为什么导热系数越大的材料,测量结果越大?

如题所述

误差分析:

(1)不良导体的厚度:

因为太厚热量传递并达到平衡需要的时间就会更长;太薄厚度测量的相对偏差占比就会偏大,从而造成的测量误差更大。例如:假设测量误差为0.1mm;则对于1mm厚度的样品,其测量误差占比为10%,而对于厚度为1厘米的样品,则测量误差占比只有0.1%。

(2)漏热损失:

由于边界漏热的存在和非一维导热,真正到达样品另一面的热量肯定到不了,而在计算的时候又是将这个热量全部带入分子求得结果,所以通常测量结果会容易偏大,导热系数越大的材料,这种偏差就会越大,此外还有其他误差来源,如温度测量误差,厚度测量误差,面积测量误差等。

理论上,从物质微观结构出发,以量子力学和统计力学为基础,通过研究物质的导热机理,建立导热的物理模型,经过复杂的数学分析和计算可以获得导热系数。

但由于理论的适用性受到限制,而且随着新材料的快速增多,人们迄今仍尚未找到足够精确且适用于范围广泛的理论方程,因此对于导热系数实验测试方法和技术的探索,仍是物质导热系数数据的主要来源。

扩展资料

导热系数的影响因素:

不同物质导热系数各不相同;相同物质的导热系数与其的结构、密度、湿度、温度、压力等因素有关。同一物质的含水率低、温度较低时,导热系数较小。一般来说,固体的热导率比液体的大,而液体的又要比气体的大。

这种差异很大程度上是由于这两种状态分子间距不同所导致。现在工程计算上用的系数值都是由专门试验测定出来的。

随着温度的升高或含湿量的增大,所测5种典型建筑材料的导热系数都呈增大的趋势。下面从微观机理上对此加以分析。

对多孔材料而言,当其受潮后,液态水会替代微孔中原有的空气;而在常温常压下,液态水的导热系数(约为0.59W/(m·K))远大于空气的导热系数(约为0.026W/(m·K)),因此,含湿材料的导热系数会大于干燥材料的导热系数,且含湿量越高,导热系数也越大。

若在低温下水分凝结成冰,由于冰的导热系数高达2.2W/(m·K)),因此材料整体的导热系数也将增大。

与受潮带来的影响不同,温度升高会引起分子热运动的加快,促进固体骨架的导热及孔隙内流体的对流传热。此外,孔壁之间的辐射换热也会因为温度的升高而加强。

若材料含湿,则温度梯度还可能造成重要影响:温度梯度将形成蒸汽压梯度,使水蒸气从高温侧向低温侧迁移;在特定条件下,水蒸气可能在低温侧发生冷凝,形成的液态水又将在毛细压力的驱动下从低温侧向高温侧迁移。

如此循环往复,类似于热管的强化换热作用,使材料表现出来的导热系数明显增大。

参考资料来源:百度百科-导热系数

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