物理学中的导热系数是什么？

热传导现象是两个物体直接接触而没有任何物质交换或与其交换的能量以热的形式传递。在这种情况下，能量从温度较高的一个身体或身体区域传递到温度较低的身体或区域。决定传热参数的物理特性是热导率。什么是热导率，它在物理学中是如何描述的？本文将回答这些问题。

导热系数的一般概念及其性质

如果简单地回答物理学中什么是热导率的问题，那么应该说两个物体或同一物体的不同区域之间的传热是粒子之间的内部能量交换过程，组成身体（分子、原子、电子和离子）。内能本身由两个重要部分组成：动能和势能。

从这个性质来看物理学中的导热系数是什么价值观？在微观层面上，材料的导热能力取决于它们的微观结构。例如，对于液体和气体，这种物理过程是由于分子之间的混沌碰撞而发生的；在固体中，传递热量的主要份额落在自由电子（在金属系统中）或声子（非金属物质）之间的能量交换上)，这是晶格的机械振动。

导热系数的数学表示

让我们从数学的角度来回答什么是导热系数的问题。如果我们取一个均质体，那么通过它在给定方向上传递的热量将与垂直于传热方向的表面积、材料本身的热导率和两端的温差成正比。身体，也会和身体的厚度成反比。

结果是公式：Q/t=kA(T₂-T₁)/x，这里是Q/t - 在时间 t 内通过身体传递的热量（能量），k - 制造所考虑身体的材料的导热系数，A - 身体的横截面积，T₂ -T ₁ - 车身末端的温差，与T₂>T_{1, x - 传递热量 Q 的物体厚度。}

传递热能的方法

考虑到什么是材料的导热性问题，我们应该提到可能的传热方法。热能可以在不同的物体之间传递，使用以下流程：

电导率-这个过程没有物质转移；
对流--传热与物质本身的运动直接相关；
辐射--由于电磁辐射，即借助光子进行传热。

为了通过传导或对流过程传递热量，不同物体之间必须直接接触，不同的是在传导过程中没有物质的宏观运动，而是在传导过程中对流这种运动是存在的。请注意，所有传热过程都会发生微观运动。

在几十摄氏度的常温下，可以说对流和传导占了大部分热量的传递，辐射过程中传递的能量可以忽略不计。然而，在几十万开尔文的温度下，辐射开始在热传递过程中起主要作用，因为以这种方式传递的能量 Q 与绝对温度的 4 次方成比例增加，即 ~ T ⁴。例如，我们的太阳通过辐射损失了大部分能量。

固体的导热系数

由于固体中的每个分子或原子都处于某个位置并且不能离开它，因此不可能通过对流传递热量，唯一可能的过程是电导率。随着体温的升高，其组成粒子的动能增加，每个分子或原子开始更强烈地振荡。这个过程导致它们与相邻的分子或原子发生碰撞，由于这种碰撞，动能从一个粒子转移到另一个粒子，直到身体的所有粒子都被这个过程覆盖。

由于所描述的微观机制，当金属棒的一端被加热时，一段时间后整个棒的温度会变得均匀。

热量在不同的固体材料中传递不均等。因此，有些材料具有良好的导热性。它们可以轻松快速地通过自身传导热量。但也有不良的导热体或绝缘体，很少或根本没有热量可以通过。

固体导热系数

固体的导热系数k有如下物理意义：它表示单位时间内通过单位表面积的任何单位厚度和无限长宽的物体在温差为它的末端等于一度。在国际单位制SI中，系数k以J/(smK)为单位。

固体中的这个系数取决于温度，所以习惯上是在300K的温度下确定，以便比较导热能力各种材料。

金属和非金属硬质材料的导热系数

所有金属无一例外都是热的良导体，它们负责电子气的传递。反过来，离子和共价材料以及具有纤维结构的材料是良好的绝热体，也就是说，它们的导热性很差。为了完成对什么是热导率问题的公开，应该注意的是，如果该过程是由于对流或传导而进行的，则该过程需要物质的存在，因此，在真空中，热量只能通过以下方式传递电磁辐射。

下表为部分金属和非金属的导热系数值，单位为J/(smK)：

钢 - 47-58取决于钢种；
铝 - 209, 3;
青铜 - 116-186;
锌 - 106-140 取决于纯度；
铜 - 372, 1-385, 2;
黄铜 - 81-116;
黄金 - 308, 2;
银 - 406, 1-418, 7;
橡胶 - 0, 04-0, 30;
玻璃纤维 - 0.03-0.07;
砖 - 0, 80;
树 - 0, 13;
玻璃 - 0, 6-1, 0.

因此，金属的导热系数比绝缘体的导热系数值高2-3个数量级，这是回答什么是低导热系数问题的一个典型例子。

导热系数的值在很多方面起着重要的作用工业过程。在某些过程中，他们试图通过使用良好的导热体和增加接触面积来增加它，而在其他过程中，他们试图通过减少接触面积和使用隔热材料来降低导热性。

液体和气体中的对流

流体中的热量传递是通过对流过程进行的。该过程涉及物质分子在不同温度区域之间的运动，即在对流过程中，液体或气体混合。当流体物质释放热量时，它的分子会失去一些动能，物质变得更致密。相反，当流体物质被加热时，其分子的动能增加，它们的运动分别变得更加激烈，物质的体积增加，密度减小。这就是为什么物质的冷层在重力的影响下倾向于下落，而热层则试图上升。这个过程导致物质的混合，促进其层之间的热量传递。