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1、4－2材料的热性能(thermalperformance)热导率热物理性能：比热容热膨胀性耐热性热化学性能：热稳定性燃烧特性4－2－1材料的热学性质(thermalproperty)1.热传递热的移动有三种方式：热传导热辐射热对流与材料内部结构有关受外界因素的影响热传导－基本的传递方式。它的机制主要可分为下列三种：A自由电子的传导（金属）B晶格振动的传导(具有离子键和共价键的晶体)C分子的传导（有机物等）在固体中任一点上的热流量q正比于温度梯度即:q＝(dT/dX)因此，若两平面保持T1和T2的温度,则稳态热流量（与时间无关）为:q=A(T1-T2)/d式中A为平板
2、面积,为热导率,d为厚度对一组相似的不同材料的平面板，传热速率正比于热导率。若考虑瞬间的而不是稳态的热流（即非稳态），那么在固体中温度变化的速率为：=/CP·式中为热扩散系数，m2.s-1；CP为比热容；为密度当热流量以某速率流入到一个材料中时，温度上升的速度正比于而反比于单位体积的热容，CP2.热导率(thermalconductivity)定义：单位温度梯度下，单位时间内通过单位垂直面积上的热量,是材料传输热量的速率的量度Q/A=(dT/dX)的单位:J.s-1.m-1.K-1或W.m-1.K-1金属：高自由电子无机非金属：中等晶格热振动高
3、分子很小，0.1-0.4之间银最高427合金40金刚石30玻璃1从物质原子水平上来说，在一块冷平板的一个面上，外加热能的影响是增加该面上的原子热振动振幅，然后，加入的热能以某一速率向对面方向扩散。金属:金属是优良的导热体,这是因为自由电子在金属中主要承担了热量的传递.金属内的杂质和缺陷会防碍自由电子的运动,减少传导作用,所以合金的热导率明显变小.非金属:扩散速率强烈地取决于邻近原子的振动和结合的基团.强力结合发生在共价键合的材料中,在有序的晶体晶格中传热是比较有效的（如晶态石英）。极度无序结构的无定形固体表现出很低的热导率.高分子:在分子固体中,次价力把晶体结构结合在
4、一起,因为分子之间弱的结合,导热性差.热传递沿分子链进行比在分子间进行要容易.取向引起热导率的各向异性,沿取向方向热导率增大,横向方向减小.例题:有一块面积为0.25m2、厚度为10mm的钢板热导率为51.9W/(m*K)，两表面的温度分别为300℃和100℃，试计算该钢板每小时损失的热量？解：q=λA（T1-T2）/d=51.9*0.25*（300-100）/0.01=259.5KWQ=259.5*3600=934.2MJ3、比热容（CP）或CV材料对热量的吸收能力热容（heatcapacity)：在没有相变或化学反应的条件下，将一摩尔材料的温度升高一度所需的能量。单
5、位为J/mol·K。若体积恒定，那么所吸收的热量等于内能的增量等容热容：内能对于温度的曲线上的斜率若物质处于恒压，所吸收的热量等于焓的增量：等压热容：焓对于温度的曲线上的斜率Cp总是大于Cv，除非绝对零度时CP=CV=0比热容与相变比热容是指将一定质量的材料的温度升高1℃所需要的能量,单位为J.kg-1.K-1比热容和热容之间的关系是:比热容c=热容/原子量高分子材料的比热容主要由化学结构决定,比金属及无机材料的大.一级相变:由于热量的不连续变化,热容出现突变,如图(a)二级相变:在一定温度范围内逐渐完成,焓无突变,仅在靠近转变点的狭窄温度区间内有明显增大,导致热容急剧
6、增大,如图(b)4-2-2热膨胀性（ThermalExpension)1、热膨胀材料的体积或长度随温度升高而增大的现象原因：原子或分子的热运动,与原子或分子在热能增加时平均振幅的增大有直接关系.振幅随温度增高以后，必然导致原子平均间距的增加，这在宏观上的反映是材料体积和线尺寸的增加。2、热膨胀类型(coefficientofthermalexpansion)线膨胀系数:温度升高1℃所引起的线尺寸相对变化l=(1/l)dl/dT体膨胀系数:温度每升高1℃所引起的体积相对变化V=(1/V)dV/dT对于各向异性固体,需要2~3个线膨胀系数;对于各向同性固体,只要一个线膨
7、胀系数．影响因素①温度：T升高，增大②结构：键能大，减小无机材料小，10-5~10-6金属中，1~3×10-5高分子大，2.5~25×10-5各种材料的线膨胀系数比较共价键材料与金属相比,一般具有较低的膨胀系数;聚合物类材料与大多数金属和陶瓷相比有较大的膨胀性;塑料的线膨胀系数一般为金属的3~10倍;热塑性塑料的线膨胀系数比热固性塑料大，这是因为交联网络聚合物为三维共价键结合，所以膨胀系数低；对于线性长链聚合物，由于其分子间为弱的范氏力结合,膨胀系数较高.由于线性长链聚合物的聚集状态取决于加工历史以及熔体的冷却速度等，其膨胀系数具有
