傳導是一種熱傳遞的機制,熱能可透過物質原子或分子間的互動,將熱能從一點傳送到另一點。傳導會發生在實體、液體和氣體。
傳導不涉及任何物質的整體運動。氣體會透過兩能量分子直接碰撞來傳遞熱;與實體相比,其熱傳導率較低,因為它們是稀釋媒介。液體中能量的傳導與氣體相同,但是其情況比較複雜,因為分子間的間隔較近,在碰撞過程中,分子力場對能量交換的影響很大。非金屬實體會以點陣振動方式傳遞熱,因此當熱在傳遞時,媒介本身不動。在正向溫度下,金屬的傳導性優於非金屬,因為它們有自由電子可攜帶熱能。
傳導方式的熱傳遞遵守傅立葉定律。此定律陳述:熱傳導率 Qconduction與熱傳遞面積 (A) 及溫度梯度 (dT/dx) 成正比,或:
Qconduction = - K A (dT/dx)
其中 K 為熱傳導率,用來衡量材料導熱的能力。K 的單位為 W/m.ºC 或 (Btu/s)/in.ºF。對於平坦層 (如下所示),熱傳導率的計算公式為:
Qconduction = - K A ( TH - TC )/L
下圖顯示在正常溫度及壓力下,液體、非金屬及純金屬的熱傳導率值範圍。
熱傳導率 (K) 的溫度相依
對於大部份的材料,K 值視溫度而有不同。當氣體在低壓力時,溫度會上升,但是在金屬或液體中則可能會上升或下降。
下表列出熱傳導率 (單位為 W/m.ºK) 相對於所選材料的溫度 (單位為 ºK):
金屬
|
溫度 (ºK)
|
103
|
173
|
273
|
373
|
473
|
573
|
673
|
873
|
不??
鋼
|
|
|
|
15 |
17 |
19 |
21 |
25 |
鉛
|
40 |
37 |
36 |
34 |
33 |
32 |
17 (liq.) |
20 (liq.) |
白金
|
78 |
73 |
72 |
72 |
72 |
73 |
74 |
77 |
鋅
|
124 |
122 |
122 |
117 |
110 |
106 |
100 |
60 (liq.) |
矽
|
856 |
342 |
168 |
112 |
82 |
66 |
54 |
38 |