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1、金属材料 成分比(%) 热传导率 银 100 1.000 无氧铜 100 0.952 金 100 0.690 铝合金 100 0.531 73 黄铜 70Cu-30Zn 0.289 镍 100 0.1985%磷青铜 95Cu-5Sn 0.194锡 100 0.1608%磷青铜 92Cu-8Sn 0.149铅 100 0.083最佳答案 - 由提问者 1 年前选出热传导(导热)依靠分子、原子、离子、自由电子等微观粒子的热运动而实现的热量传递称为热传导，简称导热。导热可发生在固体中，也可发生在液体和气体中，但它们的导热机理各不相同。气体热传导是由作不规则热运动的气体分子相互碰撞的结果。物理学指出，
2、温度代表着分子的动能，高温区的分子运动速度比低温区的大，能量高的分子与能量低的分子相互碰撞的结果，热量就由高温处传到低温处；液体热传导的机理与气体类似，但由于液体分子间距较小，分子力场对分子碰撞过程中的能量交换影响很大，故变得更加复杂些；固体以两种方式传导热能：自由电子的迁移和晶格振动。对于良好的导电体，由于有较高浓度的自由电子在其晶格结构间运动，则当存在温度差时，自由电子的流动可将热量由高温区快速移向低温区，这就是良好的导电体往往是良好的导热体的原因，当金属中含有杂质时，例如合金，由于自由电子浓度降低，则其导热性能也将大大下降；而在非导电的固体中，热传导是通过晶格结构的振动来实现的，通常通过
3、晶格振动传递能量的速率要比通过自由电子传递能量的速率小。描述热传导现象的物理定律为傅立叶定律（Fouriers Law），其数学表达式为（5-1） 式中 q热传导速率，W；S与热传导方向垂直的传热面（等温面）面积，m2；k物质的导热系数，W/( m .oC）；温度梯度，/m。式(5-1)中的负号表示热传导服从热力学第二定律，即热通量 的方向与温度梯度 的方向相反，也即热量朝着温度下降的方向传递。2导热系数式(5-1)可改写为（5-2） 上式即为导热系数的定义式，该式表明，导热系数在数值上等于单位温度梯度下的热通量。导热系数 k 表征了物质导热能力的大小，是物质的基本物理性质之一。导热系数的大小
4、和物质的形态、组成、密度、温度及压力等有关。（1）气体的导热系数与液体和固体相比，气体的导热系数最小，对热传导不利，但却有利于保温、绝热。工业上所使用的保温材料，如玻璃棉等，就是因为其空隙中有气体，所以其导热系数较小，适用于保温隔热。单原子稀薄气体的导热系数可根据气体分子运动理论计算，即（5-3） 式中， 为玻尔兹曼常数，T 为气体的热力学温度，M 为摩尔质量，d 为分子直径。上式表明，k 与压力无关，随温度的升高而增大。这与实验结果甚为吻合，事实上，在相当大的压力范围内，气体的导热系数随压力的变化很小，可以忽略不计，仅当气体压力很高（大于 200MPa）或很低（低于 2.7kPa）时，才考虑
5、压力的影响，此时导热系数随压力升高而增大。对于多原子气体的导热系数，由于其分子能量的复杂性，目前仅对除 H2 之外的双原子气体有较好的半经验计算公式，其余大都依靠实验方法测定。常压下气体混合物的导热系数可用下式估算（5-4） 式中 yi气体混合物中 i 组分的摩尔分数；Mi气体混合物中 i 组分的摩尔质量，kg/kmol。（2）液体的导热系数由于液体分子间相互作用的复杂性，液体导热系数的理论推导比较困难，目前主要依靠实验方法测定。液体可分为金属液体（液态金属）和非金属液体。大多数金属液体的导热系数均随温度的升高而降低。在非金属液体中，水的导热系数最大。除水和甘油外，大多数非金属液体的导热系数亦
6、随温度的升高而降低。液体的导热系数基本上与压力无关。（3）固体的导热系数在所有固体中，金属是最好的导热体，大多数纯金属的导热系数随温度升高而降低。导热系数与电导率密切相关，纯金属的导热系数 k与电导率 ke 可近似关联如下，即（5-5） 此即著名的魏德曼（Wiedeman）-弗兰兹（Franz）方程。式中，k 为导热系数，ke 为电导率，L 为洛伦兹(Lorvenz)数。式(5-5)的重要性在于建立了导热系数与电导率之间的定量关系，它表明，良好的电导体必然是良好的导热体，反之亦然。金属的纯度对导热系数影响很大，合金的导热系数比纯金属要低。非金属的建筑材料或绝热材料的导热系数与温度、组成及结构的
7、紧密程度有关，一般 k 值随密度增加而增大，亦随温度升高而增大。对大多数均质固体，其 k 值与温度近似呈线性关系，即（5-6） 式中 k固体在 t oC 时的导热系数，W/( m.oC）；k0固体在 0 oC 时的导热系数，W/( m.oC）；b温度系数，对大多数金属材料，b 为负值；而对大多数非金属材料，b 为正值；对理想气体， ，1/K。应予指出，在热传导过程中，由于物体内不同位置的温度各不相同，故导热系数也有所不同，但可以证明（参见例 5-1），在进行热传导计算时，只要导热系数随温度呈线性关系，则可以取固体两侧面温度下 k 的算术平均值或两侧面算术平均温度下的 k 作为物体的平均导热系数。在以后的热传导计算中，一般都采用平均导热系数。工程计算中常见物质的导热系数可从有关手册中查取。
