Question

材料传热能力主要与什么因素有关

Answer 1

导热性指材料传递热量的能力。材料的导热能力用导热系数表示。导热系数的物理意义为：在稳定传热条件下，当材料层单位厚度内的温差为1℃时，在1h内通过1m2表面积的热量。材料导热系数越大，导热性能越好。

Answer 2

1、与材料性质有关。
导热是依靠材料中的电子、原子、分子和晶格热运动来传递热量。但材料性质不同，其主要导热机理不同，效果也不一样。一般来说，金属的热导率大于非金属，纯金属热导率大于合金。物质三态中，固态热导率最大，液态次之，气态最小。
例如：标准大气压下0℃时的冰、水和水蒸气的热导率分别为2.22W/（m·K）、0.55W/（m・K）和0.183W/（m・K）。
2、与金属的自由电子热运动有关。
金属导热主要依靠自由电子的热运动，导电性能好的金属材料其热导率也大。金属热导率范围在2.3~420W/（m・K），银是420W/（m·K）。
但纯金属内加入其他元素成为合金后，由于这些元素的嵌入，严重阻碍自由电子的运动，使热导率大大下降。例如纯铜的λ=398W/（m・K），加人30%的锌后纯铜变成黄铜，λ仅为109W（m・K）。
3、与非金属的晶格结构有关。
非金属材料导热主要依靠晶格结构振动产生弹性波的方式来传递能量。物理学中称它为声子传递能量。

温度升高时，纯金属内电子和晶格热运动都同时加剧，结果使在纯金属导热过程中起主要作用的自由电子定向穿梭运动受阻。因此随着温度的升高，纯金属热导率反而减小。
非金属导热主要是依靠原子、分子和晶格的振动，温度升高、振动加剧，热导率跟着升自高。气体导热主要依靠分子热运动，温度升高，热运动加快，热导率随之上升。
由上可知，热导率是温度的函数。如图所示给出了一些材料热导率与温度的关系趋势。这一关系一般可近似表达为：λ=λ0（1+bt）。
其中λ0为0℃时的热导率值，W/（m·K）；b为热导率与温度关系比例系数，b>0时热导率随温度升高而增大，b<0时热导率随温度升高而减小，b=0时热导率是常数，t为摄氏温度。