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熱導率

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熱導率(英語:Thermal conductivity)其符號為,是指材料傳導熱能的能力,或稱熱傳導率

單位為·-1·開爾文-1

定義

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熱導率為在單位時間內,每單位截面積所流過的熱量除以單位距離溫度變化量的負值。[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

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溫度

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熱導率會隨着溫度升高,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

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熱導率會隨着晶粒增大而增加。[4]

晶形

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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

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熱導率受雜質影響甚鉅。[4]

物質的熱導率

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物質 物質狀態 導熱率Wm-1K-1
石墨烯 固態 4400 ~ 5780
金剛石 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

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  1. ^ 度量衡單位及其所用之倍數、分數之名稱、定義及代號 (PDF). (原始內容存檔 (PDF)於2020-01-14). 
  2. ^ NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION:second law of thermodynamics. (原始內容存檔於2021-04-17). 
  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.