ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นและการนําความร้อนของขนหิน

ค ณะ กรรม การ ข น สัตว์ ร ็ อกเป็น ว ั สด ุ ฉ นวน กัน ความ ร้อน ข ้ อก ํา หนด ของมัน มีความ หน า แน ่น หลาย เช่น 60 ก ิ โลก รั ม ต่อ ลูก บา ศ ก ์ เม ตร 100 ก ิ โลก รั ม ต่อ ลูก บา ศ ก ์ เม ตร ฯ ล ฯ ความ หน า แน ่น ที่ แตก ต่าง กัน ยัง มีความ สัม พันธ์ บางอย่าง กับ การ นํา ความ ร้อนด ้าน ล ่าง นี้ เราจะ ใช้ การ นํา ความ ร้อน ของ ว ัต ถ ุ เพื่อ ให้ คํา อ ธิบาย ทั่ว ไป

การ นํา ความ ร้อน (โดย ปก ติ จะ แสดง เป็น k , λ หรือ κ) เป็น คุณ สม บัติ ของ ว ั สด ุ ที่ นํา ความ ร้อนส่วน ใหญ่ จะ ประ เม ิน ตาม กฎ หมาย ของ Fo urier สําหรับ การ นํา ความ ร้อน .การ สร้าง แบบ จํา ลอง การ นํา ความ ร้อน มีความ ซ ับ ซ ้อน มาก เพราะ มี ป ัจจ ัย หลาย อย่าง ที่มี ผล ต่อ มัน และ สิ่งที่ ซ ับ ซ ้อน กว่า นั้น คือ ใน แบบ จํา ลอง ที่ สม บู รณ์ การ นํา ความ ร้อน จะต้อง ถือ ว่า เป็น tens or เพราะ อาจ มี ค่า ที่ แตก ต่าง กัน ใน ทิ ศ ทาง ที่ แตก ต่าง กัน

อย่าง ไร ก็ตาม คุณ สามารถ หา การ ทด ลอง ที่ เกี่ยว ข ้อง กับ การ นํา ความ ร้อน กับ ความ หน า แน ่นอย่าง ไร ก็ตาม ยัง คง มี ป ัจจ ัย โดย ตรง อีก หลาย ประ การ ที่มี ผล ต่อ การ นํา ความ ร้อน :

อุณหภูมิสูง
สําหรับโลหะและไม่ใช่โลหะผลกระทบของอุณหภูมิต่อการนําความร้อนจะแตกต่างกันในโลหะการนําความร้อนส่วนใหญ่เกิดจากอิเล็กตรอนอิสระตามกฎหมาย Wiedemann-Franz การนําความร้อนของโลหะเป็นสัดส่วนโดยประมาณกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ (ในเคลวิน) คูณด้วยการนําไฟฟ้าในโลหะบริสุทธิ์การนําไฟฟ้าจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นดังนั้นผลิตภัณฑ์ของทั้งสอง (การนําความร้อน) ยังคงคงที่โดยประมาณอย่างไรก็ตามเมื่ออุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์การนําความร้อนจะลดลงอย่างรวดเร็ว

ในโลหะผสมการเปลี่ยนแปลงในการนําไฟฟ้ามักจะมีขนาดเล็กดังนั้นการนําความร้อนจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิโดยปกติแล้วเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิในทางกลับกันการนําความร้อนของที่ไม่ใช่โลหะส่วนใหญ่เกิดจากการสั่นสะเทือนของตาข่าย (โฟนอน)ยกเว้นสําหรับผลึกที่มีคุณภาพสูงที่อุณหภูมิต่ําโฟนหมายถึงเส้นทางฟรีไม่ลดลงอย่างมีนัยสําคัญที่อุณหภูมิสูงดังนั้นการนําความร้อนของที่ไม่ใช่โลหะจะคงที่โดยประมาณที่อุณหภูมิสูงที่อุณหภูมิต่ํากว่าอุณหภูมิ Debye การนําความร้อนลดลงเนื่องจากการกระจายตัวของผู้ให้บริการและความจุความร้อนลดลงจากข้อบกพร่องที่อุณหภูมิต่ํามาก

เฟสเคมี
เมื่อวัสดุผ่านการเปลี่ยนแปลงเฟสจากของแข็งเป็นของเหลวหรือจากของเหลวเป็นก๊าซการนําความร้อนอาจเปลี่ยนแปลงได้ตัวอย่างเช่นการเปลี่ยนแปลงในการนําความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อน้ําแข็ง (การนําความร้อน 2.18 W/ (m·K) ที่ 0 °C) ละลายเพื่อก่อตัวเป็นน้ําเหลว (การนําความร้อน 0.56 W/ (m·K) ที่ 0 °C)

ความร้อน anisotropy
สารบางชนิดเช่นผลึกที่ไม่ใช่ลูกบาศก์สามารถแสดงการนําความร้อนที่แตกต่างกันตามแกนคริสตัลที่แตกต่างกันเนื่องจากความแตกต่างในการมีเพศสัมพันธ์ของโฟโนนตามแกนคริสตัลที่กําหนดแซฟไฟร์เป็นตัวอย่างที่โดดเด่นของการนําความร้อนแปรผันขึ้นอยู่กับทิศทางและอุณหภูมิ 35 W / (m·K) ตามแกน C และ 32 W / (m·K) ตามแกน Aไม้มักจะดําเนินการได้ดีขึ้นตามเมล็ดมากกว่าข้ามมัน ตัวอย่างอื่น ๆ ของวัสดุที่มีการนําความร้อนที่แตกต่างกันไปตามทิศทางคือโลหะที่กดเย็นอย่างหนักวัสดุลามิเนตสายเคเบิลวัสดุสําหรับระบบป้องกันความร้อนของรถรับส่งอวกาศและโครงสร้างวัสดุคอมโพสิตเสริมด้วยเส้นใยเมื่อมี anisotropy ทิศทางของการไหลของความร้อนอาจไม่เหมือนกันกับทิศทางของการไล่ระดับความร้อน

ความสามารถในการนําไฟฟ้า
ในโลหะตามกฎหมาย Wiedemann-Franz การนําความร้อนจะติดตามการนําไฟฟ้าโดยประมาณเนื่องจากอิเล็กตรอนวาเลนซ์ที่เคลื่อนไหวได้อย่างอิสระสามารถถ่ายโอนไม่เพียง แต่กระแสไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพลังงานความร้อนด้วยอย่างไรก็ตามเนื่องจากความสําคัญที่เพิ่มขึ้นของโฟนอนความสัมพันธ์ทั่วไประหว่างการนําไฟฟ้าและการนําความร้อนไม่ได้นําไปใช้กับผู้ให้บริการความร้อนที่ไม่ใช่โลหะอื่น ๆเงินนําไฟฟ้าสูงมีการนําความร้อนต่ํากว่าเพชรซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้า แต่นําความร้อนผ่านโฟนเนื่องจากการจัดเรียงอะตอมที่สั่งซื้อ

Convection (การถ่ายโอน)
ส่วนประกอบของระบบไอเสียที่มีการเคลือบเซรามิคที่มีการนําความร้อนต่ําสามารถลดการสร้างความร้อนในส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนใกล้เคียงในกรณีที่ไม่มีการปั่นอากาศและก๊าซอื่น ๆ มักจะเป็นฉนวนกันความร้อนที่ดีดังนั้นวัสดุฉนวนกันความร้อนหลายชนิดจึงทํางานได้ง่ายโดยมีกระเป๋าที่เต็มไปด้วยอากาศจํานวนมากซึ่งป้องกันการไหลเวียนขนาดใหญ่ตัวอย่างของเหล่านี้รวมถึงการขยายและอัดขึ้นรูปโพลีสไตรีน (ที่รู้จักกันทั่วไปว่า "โฟมสไตโฟม") และซิลิกา aerogel เช่นเดียวกับเสื้อผ้าที่อบอุ่นฉนวนกันความร้อนทางชีวภาพตามธรรมชาติเช่นขนสัตว์และขนนกบรรลุผลที่คล้ายกันโดยการยับยั้งการไหลเวียนของอากาศหรือน้ําที่อยู่ใกล้กับผิวหนังของสัตว์อย่างมีนัยสําคัญ

ก๊าซแสงเช่นไฮโดรเจนและฮีเลียมมักจะมีการนําความร้อนสูงก๊าซหนาแน่นเช่นซีนอนและ dichlorodifluoromethane มีการนําความร้อนต่ําข้อยกเว้นกํามะถันเฮกซาฟลูอไรด์ซึ่งเป็นก๊าซหนาแน่นมีความสามารถในการนําความร้อนค่อนข้างสูงเนื่องจากความจุความร้อนสูงอาร์กอนซึ่งเป็นก๊าซที่หนาแน่นกว่าอากาศมักใช้ในกระจกฉนวน (หน้าต่างกระจกสองชั้น) เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของฉนวนกันความร้อน