热导率
定義
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。
由傅立葉定律:

其中
熱通量密度,為向量;
是熱導率;
是溫度梯度,為向量。
若給定兩物質,其座標分別為
與
,其溫度分別為
與
,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,所以在此處
<0,則可推知
>0
影響因子
溫度
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。
晶粒大小
熱導率會隨著晶粒增大而增加。
晶形
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)。
化學組成
熱導率受雜質影響甚鉅。
溫度
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。
晶粒大小
熱導率會隨著晶粒增大而增加。
晶形
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)。
化學組成
熱導率受雜質影響甚鉅。
物質的熱導率
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 |
銀 | 固態 | 420 |
銅 | 固態 | 401 |
黃金 | 固態 | 318 |
鋁 | 固態 | 237 |
鉑 | 固態 | 70 |
鐵 | 固態 | 80 |
鋼 | 固態 | 60 |
鉛 | 固態 | 35 |
汞 | 液態 | 8.34 |
冰 | 固態 | 2 |
陶瓷 | 固態 | 1.22 |
玻璃 | 固態 | 1.1 |
水 | 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
- (PDF).
- .
- Bird, R. Byron; Stewart, Warren E.; Lightfoot, Edwin N. . John Wiley & Sons, Inc. December 2006: P.266. ISBN 978-0-470-11539-8.
- Liu, Peisheng; Chen, Guo-Feng. . Butterworth-Heinemann. 26th August 2014. ISBN 9780124077881.