热导率与电导率的关系PPT学习教案

1、会计学1热导率与电导率的关系热导率与电导率的关系2影响热导率的因素1.温度的影响在德拜温度以上：T0(1T) 3TT 在德拜温度以下：通常为负的常数0：绝对零度时的热导率T：绝对温度：常数T：绝对温度第1页/共15页3第2页/共15页42. 显微结构的影响（1）结晶构造的影响声子传导与晶格振动的非谐性有关。晶体结构愈复杂，晶格振动的非谐性程度愈大。格波受到的散射愈大，因此，声子平均自由程较小，热导率较低。如：镁铝尖晶石的热导率比Al2O3和MgO的热导率都低，莫来石的结构更复杂，其热导率比尖晶石还低得多。（2）各向异性晶体的热导率非等轴晶系的晶体热导率呈各向异性。温度升高时，不同方向的热导率差

2、异减小。因为温度升高，晶体结构的对称性提高。第3页/共15页5（3）多晶体与单晶体的热导率对于同一种物质，多晶体的热导率总是比单晶体小。因为多晶体中，晶粒尺寸小，晶界多，缺陷多，晶界处杂质也多，声子更易受到散射，其平均自由程要小得多，所以热导率小。温度愈高，差异愈大：晶界、缺陷、杂质在高温时对声子的阻碍作用更强；单晶的光子传导在高温时更明显。第4页/共15页6（4）非晶体的热导率非晶体具有“近程有序，长程无序”的结构。其声子平均自由程在不同温度上基本为常数，其值近似等于几个晶格的间距。第5页/共15页73. 化学组成的影响构成晶体的质点的大小、性质不同，其晶格振动状态不同，导致其热导率不同。一

3、般而言，质点的原子量愈小，密度愈小，杨氏模量愈大，德拜温度愈高，则热导率愈大。因此，轻元素的固体和结合能高的固体热导率较大。如：金刚石=1.710-2 W/(m K) Si=1.010-2 W/(m K) Ge=0.510-2 W/(m K)第6页/共15页8固溶体的形成同样降低热导率。在连续固溶体中，合金成分离纯金属愈远，导热率下降愈多。第7页/共15页94. 复相材料的热导率cddcdccddcd(1)12V21(1)1V21 分散相均匀地分散在连续相中：c：连续相热导率d：分散相热导率Vd：分散相体积分数第8页/共15页105.气孔的影响ddccddcds(1 Q)12V12Q(1 V

4、)2Q 1(1 Q)11 V2Q(1V )2Q 12(1 V )(1 p) 将气孔看作分散相：cporedd0, Q 很大s：固相的热导率p：气孔的体积分数在不改变结构状态的情况下，气孔率增大，总是使降低。多孔、泡沫硅酸盐、纤维制品、粉末和空心球状轻质陶瓷制品的保温原理。第9页/共15页11热导率的测定1.稳态测试（1）直接法21PLS(T -T ) 212121CG(t -t )LQLS(T -T )S(T -T ) P：电功率L：试样长度S：试样截面积T2、T1：温度C：比热容G：水流量t1、t2：入水、出水温度第10页/共15页12（2）比较法22xx标样标样待测待测x：从热端算起的等温

5、点的距离v 稳态测试热导率的关键问题是如何防止热损失。v 对于金属，也可以采用测定样品的电导率来估计 其热导率，精度约为10%。v 采用动态测试方法。将一热导率已知的材料做成一标样，待测试样做成与标样完全一样，同时将它们一端加热到一定温度，然后测出标样和待测试样上温度相同点的位置x，则热导率可按下式计算：第11页/共15页132.动态测试测量试样温度随时间的变化率，从而直接得到导温系数，在已知材料比热容后，算出热导率。adc12221.37LatL：试样厚度 ：试样背面温度达到其最大 值一半时所需要的时间。12t（激光热导仪法）第12页/共15页14激光热导仪法测热导率较稳态法快，试样简单，高温难熔金属及粉末冶金材料都可测试。由于加热时间极短，往往热损失可以忽略，精度可达3%。对所用电子设备要求较高；当热损失不