 9780124077881.