如何测金属(如何测金属导体的导热系数)

如何测金属导体的导热系数

1.铝的热导率W/(m·K)：237

2.热导率，又称"导热系数"。是物质导热能力的量度。符号为λ或K。是指当温度垂直向下梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量。

热导率定义:在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米，面积为1平方米的平行平面，若两个平面的温度相差1K，则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率，其单位为瓦特·米-1·开-1(W·m-1·K-1)。

如何测金属导体的导热系数的方法

要提高材料的导热系数，可以使用增热法。增热法包括添加导热金属，如铝、铜和钢，以及使用表面处理技术，如电镀、沉积和化学电镀。

此外，也可以通过改变材料的结构和形状，如增加材料的表面积，以提高材料的导热系数。

测量金属的导热系数

准稳态法测量导热系数的计算公式中要求测量出平板状试样厚度方向上两个端面的温度和随时间变化情况。

对于金属材料，其导热系数较大，使得这两个端面温度很难有所区别，采用普通温度传感器进行测量，两个端面的温度相差很小（几乎相同），这会给计算结果带来极大的误差。

所以，准稳态法适合导热系数比较小的材料，才能使得试样两端面的温度有所差别，差别至少5℃以上。

比较测金属的导热系数与测不良导体的导热系数方法异同

金属电导和导热系数（也叫热导）之间有数学关系，叫做

魏德曼—弗兰兹定律

（Wiedemann-Franz Law）

：

在不太低的温度下，金属的导热系数与电导率之比正比于温度，其中比例常数的值不依赖于具体的金属。

用公式表示即为：，其中为导热系数，为电导率，为一个不依赖于具体金属而与温度有关的常数。之后

洛伦兹

（Lorenz）将这个公式推广为：,为热力学温度，为洛伦兹常数。.

当然，这个规律只是在温度较高的情况下成立，在温度较低时，就不再是常数了。

通常的金属材料可以这样来看待，原子核和内壳层电子组成的

原子实

（也可以简称为原子）因为它们之间的相互吸引作用（离子晶体是库伦作用、原子晶体是化学键作用，分子晶体是范德瓦耳斯力或氢键作用）

按照规则排布

（不考虑缺陷）

，不能随便运动

（不然的话材料就散开，不再是固体了），

最外层电子受原子核的束缚作用较小，可以在整个金属中自由运动

（量子力学能带理论的结果）。

在通常的金属材料中

（不考虑重费米子金属、半金属等复杂情况）

，起导电作用的是自由电子，

在电场的作用下，自由电子会沿着电场的反方向运动（其实是一个费米球漂移，用玻尔兹曼方程描述，这里可以简单地这么理解），

自由电子越多，受到的散射

（受到晶格缺陷等障碍阻止其沿着电场方向运动，这些散射也是电阻产生的根源）

越少，导电性就越好。

而

在通常金属中起导热作用的有两个部分。

其一也是自由电子，

热电子会在温度场下扩散（也用玻尔兹曼方程描述，把电场变成温度梯度场即可）。简单地说就是温度高的自由电子会运动加快，它们会迅速向四处扩散，和冷电子（温度低的电子）通过碰撞交换能量，把热量传导开来。同导电性一样，

自由电子越多，受到的散射越少，电子的导热性就越好。其二是晶格振动，

在金属（其他晶体材料也是一样）中，原子实虽然不能自由运动，但它们可以在格点（晶体结构给他们规定的准确位置）周围作微小的集体振动（原子之间是有相互作用的，就相当于手拉着手，一个原子振动也会带动其他原子振动），形成格波（类似于集体舞），可以把它们看成一种准粒子（其实并不存在，但和粒子的作用一样）——声子。温度高的地方晶格振动更加剧烈，也可以将热量传导到温度低的地方，可以认为是高温的地方产生的声子扩散到低温的地方。

在低温的时候

，晶格振动不太剧烈，声子数目较少，它们之间相互碰撞的可能性也较少（可以这么认为），平均自由程（一个声子在两次碰撞之间运动的距离）长，

晶格导热能力也就较强。在温度较高时

，晶格振动剧烈，声子很多，相互碰撞的几率大大增加，声子的平均自由程也大大减小，

晶格导热能力也大大降低，所以就可以忽略了。

而自由电子运动的速度很快，电子的平均自由程主要取决于声子和电子的碰撞（也即电子和振动的晶格原子的碰撞），而不是电子和电子的碰撞，所以一般金属的电导随温度升高而降低，这是

电子和声子的一个很大的不同，必须要注意。

总之，在温度较高时，晶格热导可以忽略，主要是电子热导起作用，而电子热导和电子电导在一定的温度下是成正比的（都取决于自由电子的数目和平均自由程），所以电导和导热系数也就成正比。而温度较低时，必须要考虑晶格热导，魏德曼—弗兰兹定律就不再成立了。

题主的这个问题是固体物理（凝聚态物理）的一个基本问题，正好是我的专业，而我好久都没有答过物理问题了，所以才有这么一答。考虑到题主可能不是物理专业的，所以我尽量采用了通俗一点的说法来解释这个问题，没有完全从专业的角度来谈（说到了一些专业术语，如玻尔兹曼方程、准粒子、平均自由程）。当然，一旦通俗，很多地方就难免不太严谨，但道理的确是这样，是没有大错误的。要真正把这个问题搞清楚，就必须要懂《固体物理》才行，这个问题必须要综合利用《固体物理》中几个不同板块的知识才能解释清楚。不知道能不能解决题主的困惑，有什么问题可以找我交流，不足之处，还请批评指正，谢谢！

如何测定金属固体材料的导热系数及原理

铜的导热性最好.金属的导热性用导热系数(热传导系数)表示:

热传导系数的定义为：每单位长度、每K，可以传送多少W的能量，单位为W/mK。其中“W”指热功率单位，“m”代表长度单位米，而“K”为绝对温度单位。该数值越大说明导热性能越好。下列几种金属的导热系数:

铜 401 W/mK

铝 237 W/mK

铁 80 W/mK

如何测金属导体的导热系数视频

苹果手机在观看视频，特别是高清视频时屏幕处于常亮状态，CPU和GPU处于长期工作状态，另外使用非官方的播放器在进行视频解码时也会额外增加处理器负载也会导致一定的发热。

如果此时苹果手机还处在充电状态下，长时间使用的话，就会导致其发烧发烫。

看电影、玩大型游戏、将文件传输到云端等，都需要高CPU负载，这些行为都会产生大量的热量。拍照或摄像需要摄像头，成像或图像处理时，手机负载较高，耗电量较大，也会造成一定的发热，这是正常现象。如果手机严重的发烫，建议先停止使用，待手机冷却下来再继续使用。