Коэффициент теплопроводности строительных материалов таблица

Первый вопрос, который возникает, у того, кто решил построить собственный дом, – какой использовать для этого материал. От этого зависит выбор фундамента, в свою очередь, а также теплопроводность стен. На это влияет наличие пор, плотность и прочие характеристики стройматериала. Главнейшим из них является теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности строительных материалов, конечно, неодинаковы. И выбирать нужно материал наиболее подходящий для постройки дома в данной местности.

Узнать значение коэффициента теплопроводности можно из документации производителя на этот материал. Коэффициент теплопроводности строительных материалов, таблица тоже поможет выяснить интересующую величину. К примеру, теплопроводность дерева лучше, чем у кирпича. Поэтому, кирпичные стены в доме должны быть втрое толще стен из сосновых бревен, чтобы было также тепло.

Определение понятия

Коэффициентом теплопроводности называется физическая величина, показывающая количество тепла, проходящего за час через метровую толщину материала. Температура на той поверхности, через которую тепло выходит, должна быть на 1°С меньше, чем с другой стороны.

Коэффициенты теплопроводности строительных материалов учитываются во многих случаях. Важно их знать, например, при выборе теплоизоляционного материала для стен здания. В этом случае очень важен правильный расчет. Из-за ошибки сместится точка росы, на стенах, в результате, появится влага, в доме будет холодно и сыро.

Поэтому, коэффициент теплопроводности строительных материалов, таблица обязательно должна быть внимательно изучена во избежание промашек.

Комбинация материалов

Качество производимых утеплителей, благодаря современным технологиям, очень высокое, и строительная индустрия получает весьма широкие возможности. В холодных регионах не нужно возводить дома с большой шириной стен. Надо лишь правильно скомбинировать строительный и теплоизоляционный материалы. Если вам нужно узнать коэффициент теплопроводности строительных материалов, таблица поможет в этом.

Поскольку теплопроводность кирпича небольшая, компенсировать это можно путем использования пенополистирола, к примеру, имеющего коэффициент теплопроводности 0,03 Вт/м град. Вместо кирпича выгодно использовать ячеистый бетон с такими же параметрами, как у дерева. Даже в лютые морозы в доме, построенном из этого материала, сохраняется тепло.

Благодаря таким приемам, стоимость постройки зданий сократилась. Также на возведение сооружения требуется меньше времени. Огромный плюс в том, что нет необходимости в массивном основании, что отдельно дает немалую экономию. Иногда нужен просто легкий столбчатый или ленточный фундамент.

Теплопроводность и каркасное строительство

Все вышесказанное особенно актуально при постройке каркасных домов. Использование материалов низкой теплопроводности привело к тому, что сейчас с применением каркасной технологии строится большое количество коттеджей, складов, магазинов и других сооружений. А возводить каркасные здания можно в зонах с любым климатом.

Теплоизоляционный материал в случае с каркасно-щитовыми зданиями помещается между листами фанеры и плитами OSB. Каким именно должен быть утеплитель в данных климатических условиях, определить можно, используя «коэффициент теплопроводности строительных материалов таблица» на нашем сайте. Будет это пенополиуретан или минеральная вата, толщина утеплителя выбирается в зависимости от величины коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала.

Наподобие того, как утраивается комбинация стен и утеплителя, делается и кровля строения. Применение этой технологии позволяет построить здание в короткий срок, а денежные затраты при этом минимальны.

Минеральная вата и пенополистирол являются лидерами среди материалов-утеплителей для фасадов. Насчет минеральной ваты однозначного мнения нет. Одни специалисты утверждают, что этот материал накапливает конденсат, и использоваться может только вместе с паронепроницаемой мембраной. Но в этом случае стены не «дышат», поэтому целесообразность использования этих материалов остается под вопросом.

По мнению других, устранить эту проблему можно путем устройства вентилируемых фасадов.

Пенополистирол помимо того, что хорошо пропускает воздух, имеет невысокую теплопроводность. Этот показатель зависит от плотности материала. Еще одной важной характеристикой является паропроницаемость. Проветривать помещение в этом случае не нужно.

Высокий уровень паронепроницаемости и низкая теплопроводность стен дома обеспечат отличные условия проживания.

факторы, влияющие на теплопроводность сплавов

Понятие теплопроводности

Она является интенсивной физической величиной, то есть величиной, которая описывает свойство материи, не зависящей от количества последней. Интенсивными величинами также являются температура, давление, электропроводность, то есть эти характеристики одинаковы в любой точке одного и того же вещества. Другой группой физических величин являются экстенсивные, которые определяются количеством вещества, например, масса, объем, энергия и другие.

Противоположной величиной для теплопроводности является теплосопротивляемость, которая отражает способность материала препятствовать переносу проходящего через него тепла. Для изотропного материала, то есть материала, свойства которого одинаковы во всех пространственных направлениях, теплопроводность является скалярной величиной и определяется, как отношение потока тепла через единичную площадь за единицу времени к градиенту температуры. Так, теплопроводность, равная одному ватту на метр-Кельвин, означает, что тепловая энергия в один Джоуль переносится через материал:

• за одну секунду;
• через площадь один метр квадратный;
• на расстояние один метр;
• когда разница температур на поверхностях, находящихся на расстоянии один метр друг от друга в материале, равна один Кельвин.

Понятно, что чем больше значение теплопроводности, тем лучше материал проводит тепло, и наоборот. Например, значение этой величины для меди равно 380 Вт/(м*К), и этот металл в 10 000 раз лучше переносит тепло, чем полиуретан, теплопроводность которого составляет 0,035 Вт/(м*К).

Перенос тепла на молекулярном уровне

Когда материя нагревается, увеличивается средняя кинетическая энергия составляющих ее частиц, то есть увеличивается уровень беспорядка, атомы и молекулы начинают более интенсивно и с большей амплитудой колебаться около своих равновесных положений в материале. Перенос тепла, который на макроскопическом уровне можно описать законом Фурье, на молекулярном уровне представляет собой обмен кинетической энергией между частицами (атомами и молекулами) вещества, без переноса последнего.

Это объяснение механизма теплопроводности на молекулярном уровне отличает его от механизма термической конвекции, при котором имеет место перенос тепла за счет переноса вещества. Все твердые тела обладают способностью к теплопроводности, в то время как тепловая конвекция возможна только в жидкостях и газах. Действительно, твердые вещества переносят тепло в основном за счет теплопроводности, а жидкости и газы, если есть температурные градиенты в них, переносят тепло в основном за счет процессов конвекции.

Общие выводы

Как мы видим, теплопроводность теплой керамики – это исключительно важный параметр. Однако помимо этого, при выборе следует учитывать и другие факторы, в том числе климатические условия региона и отсутствие или наличие дополнительного утепления или отделки облицовочным кирпичом. В целом же, для средней полосы России подходят все керамоблоки. Тем не менее, если вы не хотите использовать дополнительную теплоизоляцию, то имеет смысл купить блоки толщиной 440мм или 510мм, или же некоторые разновидности 380мм блоков. Если же вас не смущает будущий монтаж дополнительной «термошубы», то вполне можно обойтись и блоками для толщины стен 250мм и 380мм, при том условии, что вы обеспечите дополнительную теплоизоляцию в виде минваты или пенопласта, и декоративной штукатурки. Плюс этого варианта в том, что вам будет достаточно более тонкого фундамента, что сократит расходы и сроки его возведения.

Теплопроводность материалов

Ярко выраженной способностью проводить тепло обладают металлы. Для полимеров свойственна невысокая теплопроводность, а некоторые из них практически не проводят тепло, например, стекловолокно, такие материалы называются теплоизоляторами. Чтобы существовал тот или иной поток тепла через пространство, необходимо наличие некоторой субстанции в этом пространстве, поэтому в открытом космосе (пустое пространство) теплопроводность равна нулю.

Каждый гомогенный (однородный) материал характеризуется коэффициентом теплопроводности (обозначается греческой буквой лямбда), то есть величиной, которая определяет, сколько тепла нужно передать через площадь 1 м², чтобы за одну секунду, пройдя через толщу материала в один метр, температура на его концах изменилась на 1 К. Это свойство присуще каждому материалу и изменяется в зависимости от его температуры, поэтому этот коэффициент измеряют, как правило, при комнатной температуре (300 К) для сравнения характеристики разных веществ.

Если материал является неоднородным, например, железобетон, тогда вводят понятие полезного коэффициента теплопроводности, который измеряется согласно коэффициентам однородных веществ, составляющих этот материал.

В таблице ниже приведены коэффициенты теплопроводности некоторых металлов и сплавов во Вт/(м*К) для температуры 300 К (27 °C):

• сталь 47—58;
• алюминий 237;
• медь 372,1—385,2;
• бронза 116—186;
• цинк 106—140;
• титан 21,9;
• олово 64,0;
• свинец 35,0;
• железо 80,2;
• латунь 81—116;
• золото 308,2;
• серебро 406,1—418,7.

В следующей таблице приведены данные для неметаллических твердых веществ:

• стекловолокно 0,03—0,07;
• стекло 0,6—1,0;
• асбест 0,04;
• дерево 0,13;
• парафин 0,21;
• кирпич 0,80;
• алмаз 2300.

Из рассматриваемых данных видно, что теплопроводность металлов намного превышает таковую для неметаллов. Исключение составляет алмаз, который обладает коэффициентом теплопередачи в пять раз больше, чем медь. Это свойство алмаза связано с сильными ковалентными связями между атомами углерода, которые образуют его кристаллическую решетку. Именно благодаря этому свойству человек чувствует холод при прикосновении к алмазу губами. Свойство алмаза хорошо переносить тепловую энергию используется в микроэлектронике для отвода тепла из микросхем. А также это свойство используется в специальных приборах, позволяющих отличить настоящий алмаз от подделки.

В некоторых индустриальных процессах стараются увеличить способность передачи тепла, чего достигают либо за счет хороших проводников, либо за счет увеличения площади контакта между составляющими конструкции. Примерами таких конструкций являются теплообменники и рассеиватели тепла. В других же случаях, наоборот, стараются уменьшить теплопроводность, чего достигают за счет использования теплоизоляторов, пустот в конструкциях и снижения площади контакта элементов.

Таблица коэффициентов теплопроводности кирпичных кладок и каменных облицовок стен

Наименование материалаρλ₀λАλБ

Средняя плотность материала	Коэффициент теплопроводности в идеальных условиях и в сухом состоянии	Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации А	Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации Б
кг/м³	Вт/(м×℃)	Вт/(м×℃)	Вт/(м×℃)
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на различных растворах
Стандартный керамический (глиняный) – на цементно-песчаном кладочном растворе	1800	0. 56	0.7	0.81
Стандартный керамический на цементно-шлаковом растворе	1700	0.52	0.64	0.76
Стандартный керамический на цементно-перлитовом растворе	1600	0.47	0.58	0.7
Силикатный на цементно-песчаном кладочном растворе	1800	0.7	0.76	0.87
Трепельный термооизоляционный, на цементно-песчаном кладочном растворе	1200	0.35	0.47	0.52
— то же, но с плотностью	1000	0.29	0.41	0.47
Шлаковый, на цементно-песчаном кладочном растворе	1500	0.52	0.64	0.7
Кладка из пустотного кирпича
Кирпич керамический, с плотностью 1400 кг/м³, на цементно-песчаном кладочном растворе	1600	0.47	0.58	0.64
— то же, но с плотностью кирпича 1300 кг/м³	1400	0. 41	0.52	0.58
— то же, но с плотностью кирпича 1000 кг/м³	1200	0.35	0.47	0.52
Кирпич силикатный, одиннадцатипустотный, на цементно-песчаном кладочном растворе	1500	0.64	0.7	0.81
— то же, четырнадцатипустотный	1400	0.52	0.64	0.76
Кладка или облицовка поверхностей натуральным камнем
Гранит или базальт	2800	3.49	3.49	3.49
Мрамор	2800	2.91	2.91	2.91
Туф	2000	0.76	0.93	1.05
— то же, но с плотностью	1800	0.56	0.7	0.81
— то же, но с плотностью	1600	0.41	0.52	0.64
— то же, но с плотностью	1400	0.33	0.43	0.52
— то же, но с плотностью	1200	0. 27	0.35	0.41
— то же, но с плотностью	1000	0.21	0.24	0.29
Известняк	2000	0.93	1.16	1.28
— то же, но с плотностью	1800	0.7	0.93	1.05
— то же, но с плотностью	1600	0.58	0.73	0.81
— то же, но с плотностью	1400	0.49	0.56	0.58

Коэффициенты теплопередачи сталей

Способность передавать тепло для сталей зависит от двух главных факторов: состава и температуры.

Простые углеродные стали при увеличении содержания углерода снижают свой удельный вес, в соответствии с которым также уменьшается и их способность переносить тепло от 54 до 36 Вт/(м*К) при изменении процента углерода в стали от 0,5 до 1,5%.

Нержавеющие стали содержат в своем составе хром (10% и больше), которые вместе с углеродом образует сложные карбиды, препятствующие окислению материала, а также повышает электродный потенциал металла. Теплопроводность нержавейки невелика в сравнении с другими сталями и колеблется от 15 до 30 Вт/(м*К) в зависимости от ее состава. Жаропрочные хромоникелевые стали обладают еще более низкими значениями этого коэффициента (11—19 Вт/(м*К).

Другим классом являются оцинкованные стали с удельным весом 7 850 кг/м3, которые получают путем нанесения покрытий на сталь, состоящих из железа и цинка. Так как цинк легче проводит тепло, чем железо, то и теплопроводность оцинкованной стали будет относительно высокой в сравнении с другими классами стали. Она колеблется от 47 до 58 Вт/(м*К).

Теплопроводность стали при различных температурах, как правило, не изменяется сильно. Например, коэффициент теплопроводности стали 20 при увеличении температуры от комнатной до 1200 °C снижается от 86 до 30 Вт/(м*К), а для марки стали 08Х13 увеличение температуры от 100 до 900 °C не изменяет ее коэффициент теплопроводности (27—28 Вт/(м*К).

Характеристики

Факторы, влияющие на физическую величину

Способность проводить тепло зависит от ряда факторов, включая температуру, структуру и электрические свойства вещества.

Температура материала

Влияние температуры на способность проводить тепло различается для металлов и неметаллов. В металлах проводимость главным образом связана со свободными электронами. Согласно закону Видемана—Франца теплопроводность металла пропорциональна произведению абсолютной температуры, выраженной в Кельвинах, на его электропроводность. В чистых металлах с увеличением температуры уменьшается электропроводность, поэтому теплопроводность остается приблизительно постоянной величиной. В случае сплавов электропроводность мало изменяется с ростом температуры, поэтому теплопроводность сплавов растет пропорционально температуре.

С другой стороны, передача тепла в неметаллах главным образом связана с колебаниями решетки и обмене решеточными фононами. За исключением кристаллов высокого качества и низких температур, путь пробега фононов в решетке значительно не уменьшается при высоких температурах, поэтому и теплопроводность остается постоянной величиной во всем температурном диапазоне, то есть является незначительной. При температурах ниже температуры Дебая способность неметаллов проводить тепло, наряду с их теплоемкостью, значительно уменьшается.

Фазовые переходы и структура

Когда материал испытывает фазовый переход первого рода, например, из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газ, то его теплопроводность может измениться. Ярким примером такого изменения является разница этой физической величины для льда (2,18 Вт/(м*К) и воды (0,90 Вт/(м*К).

Изменения кристаллической структуры материалов также влияют на теплопроводность, что объясняется анизотропными свойствами различных аллотропных модификаций вещества одного и того же состава. Анизотропия влияет на различную интенсивность рассеивания решеточных фононов, основных переносчиков тепла в неметаллах, и в различных направлениях в кристалле. Здесь ярким примером является сапфир, проводимость которого изменяется от 32 до 35 Вт/(м*К) в зависимости от направления.

Электрическая проводимость

Теплопроводность в металлах изменяется вместе с электропроводностью согласно закону Видемана—Франца. Это связано с тем, что валентные электроны, свободно перемещаясь по кристаллической решетке металла, переносят не только электрическую, но и тепловую энергию. Для других материалов корреляция между этими типами проводимости не является ярко выраженной, ввиду незначительного вклада электронной составляющей в теплопроводность (в неметаллах основную роль в механизме передачи тепла играют решеточные фононы).

Процесс конвекции

Воздух и другие газы являются, как правило, хорошими теплоизоляторами при отсутствии процесса конвекции. На этом принципе основана работа многих теплоизолирующих материалов, содержащих большое количество небольших пустот и пор. Такая структура не позволяет конвекции распространяться на большие расстояния. Примерами таких материалов, полученных человеком, являются полистирен и силицидный аэрогель. В природе на том же принципе работают такие теплоизоляторы, как шкура животных и оперение птиц.

Легкие газы, например, водород и гель, имеют высокие значения теплопроводности, а тяжелые газы, например, аргон, ксенон и радон, являются плохими проводниками тепла. Например, аргон, инертный газ, который тяжелее воздуха, часто используется в качестве теплоизолирующего газового наполнителя в двойных окнах и в электрических лампочках. Исключением является гексафторид серы (элегаз), который является тяжелым газом и обладает относительно высокой теплопроводностью, ввиду его большой теплоемкости.

Область применения

Керамика, изготовленная на основе нитрида алюминия ALN, имеет достаточно широкую область применения и позволит Вам эффективно решать задачи, независимо от уровня сложности:

– заготовка для керамических печатных плат, требующих высоких показателей надежности;

– изготовление подложек для полупроводников; – в качестве теплопоглощающего элемента в светодиодных схемах и высокомощных электронных приборах; – основание для высокочастотных резисторов и в качестве корпусов для различных схем; – подложка для лазерных диодов, полупроводниковых кристаллов; – для изготовления датчиков и других приборов, эксплуатируемых в тяжелейших условиях и т. д.

отсюда

В чем разница между теплопроводностью и коэффициентом теплопередачи? константа пропорциональности между подводимой теплотой и термодинамической движущей силой теплового потока через единицу площади.

Теплопроводность – это способность конкретного материала проводить через себя тепло. С другой стороны, коэффициент теплопередачи представляет собой константу пропорциональности между тепловым потоком и термодинамической движущей силой потока тепла.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое теплопроводность
3. Что такое коэффициент теплопередачи
4. Теплопроводность и коэффициент теплопередачи в табличной форме
5. Резюме – теплопроводность и коэффициент теплопередачи5 9000

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность можно описать как способность конкретного материала проводить через себя тепло. Мы можем использовать три способа обозначения этого термина: k, λ или κ. Как правило, материал, состоящий из высокой теплопроводности, демонстрирует высокую скорость теплопередачи. Например, металлы обычно обладают высокой теплопроводностью и очень эффективно проводят тепло. Напротив, изоляционные материалы, такие как пенополистирол, имеют низкую теплопроводность и низкую скорость теплопередачи. Таким образом, мы можем использовать материалы с высокой теплопроводностью для радиаторов и материалы с низкой теплопроводностью для теплоизоляции. Кроме того, «удельное тепловое сопротивление» является обратной величиной теплопроводности.

Математически мы можем выразить теплопроводность как q = -k∇T, где q — тепловой поток, k — теплопроводность, а ∇T — градиент температуры. Мы называем это «законом теплопроводности Фурье».

Мы можем определить теплопроводность как перенос энергии из-за случайного молекулярного движения через температурный градиент. Мы можем отличить этот термин от переноса энергии посредством конвекции и молекулярной работы, потому что он не связан с какими-либо микроскопическими потоками или внутренними напряжениями, выполняющими работу.

При рассмотрении единиц измерения теплопроводности единицами СИ являются «Ватт на метр-Кельвин» или Вт/м·К. Однако в имперских единицах мы можем измерить теплопроводность в BTU/(h.ft.°F). BTU — британская тепловая единица, где h — время в часах, ft — расстояние в футах, а F — температура в градусах Фаренгейта. Кроме того, существует два основных способа измерения теплопроводности материала: стационарный и переходный методы.

Что такое коэффициент теплопередачи?

Коэффициент теплопередачи – это константа пропорциональности между тепловым потоком и термодинамической движущей силой теплового потока. Он также известен как коэффициент пленки или эффективность пленки в термодинамике. Обычно общая скорость теплопередачи для некоторых систем выражается в терминах общей проводимости или коэффициента теплопередачи, который обозначается U.

Коэффициент теплопередачи полезен при расчете теплопередачи путем конвекции или фазового перехода между жидкость и твердое тело. При рассмотрении единиц СИ коэффициент теплопередачи имеет единицы Вт/(м2К) (ватт на квадратный метр по Кельвину).

Кроме того, коэффициент теплопередачи может быть описан как величина, обратная теплоизоляции. Мы можем использовать коэффициент теплопередачи для строительных материалов и изоляции одежды.

В чем разница между теплопроводностью и коэффициентом теплопередачи?

Теплопроводность и коэффициент теплопередачи являются важными терминами физической химии. Ключевое различие между теплопроводностью и коэффициентом теплопередачи заключается в том, что теплопроводность связана с пространственной молекулярной диффузией тепла по всей жидкости, тогда как коэффициент теплопередачи представляет собой константу пропорциональности между подведенным теплом и термодинамической движущей силой теплового потока через жидкость. единица площади.

В следующей таблице приведены различия между теплопроводностью и коэффициентом теплопередачи.

Коэффициент теплопроводности и коэффициент теплопередачи: чем они отличаются?

Теплопроводность является свойством материала. В твердом теле есть два переносчика тепла [1] делокализованные электроны и [2] молекулярные колебания [объяснено ниже]. Кумулятивный эффект приводит к чистому потоку тепла от горячего тела к более холодному телу. Мы называем эту передачу тепла между двумя контактирующими объектами «теплопроводностью». Этот перенос будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие. Согласно второму закону термодинамики, теплота будет переходить от горячего к холодному в попытке уравнять разницу температур. Количественно это выражается в виде теплового потока q, который дает скорость на единицу площади, с которой тепло течет в заданном направлении (в данном случае в направлении x). Наблюдается, что во многих материалах q прямо пропорциональна разнице температур и обратно пропорциональна разделению. q=-k x [T2-T1] / [L] Закон Фурье. Константа пропорциональности k – теплопроводность

Перенос тепловой энергии в твердых телах обычно может быть обусловлен двумя эффектами : [1] миграцией свободных электронов и [2] решеточными колебательными волнами (фононами)

Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, что приводит к теплопроводности в твердом теле теплопроводность может быть выражена как k = ke + kph

Подводя итог, можно сказать, что существуют два носителя тепловой энергии для переноса тепла через твердые тела: электроны и колебательные фононные волны решетки. Возьмем металлы. Два носителя тепла [1] 1-й носитель тепла – электрон и [2] 2-й носитель тепловых колебательных волн внутри металлов.

Объяснение:

Роль делокализованных электронов : Металлы в целом обладают высокой теплопроводностью. Высокая теплопроводность металлов обусловлена ​​тем, что их внешние электроны делокализованы. Эти электроны являются переносчиками тепла.

Роль молекулярных колебаний : Вторым переносчиком тепла является решеточное колебание, которое порождает волны удара одного атома о другом соседнем атоме. Мы называем это фононными волнами. Звучит немного сложно, но это не сложно. Объяснил простыми словами. Решетка определяется как геометрическое расположение атомов, ионов или молекул кристаллического тела в виде точек в пространстве. Когда атомы, ионы или молекулы в твердом теле располагаются упорядоченно, мы называем это кристаллами. Металлы обычно представляют собой кристаллические твердые тела. Колебания решетки – это колебания атомов в твердом теле относительно положения равновесия. Коллективная вибрация атомов внутри кристалла образует волну, когда каждый из них сталкивается с соседними атомами. Это второй носитель тепла.

Коэффициент теплоотдачи : Коэффициент теплоотдачи – количественная характеристика конвективного теплообмена между текучей средой (жидкостью) и поверхностью (стенкой), обтекаемой жидкостью .