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第二章 導熱度 2-1 導熱度的定義
導熱度為物質的一種特性用以表示物質傳送能量的能力。具有高導熱 度的物質稱為導(熱)體(Conductor)，而低導熱度的導體稱為絕(熱)緣 體(Insulator)。
導熱度由傅利葉公式來定義 k = qx/A(T1T2)
根據熱動能理論，分子的溫度與分子的動能成正比，所以導熱度的基 本概念可以說是分子的動能擴散，其發生原因在具有高溫的分子與低 溫分子間的互相碰撞或電子快速移動。
2-24 各相的導熱度：
1. 不同氣體的導熱度範圍約在 0.0090.03(W/m℃)之間，常視為絕熱 體。
(1) 溫度(T)：k 值隨溫度上升而增大。(T導致 KE，單位體積分 子數目減少，n，平均自由動路長度增加，加速分子動能的擴散)。
(2) 壓力(P)：在大部分的壓力範圍內，k 值不受影響。壓力範圍因 氣體不同而異 (例外真空或在臨界壓力) 。
(3) 分子量(M)：M則 k。
(4) 分子結構：隨分子運度的自由度數(number of degree of
freedom motion，nf)則 k；(氣體分子內因 nf的增加，分子間相 互碰撞，KE 交換的複雜性提高，造成分子動能的擴散率降低，
k)。
2. 液體導熱度：
(1) 液體導熱度 k 值，液態金屬(Liquid metals)＞水(water)＞水溶液 或無機液體＞有機液體。
(2) 溫度(T)：大部分液體的 k 值隨溫度上升而降低，但水及部分 水溶液的 k 值隨溫度上升而增大。
(3) 壓力(P)：在常壓時 k 值不受影響，但部分液體當 P時 k。
(4) 體積彈性模數(Modulus of compressibility)：隨體積彈性模數
時 k 值。
(5) 液體熱傳遞途徑：
A. 液體分子碰撞時分子之間的動能互換而達成分子動能擴 散。
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B. 液態金屬則以自由電子移動效應。
C. 液體的導熱度通常表示為 k(T)Sat，即在飽和狀態下液體溫 度之函數。
3. 固體導熱度：
(1) 金屬熱傳遞途徑：
A. 因晶格(Crystal lattice)振動使分子動能擴散。
B. 自由電子移動穿越晶格。
C. 溫度(T)：純金屬隨 T ，k；大部分合金 T ，k。
D. 壓力(P)：在正常壓力下，k 值不受影響。
E. 晶體結構(Crystalline structure)：
a. 單晶格(Single crystal)具有高 k 值，ex. 矽單晶。
b. 金屬不純度 ，k。(表 2-4)
c. 熱傳道方向隨晶格結構(Crystal lattice structure)的關係而 改變。
F. 金屬導熱度T(k)，隨 T，k。
G. 常溫則視 k 值為常數。
(2) 非金屬熱傳遞途徑：
A. 藉晶格(Crystal lattice)振動使分子動能擴散。
B. 溫度(T)：隨 T ，k。
C. 壓力(P)：在常壓下，k 值不受影響。
D. 晶體結構(Crystalline structure)：
a. 多晶組織則 k 值低。
b. 金屬不純度 ，k。
c. 熱傳道方向隨晶格結構的關係而改變，晶格結構愈複雜 則 k。
d. 不純度 ，k。
(3) 非晶態材料(或稱非定形、無晶格結構之材料)傳遞途徑：
A. 經由分子間相互碰重達成，分子間的關係對動能擴散有明 顯影響。
B. 溫度(T)：隨 T ，k。
C. 壓力(P)：在常壓下，k 值不受影響。
(4) 多孔性材料熱傳遞途徑：
A. 經由固體和氣孔內的氣體傳遞，固體為熱傳導，氣體為熱 傳導＋熱對流，氣孔內為熱輻射。
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B. 多孔性材料熱導度 k 值低，常視為絕緣(熱)體。
C. 溫度(T)：隨 T ，k。
(5) 建築材料熱導度：木材、磚及混凝土，k 值隨含水量提高而增 加。
(6) 絕緣及耐火材料：
A. 低溫絕緣(－45℃)：
a. 低溫時需具有適當的物理及機械性質。
b. 隔絕外界的濕氣及壓力。
c. 避免空氣流通。
d. k。
e. 材料內輻射熱傳遞低，如真空護套。
B. 冷藏(室溫－45℃)：
a. 避免冷藏設備外部凝結水滴及結冰。
b. 不得有水氣滲入。
C. 建築(－45℃65℃)：
a. 減少冬天建築物之熱損，而天熱時減少熱能滲入建築物 內。
b. 水氣散發性佳。
D. 加熱及製程(65℃150℃)：
a. 減低加熱或製程系統之熱損失。
b. 石棉紙使用最廣泛，會致癌。
E. 動力設備絕緣材料(150℃550℃)：
a. 避免動力場或高溫化工製程系統熱損失。
b. 抗振、避免雨水滲透。
F. 耐火絕緣(550℃)：
a. 減低設備高溫表面的熱輻射損失。
b. 保護設備結構，避免過熱而熔毀或損壞。
