热导率是否有类似的术语导电性与之不同的是,它与热量的流动不同当前的在后一种情况下。它指的是一种物质在没有整体运动的情况下将热量从一个点传递到另一个点的能力热导率它的导热性就越好。
让我们考虑一端温度为T的一块材料1和其他在T2。对于T1> T2,热量从T流出1结束T2结束,则单位时间内流过单位面积的热流密度(J)为-
在那里,
K是热导率单位是焦耳/米秒- k或瓦/米- k。
一般来说,固体中的传热有两个组成部分
- 晶格导电
- 电子传导
固体中有两种类型的热传导,但取决于材料的类型,其中一种占主导地位。
对于绝缘材料来说,晶格传导有助于热传导。这主要是由于绝缘体电子被它们的母原子紧紧地束缚着,自由电子不存在。因此,热通过振动从一端传递到另一端原子固定在晶格结构中。显然,绝缘体是不好的导热体,因为它们缺乏自由电子而没有足够的传热能力。
然而,对于金属来说,我们有大量的自由电子,因此热传导主要是由于电子传导。金属的自由电子可以自由地在固体中移动,并且与绝缘体相比,以非常高的速度传递热能。由于这一点,金属具有高导热性。人们还观察到,在各种金属中,电性最好导体也表现出最好的导热性。由于导电性和导热性都取决于自由电子,合金等因素会影响这两种性能。
金属导热系数变化从15 - 450 W/mK在300K。
魏德曼弗朗兹定律
魏德曼弗朗兹定律金属的导热性和导电性与温度的关系是基本的。它表示导热系数K和导电性 与试样的温度成正比。魏德曼和弗朗茨在1853年的实验数据的基础上确立了这个比率 在恒定温度下是恒定的。
1882年,丹麦物理学家洛伦兹证明了这种关系
变化与绝对温度T成正比。
式中,T =温度
这个定律基本上是说,随着温度的升高,金属的导热性增加,而导电性降低。我们知道金属的两种性质都取决于自由电子。温度的升高会增加自由电子的平均速度,从而增加热能的传递。另一方面,电子速度的增加也增加了自由电子与晶格离子的碰撞次数,从而有助于电性的增加电阻率或减少导电性。
然而,这部法律也有一定的局限性。这种比例关系并非对所有温度范围都成立。它只适用于非常高的温度和非常低的温度。某些金属如铍、纯银等也不遵循这一定律。