材料与热传递
五年级上册科学教材中问题解答-第2单元《热传递》苏教版

苏教版科学五年级上册教材中问题解答第2单元《热传递》第5课热传导1、他们是怎么让身体暖和起来的?(P14)答∶暖手宝传热让手暖和是固体与固体接触;哈气使手暖和是气体与固体接触;泡温泉使身体暖和是液体与固体接触;喝热水使身体暖和也是液体与固体接触。
2、热是怎么传到衣物、板栗上的?(P14)答∶熨衣服时,加热电熨斗的金属底板,金属底板的热量传递给与其接触的衣服,使衣服变热,变得平整。
炒板栗时,沙子吸收大量的热量,再把热均匀地传给板栗,板栗很快就被炒熟了。
3、下图中,烧杯里的热水温度会怎样变化?水槽里的冷水温度又会怎样变化?(P15 )答︰热水的温度越来越低,冷水的温度越来越高,当温度差不多时,热水和冷水的温度变化很慢,最后二者温度达到一致。
4、生活中有许多热传导的事例,你能说说它们的传热过程吗?(P16) 答∶烙饼、量体温、电烙铁作画、吹头发、冷敷或热敷等都是生活中常见的热传导现象。
第6课热对流1、将一小瓶红色热水放到冷水里,会出现什么现象?(P17 )答∶红色的热水会上升,到达冷水顶部会向四周流动,然后沿着水槽壁向下流动。
2、在研究热在水中的传递和研究热在空气中的传递这两个实验中,实验现象有什么相同之处?( P18 )答︰水和空气受热之后都上升,遇冷下降。
第7课热辐射1、夏天,站在烈日下你有什么感觉﹖在哪些情况下还会有类似的感觉﹖(P19 )答︰夏天,站在烈日下会感觉很热。
当人的身体或身体的某个部分(如手)靠近篝火、燃烧的蜡烛(或火柴)热水袋、火炉等也会有类似的感觉。
2、怎样才能使太阳灶的加热速度变快? (P20 )答∶可以通过改变受热物体颜色的深浅、太阳灶的材料、形状、大小,反光板聚焦的位置等使太阳灶的加热速度变快。
3、说说这些产品运用了哪种热的传递方式,它们是如何传热的。
(P21)答∶电烙铁是运用热传导的方式传热。
电水壶是运用热传导、热对流两种方式传热。
烤箱、电暖器是运用热对流和热辐射两种方式传热。
热传导的影响因素与热传递

热传导的影响因素与热传递热传导是由高温区域向低温区域传递热量的过程,它在日常生活和工业生产中起着至关重要的作用。
了解热传导的影响因素和热传递规律,可以帮助我们更好地控制和利用热能,提高能源利用效率。
本文将深入探讨热传导的影响因素以及热传递的相关知识。
一、热传导的影响因素1.材料的热导率材料的热导率是影响热传导的重要因素之一。
热导率表示单位面积上单位厚度材料传导的热量。
不同材料的热导率各不相同,金属材料通常具有较高的热导率,而绝缘材料的热导率较低。
选择合适的材料可以有效地控制热传导的速率。
2.温度差温度差是促使热量传导的驱动力,温度差越大,热传导的速率越快。
例如,在一个金属棒的两端分别加热和冷却,随着温度差的增大,热量传导的速度也会增加。
因此,在一些应用中,通过调整温度差可以实现对热传导的控制。
3.横截面积材料的横截面积也会影响热传导的速率。
对于相同长度和温度差的物体,横截面积越大,热传导的速率就越快。
这是因为具有更大横截面积的物体可以提供更多的传热路径,使热量更快地传递。
4.体积密度材料的体积密度也会对热传导产生影响。
一般来说,体积密度越大,热传导的速率越快。
这是因为高密度材料中原子或分子之间相互靠得更近,热量传递更加迅速。
因此,在某些情况下,通过改变材料的密度可以调节热传导的速率。
二、热传递的相关知识1.热传导的基本定律热传导的基本定律由傅里叶研究得出,即传热速率正比于温度梯度和传热面积,反比于传热距离。
这个定律可以表示为以下公式:q = -k * A * ∆T / ∆x其中,q表示热传导速率,k表示材料的热导率,A表示传热面积,∆T表示温度差,∆x表示传热距离。
2.导热系数导热系数是材料的重要参数,它是热传导中的一个关键因素。
导热系数越大,材料的热导率越高,热传导速率也就越快。
不同材料的导热系数各异,我们可以根据具体应用需求选择合适的材料。
3.热传导与其他传热方式的比较在热传导过程中,热量通过固体材料中的原子或分子间的碰撞传递。
材料的热传导

材料的热传导热传导是材料科学中一个非常重要的概念,它涉及到材料在热能传递过程中的特性和行为。
热传导的研究不仅对于材料的性能评估和改进具有重要意义,同时也对于热工学和工程领域有着广泛的应用。
本文将从热传导的基本原理、影响因素以及应用方面进行探讨。
首先,让我们来了解一下热传导的基本原理。
热传导是指热量在物质内部由高温区向低温区传递的过程。
在固体材料中,热传导主要通过原子和分子之间的碰撞传递热量。
当材料的温度不均匀时,高温区的分子会向低温区传递热量,直到整个材料达到热平衡状态。
热传导的速度取决于材料的热导率和温度梯度,热导率越大,温度梯度越大,热传导速度就越快。
其次,影响热传导的因素有很多。
首先是材料的热导率,不同材料的热导率是不同的,例如金属材料通常具有较高的热导率,而绝缘材料则具有较低的热导率。
其次是材料的密度和结构,密度大、结构紧密的材料通常具有较好的热传导性能。
此外,温度梯度也是影响热传导的重要因素,温差越大,热传导速度越快。
最后,材料的形状和尺寸也会对热传导产生影响,例如薄壁材料的热传导速度通常比厚壁材料快。
在实际应用中,热传导的研究具有广泛的意义。
首先,在材料科学领域,热传导的研究可以帮助科学家们更好地理解材料的热学特性,为材料的设计和改进提供重要依据。
其次,在工程领域,热传导的研究可以帮助工程师们设计更高效的散热系统,提高设备的热传导效率。
此外,热传导的研究还对于热工学和能源领域具有重要意义,可以帮助人们更好地利用热能资源,提高能源利用效率。
总之,热传导作为材料科学中的重要概念,对于材料的性能评估、工程设计以及能源利用都具有重要意义。
通过对热传导的深入研究,可以帮助人们更好地理解和应用热传导的原理,推动材料科学和工程技术的发展。
希望本文的内容能够对读者有所启发,促进热传导领域的进一步研究和应用。
烧水过程中的热传递教学活动设计

烧水过程中的热传递教学活动设计热传递是物体间热量传递的一种方式,它是物体内部粒子振动和碰撞的结果。
烧水过程中的热传递是一个常见的现象,我们可以通过设计一些教学活动来帮助学生深入理解热传递的原理和过程。
活动一:观察不同材料的传热速度1. 准备材料:玻璃杯、金属杯、塑料杯、陶瓷杯等。
2. 同时在这些杯子中倒入相同温度的水,注意量要相同。
3. 让学生观察每个杯子中水的温度变化情况,并记录下来。
4. 分析结果,让学生总结不同材料对热传递的影响。
通过这个活动,学生可以发现金属杯的传热速度最快,塑料杯的传热速度最慢。
这是因为金属具有良好的热导性能,能快速将热量传递给水,而塑料的热导性能较差,导热速度较慢。
活动二:比较不同水的热传递效果1. 准备材料:相同杯子、相同量的水,但水的温度不同,可以准备热水、冷水和常温水。
2. 将不同温度的水分别倒入杯子中,让学生观察水的温度变化情况,并记录下来。
3. 分析结果,让学生总结不同温度的水对热传递的影响。
通过这个活动,学生可以发现热水的传热速度最快,冷水的传热速度次之,常温水的传热速度最慢。
这是因为热水的温度高,能更快地将热量传递给杯子和周围环境,而冷水的温度低,传热速度较快,常温水的温度接近杯子和周围环境的温度,传热速度相对较慢。
活动三:探究热传递的途径1. 准备材料:玻璃杯、塑料薄膜、细木棍等。
2. 在玻璃杯上贴上一层塑料薄膜,并用细木棍固定。
3. 在塑料膜上倒入热水,让学生观察塑料薄膜上是否会出现水滴。
4. 分析结果,让学生思考塑料薄膜上的水滴是如何形成的。
通过这个活动,学生可以发现塑料薄膜上会出现水滴。
这是因为热水传热给塑料薄膜,使其温度升高,当温度升高到一定程度时,塑料薄膜上的水蒸气会凝结成水滴。
通过以上教学活动,学生可以通过实际观察和实验操作,深入理解热传递的原理和过程。
同时,这些活动能够培养学生的观察力、实验能力和科学思维能力。
教师在活动中应引导学生进行讨论和总结,帮助他们从实验中得出正确的结论,并将其应用到实际生活中。
材料科学中的热力学原理

材料科学中的热力学原理热力学是研究热与能的关系,以及物质在热与能的作用下发生的变化的一门学科。
热力学原理在材料科学中具有非常重要的作用,可以帮助我们更好地理解材料的性质与行为。
1. 热力学基础热力学的基本概念包括状态、过程、热量、功、内能、焓等。
状态是指物质所处的各种热力学参数的集合,如温度、压力、体积等;过程是指物质从一种状态到另一种状态的变化;热量是指物质与其周围环境之间的热传递;功是指物质与其周围环境之间的功传递;内能是指物质所具有的分子内部的能量;焓是指物质所具有的分子内部能量和与周围环境交换的能量之和。
在材料科学中,我们常常需要研究材料的热力学性质,如材料的热容、热传导性能、相变等。
这些性质的研究需要基于热力学原理的基础。
2. 材料热力学性质材料的热力学性质包括热容、热扩散系数、热传导率、膨胀系数、相变等。
这些性质对于材料的应用具有非常重要的影响。
热容是指材料单位质量(或单位体积)的温度变化所吸收的热量。
它反映了材料存储热量的能力。
对于大多数材料来说,随着温度的升高,热容也会逐渐增大。
热扩散系数是指材料中热量传递速度的快慢。
它受到材料的结构和温度等因素的影响。
对于热敏材料来说,热扩散系数通常较低。
热传导率是指单位时间内单位面积的热量传递。
它同样受到材料的结构和温度等因素的影响。
对于金属等导热性能较好的材料来说,热传导率通常较高。
膨胀系数是指材料的体积在温度变化时相应的变化量。
通常情况下,随着温度的升高,材料的膨胀系数也会逐渐增大。
相变是指材料在一定条件下由一个相变为另一个相的过程。
对于材料科学来说,相变是一个非常重要的研究方向。
相变的研究可以帮助我们了解材料的结构和性质,从而更好地控制和改进材料的性能。
3. 应用举例热力学原理在材料科学中具有广泛的应用,下面以热处理和相变为例进行说明。
热处理是指对材料进行加热或降温的过程,以改变材料的结构和性质。
热处理技术在材料科学中具有非常重要的应用,可以用来改变材料的硬度、塑性、耐磨性等性质。
热学热传导知识点总结

热学热传导知识点总结热学是物理学的重要分支之一,研究物体内部和物体之间传递热量的规律。
热传导是热学中的基本过程,它通过热传导作用,在相互接触的物体之间进行热能交换和能量传递。
本文将对热学热传导相关的知识点进行总结。
一、热学基本概念1. 温度:物体内部微观粒子的平均动能的度量,是衡量物体热平衡状态的物理量。
2. 热量:物体间由于温度差而传递的能量。
3. 热传导:物体直接接触时,由于温度差异而产生的热量传递。
二、热传导的物质基础热传导的物质基础是材料内部的微观粒子的热运动。
热传导主要通过以下机制进行:1. 导热电子:在导体中,自由电子的热运动产生能量传递。
2. 晶格振动:在晶体中,原子和离子以震动传递能量。
3. 分子碰撞:在非金属物质中,分子之间的碰撞也能够传递热量。
三、热传导的基本定律热传导的过程遵循以下基本定律:1. 热传导定律:描述热量的传导和热流的关系。
热传导率与传导介质的性质有关。
2. 傅里叶定律:描述非恒定热传导的过程,热传导流量正比于温度梯度的上升或下降速率。
3. 热阻和热导:热阻是材料或结构对热传导的抵抗能力,热导是热传导性能的物理量。
四、热传导的影响因素热传导的速率受以下因素的影响:1. 材料的导热性:热导率是物质特性的属性,不同物质有不同的导热性能。
2. 材料的尺寸和形状:物体的尺寸对热传导速率有影响,如宏观尺寸的增大会增加热传导阻力。
3. 温度差:热传导速率与物体间的温度差正相关。
五、热传导的应用热传导在各个领域有广泛的应用,例如:1. 热管:利用容器内介质的热传导性能实现传热和温控。
2. 绝缘材料:通过降低材料的导热性能减少热量的传递,起到隔热保温的作用。
3. 温度传感器:利用热传导进行温度测量和控制。
六、热传导的改善与利用在一些实际应用中,我们需要改善热传导的性能或利用热传导。
1. 传热增强:通过改变热传导介质或增加界面接触以提高传热效果。
2. 热能回收:利用热传导将热能从废气、废水中回收,提高能源利用效率。
热传递的三种方式

tw1
R
tw2
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导热系数
导热系数物质导热能力的大小。单位:W/m.K。 绝大多数材料的导热系数值都可以通过实验测得。
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物质的导热系数在数值上具有下述特点:
(1) 对于同一种物质, 固态的导热系数值最大,气态的 导热系数值最小; (2)一般金属的导热系数大于非金属的热导率 ; (3)导电性能好的金属, 其导热性能也好 ; (4)纯金属的导热系数大于它的合金 。
理论上热辐射的波长范围从零到无穷大,但在日 常生活和工业上常见的温度范围内,热辐射的波长 主要在0.1m至100m之间,包括部分紫外线、可见 光和部分红外线三个波段 。
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热辐射的主要特点:
(1)所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐 射的能力,温度愈高,发射热辐射的能力愈强。
特点:热对流只发生在流体之中,并伴随有微 观粒子热运动而产生的导热。
对流:换流热体与相互接触的固体表面之间的热量
传递现象,是导热和热对流两种基本传热方式共同 作用的结果。
牛顿冷却公式:
= Ah(tw – tf)
q = h(tw – tf)
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h 称为对流换热的表面传热系数(习惯称为 对流换热系数),单位为W/(m2K)。
发射热辐射时:内热能 辐射能
(2)所有实际物体都具有吸收热辐射的能力, 吸收热辐射时:辐射能 内热能 ;
(3)热辐射不依靠中间媒介,可以在真空中传 播;
(4)物体间以热辐射的方式进行的热量传递是
双向的。
高温 物体
低温 热 辐 射 是 热 量 传 递 物体 的基本方式之一 。
热传导实验探究不同材料的热传导性能

热传导实验探究不同材料的热传导性能导语:温度是我们日常生活中一个常见的概念。
而温度的变化通常与热量的传递密切相关。
热传导作为热量传递的一种方式,在材料科学中具有重要意义。
本文将通过热传导实验,探究不同材料的热传导性能。
一、热传导的基本原理热传导是在物质内部,由高温区向低温区传递热量的过程。
它的传导过程是由分子和原子之间的碰撞和传递能量而实现的。
在一个材料中,分子间的相互作用决定了热传导的强弱。
因此,不同材料的热传导性能也存在差异。
二、实验步骤在研究材料的热传导性能时,我们可以使用一个简单的实验装置进行探究。
具体步骤如下:1. 准备测试材料:选择不同的常见材料作为实验样本,如金属、陶瓷、塑料等。
2. 准备热源:使用加热器或烧杯将水加热至一定温度。
将热源接触到测试材料的一端。
3. 记录温度变化:使用温度计测量不同位置的温度随时间的变化。
4. 进行实验:观察不同材料中热量的传递情况,并记录每个时间点的温度。
三、实验结果分析通过实验我们可以发现,不同材料的热传导性能存在差异。
一般而言,金属具有较好的热传导性能,其热传导速度快。
相比之下,塑料等非金属材料的热传导性能较差,传导速度较慢。
这是因为金属材料中的电子密度较高,电子之间的碰撞和传递能量更加频繁。
而非金属材料中的分子结构较为松散,导致热量的传递速度较慢。
四、影响热传导性能的因素除了材料本身的性质外,还有一些其他因素会影响材料的热传导性能。
以下是几个常见的因素:1. 温度差异:温度差异越大,热传导速度越快。
2. 材料的导热系数:导热系数越大,热传导速度越快。
3. 材料的密度:密度越大,分子之间的碰撞概率越高,导致热传导速度增加。
五、应用和展望通过热传导实验,我们可以更深入地了解不同材料的热传导性能,并在实际生活中应用这些知识。
例如,在设计建筑物时,我们可以选择具有较好热传导性的材料,以提高室内的能源利用效率。
此外,在制造散热器或热导材料时,我们也可以根据不同应用需求选择适合的材料。
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热传递,是热从温度高的物体传到温度低的物体,或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。
热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。
只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差,就会有热传递现象发生,并且将一直继续到温度相同的时候为止。
发生热传递的唯一条件是存在温度差,与物体的状态,物体间是否接触都无关。
热传递的结果是温差消失,即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度。
在热传递过程中,物质并未发生迁移,只是高温物体放出热量,温度降低,内能减少(确切地说是物体里的分子做无规则运动的平均动能减小),低温物体吸收热量,温度升高,内能增加。
因此,热传递的实质就是能量从高温物体向低温物体转移的过程,这是能量转移的一种方式。
热传递转移的是热能,而不是温度。
编辑本段热传递有三种方式传导、对流和辐射。
1、传导:它具有依靠物体内部的温度差或两个不同物体直接接触,在不产生相对运动,仅靠物体内部微粒的热运动传递了热量;a.固体与液体:分子碰撞;b.固体与固体间:自由电子运动;c.气体之间:分子热运动;2、对流:流体中温度不同的各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递的过程;(1)自然对流:靠物体的密度差,引起密度变化的最大因素是温度;(2)受迫对流:(是靠认为作功)受到机械作用或压力差而引起的相对运动;[1]3、热辐射:物体通过电磁波传递能量的过程称为辐射,由于热的原因,物体的内能转化为电磁波的能量而进行的辐射过程。
任何物体只要在0K以上,就能发生热辐射,是红外线探测运用的较广,在空分中运用的较少,板翅式换热器真空钎焊加热是依靠热辐射。
钎焊的目的是破坏铝材表面严密的氧化铝膜,650℃高温,以前是运用盐熔炉,能耗大;影响换热系数的几个因素:1、流体的流动状态:a.层流:易产生热边界层;b.紊流:破坏热边界层,多运用紊流;c.过渡层:2、流体的流速:流速大,大;3、放热面形状:光滑:大;粗糙:小。
传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分,叫做传导。
热传导是固体中热传递的主要方式。
在气体或液体中,热传导过程往往和对流同时发生。
各种物质都能够传导热量,但是不同物质的传热本领不同。
善于传热的物质叫做热的良导体,不善于传热的物质叫做热的不良导体。
各种金属都是热的良导体,其中最善于传热的是银,其次是铜和铝。
瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体。
最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。
液体中,除了水银以外,都不善于传热,气体比液体更不善于传热。
对流是靠液体或气体的流动来传热的,是液体和气体中热传递的主要方式,气体的对流现象比液体更明显。
利用对流加热或降温时,必须同时满足两个条件:一是物质可以流动,二是加热方式必须能促使物质流动。
辐射:由物体沿直线向外射出,叫做辐射。
用辐射方式传递热,不需要任何介质,因此,辐射可以在真空中进行。
地球上得到太阳的热,就是太阳通过辐射的方式传来的。
一般情况下,热传递的三种方式往往是同时进行的。
编辑本段更多信息补充内容:一、热传递与动量传递、质量传递并列为三种传递过程。
二、热传递与热传导的关系有许多人在学习物理、解答物理习题时,常把热传递与热传导混为一谈,CPU热传递认为热传递与热传导描述的是同一物理过程,殊不知它们是两个不同的概念。
由内能与热能一节以及热、热运动与热现象的阐述可知,物体的内能就是组成物体全部分子、原子的动能、势能和内部电子能等总和,物体内能的改变可以通过分子、原子有规则运动的能量交换来达成,也可以通过分子、原子的无规则运动的能量交换来达成(或者是两者兼有)。
前者能量交换的方式就是作宏观机械功的方式,后者能量交换的方式就是所谓的热传递。
更确切地讲,所谓热传递就是没有作宏观机械功而使内能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分的过程。
它通过热传导、对流和热辐射三种方式来实现。
实际热传递过程中,这三种方式常常是相伴进行的,重要的是看哪一种方式占主要地位。
在热力学中,把除了热传递以外的其他一切能量转移方式都归于作功。
所以,热传递和作功是能量转移的两种方式,除此之外没有其他方式。
由以上论述可知,热传递是能量传递的一种方式,它具体又包括热传导、对流和热辐射三种形式。
为了帮助大家能把热传递与热传导更好地加以区别,下面我们有必要对热传导、对流和总辐射分别作论述。
编辑本段实质热传导指的是物质系统(气体、液体或固体),由于内部各处温度不均匀而引起的热能(内能)从温度较高处向温度较低处输运的现象。
热传导的实质是由大量分子、原子或电子的相互碰撞,而使热能(内能)从物体温度较高部分传到温度较低部分的过程。
热传导是固体中热传递的主要方式,在气体、液体中它往往与对流同时发生。
各种物质的热传导性能不同,热传导过程的基本定律是傅里叶定律。
对流作为热传递的一种途径,是流体(气体、液体)中热传递的主要方式。
它是指流体中较热部热传递与热传导分和较冷部分在流体本身的有序的循环流动下的相互搀和,使温度趋于均匀从而达到热能(内能)传递的过程。
对流往往自发产生,这是由于温度不均匀性所引起的压力或密度差异的结果。
至于热辐射,它是指受热物体以电磁辐射的形式向外界发射并传送能量的过程。
物体温度越高,辐射越强。
与热传导、对流不同,热辐射能把热能以光的速度穿过真空,从一个物体传给另一个物体。
任何物体只要温度高于绝对零度,就能辐射电磁波,波长为0.4~40微米范围内的电磁波(即可见光与红外线)能被物体吸收而变成热能,故称为热射线。
因电磁波的传播不需要任何媒质,所以热辐射是真空中唯一的热传递方式。
例如,太阳传给地球的热能就是以热辐射的方式经过宇宙空间而来的。
由此可见,热传导与热传递是两个从属关系概念,热传递概念的外延明显宽于热传导概念的外延,故热传递是一个属概念,而热传导是一个种概念。
编辑本段热传递的实质用热传递的方式来改变物体内能,就是一个物体的一部分内能转移给另一热传递个物体,或者是内能从同一物体的高温部分转移给低温部分。
(内能转移过程)颜色深的吸收热量多两个物体之间或者一个物体的两部分之间能够发生热条件,那就只有一个原因:存在温度差.火焰与水壶之间能发生热传递,就是因为火焰的温度比水壶的温度高.水开始烧后不久,就能看到壶中的水在对流,也就是因为下面的水比上面的水的的温度高了些.热传递的定义:热传递,是热从温度高的物体传到温度低的物体,或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。
热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。
只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差,就会有热传递现象发生,并且将一直继续到温度相同的时候为止。
发生热传递的唯一条件是存在温度差,与物体的状态,物体间是否接触都无关。
热传递的结果是温差消失,即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度。
热传递基础知识及各种导热材料应用咨询:简介电子产品热管理过程的目标是从半导体与周围环境的结合部分有效的散热。
该过程可以分为三个主要阶段:1.半导体组件包装内的热传递2.从包装到散热器的热传递3.从散热器到周围环境的热传递第一阶段的热量产生是热解决工程师所不能控制的。
第二和第三阶段是热解决工程师需要解决的问题,为实现这一目标热设计工程师不仅需要对热传递过程有全面的了解,而且还要有具备可用界面热传递材料的知识,并深刻了解影响热传递过程的重要物理特性。
基本理论热通过材料的传导速率与热流的法线面积以及沿热流路径的温度梯度成正比。
对于一维的,状态稳定的热流来说,速率可用傅立叶等式表示为:[1] Q=kA.△T/d k为导热系数,单位W/m-K Q为热流速率,单位W A为接触面积d为热流距离△T为温度差导热系数k是均质材料的固有特性,它体现了材料的导热能力。
它与材料的尺寸,形状和方向没有关系。
导热材料还有另外一个固有特性就是热阻R [2] R=A.△T/Q 此特性用于度量特定厚度的材料抵抗热流的能力。
将等式[2]代入等式[1]就可以得到k与R的关系。
[3] k=d/R 等式[3]显示,对于均质材料来说,热阻与厚度成正比;对于非均质材料来说,热阻通常随材料的厚度增加而增加,但不是线性关系。
在实际应用当中,热源的物体表面是非理想的平整表面,在与导热材料结合时会产生热阻,这个热阻是由于结合处的空气间隙产生的。
因此,材料的总阻抗等于材料的固有热阻加上材料与热源表面接触热阻之和,可表示为:[4] R[总]=R[材料]+R[接触] 因此,表面的平滑度和粗糙度以及夹紧力,材料厚度和压缩模数对接触热阻都有重要的影响。
热界面材料[TIM] 正是因为热源表面不是理想的完整的平面,总是存在微观的表面粗糙度。
当和导热材料接触时,会产生较大的接触热阻。
为了减少这种对热流的阻力,将一些导热界面材料填充在它们之间克服这种对热流的阻力,现在,跨越电子有限公司已经开发出多种类型的材料可满足用户使用要求,这些材料如下: 1 相变材料这种材料是采用加有导热填料的硅或其他聚合树脂。
它既有油脂的高热性能,又有垫片的易处理性和即撕即粘的特点。
当温度上升到熔点温度时(45℃~55℃),相变材料就会变软,类似于油脂,流动于整个接触表面,这种液体的流动将排除所有因接触表面粗糙而产生的空隙。
以达到接触表面完全接触的理想状态,使接触热阻降到最低。
这些材料已经广泛使用在微处理器,中央控制器,图形处理器,芯片组,功率放大器和开关电源,展示出非常出色的导热性能和高可靠性。
2 导热石墨片导热石墨片散热效率高、占用空间小、重量轻,沿两个方向均匀导热,消除热点区域,屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能导热系数高达水平导热150-1200W/M.K,垂直导热20-30W/M.K,比金属的导热还好,耐高温400℃,低热阻:热阻比铝低40,比铜低20。
质轻,比重只有1.0-1.3柔软,容易操作,颜色黑色,厚度0.1-1.0MM,可按要求背胶,此产品导电需注意,主要用途:应用于笔记本电脑、大功率LED照明、平板显示器、数码摄像机、移动通信产品等. 3 导热粘合带导热粘合带是采用了导热填料的丙烯霜基或硅基的压敏粘合剂。
这种材料使用非常方便,不需要机械夹紧力。
它依靠表面PSA粘合散热装置和热源表面。
导热性能主要看表面接触面积大小。
广泛用于LED日光灯、LED面板灯、LED背光源TV等. 4 填缝材料导热硅胶片填缝材料是一种非常软的可导热的硅弹性体,主要用于半导体组件和散热表面之间的又大又多变的间隙导热情况,不需要任何压力填充器件或组件之间的间隙,导热硅胶片具有一定的柔韧性、优良的绝缘性、压缩性、表面天然的粘性,专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产,能够填充缝隙,完成发热部位与散热部位间的热传递,同时还起到绝缘、减震、密封等作用,能够满足设备小型化及超薄化的设计要求,是极具工艺性和使用性,且厚度适用范围广,是一种极佳的导热填充材料而被广泛应用于电子电器产品中。