木材学声学光学课件.ppt

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1、第6章木材的物理性质主要介绍木材密度、木材的含水状态、木材中水分的吸湿与解吸、木材的干缩湿胀、木材的电学性质、热学性质、声学性质和光学性质。6.4木材的热学性质用比热、导热系数、导温系数等热物理参数来综合表征的。这些热物理参数，在木材加工的热处理（如原木的解冻、木段的蒸煮、木材干燥、人造板板坯的加热预处理等）中，是重要的工艺参数；在建筑部门进行隔热、保温设计时，是不可缺少的数据指标。6.4.1木材的比热和热容量6.4.2木材的导热系数6.4.3木材的导温系数6.4.4木材的蓄热系数6.4.5木材的热膨胀与热收缩6.

2、4.6热对木材性质的影响6.4.7木材热物理参数的测量6.4.1木材的比热和热容量热容量:使某物体的温度变化1℃所吸收或放出的热量称为该物体的热容量。设θ0为初始温度，θ1为终了温度，Q为物体上升Δθ(＝θ1-θ0)所吸收的热量，则热容量用Q/Δθ(kJ/℃)热容量系数:物体单位重量(1kg)的热容量称为热容量系数。设质量为m(kg)的物体的热容量Q/Δθ(kJ/℃)，该物体热容量系数C〔kJ/(kg﹒℃)〕如下：比热:为单位量(kg)的某种物质温度变化1℃所吸收或放出的热量。其单位为kJ/(kg﹒K)。6.4.2

3、木材的导热系数导热系数表征物体传递热量的能力。导热系数（λ）：以在物体两个平行的相对面之间的距离为单位，温度差恒定为1℃时，单位时间内通过单位面积的热量。单位为W/(m﹒K)。传导的热量Q：A为垂直于热流方向的面积(m2)；t为时间(h)；θ1和θ2分别为低温面和高温面的温度(℃)；d为两面间的距离。影响木材导热系数的主要因子：(1)木材密度的影响木材导热系数随着木材密度的增加大致成比例地增加。原因：孔隙中空气的导热系数远小于木材实体物质。在室温、气干含水率条件下木材密度对导热系数的影响（自刘一星，1994）○——

4、热流方向为弦向；×——热流方向为径向(2)含水率的影响因为水的导热系数比空气的导热系数高23倍以上。随着木材含水率的增加，木材的导热系数增大。(3)温度的影响导热系数随温度的升高而增大。(4)热流方向的影响同树种木材顺纹方向的导热系数明显大于横纹方向的导热系数。径向导热系数大于弦向，平均约相差12.7%。6.4.3木材的导温系数导温系数又称热扩散率（α）。是表征材料(如木材)在冷却或加热的非稳定状态过程中，各点温度迅速趋于一致的能力(即各点达到同一温度的速度)。α——导温系数(m2/s)；λ——导热系数〔W/(m﹒

5、K)〕；C——比热〔kJ/(kg﹒K)〕；ρ——密度(kg/m3)；C﹒ρ——体积热容量〔kJ/(m3﹒K)〕。导温系数在各树种间的差异不如导热系数那样显著。以弦向导温系数为例，它的变化范围为0.00118～0.00175×10-4m2/s，55种木材的平均值为0.00140×10-4m2/s。木材的导温系数的影响因子：密度、含水率、温度和热流方向（1）木材密度的影响木材的导温系数通常随密度的增加而略有减小。（2）含水率的影响水的导温系数很小，比空气的导温系数小两个数量级，含水率的增加，使得木材中部分空气被水所替代

6、，则导致木材的导温系数降低。（3）温度的影响温度对导温系数的影响幅度较小；在正温度(0～100℃)下，绝干木材的导温系数随温度的上升而略有降低。（4）热流方向的影响热流方向对木材导温系数的影响与它对导热系数的影响方式相同。顺纹方向导温系数远大于横纹方向导温系数，径向导温系数通常略大于弦向导温系数。6.4.4木材的蓄热系数蓄热系数（S），是表征在周期性外施热作用下，材料储蓄热量的能力的热物理参数。kJ/(m2﹒h﹒K)6.4.5木材的热膨胀与热收缩热膨胀：固体的尺寸随温度升高而增大的现象。线热膨胀系数α和体积热膨胀系

7、数β：木材的热膨胀系数很小，一般可忽略其热膨胀效应。但是，当木材内部有温度梯度时，会因热膨胀产生内部应力可能造成木材的变形。6.4.6热对木材性质的影响木材在受热条件下，吸湿性降低（由于吸湿性较强的多糖类的热分解所致）；如继续延长热处理时间，就会造成木材化学成分的热分解，导致木材力学性质降低。长期蒸煮处理可导致木材弹性模量减小、各种力学强度下降，尤其是对冲击韧性的影响显著，其主要原因是长期蒸煮过程中半纤维素的过度降解和脱出。适当温度、时间条件下的水煮或汽蒸处理，可以起到释放内部应力、降低吸湿性、固定木材变形的作用。

8、6.5木材的声学性质木材的声学性质，包括木材的振动特性、传声特性、空间声学性质(吸收、反射、透射)、乐器声学性能品质等与声波有关的固体材料特性。6.5木材的声学性质6.5.1木材的振动特性6.5.2木材的传声特性6.5.3木材声学性能品质评价简述6.5.4木材的声传播、声共振与材质无损检测6.5.1木材的振动特性共振是指物质在强度相同而周期变化的外力作用下，