1.1.3　材料與熱有關的性質

1.導熱性

材料傳導熱量的性質稱為導熱性。當材料兩側表面存在溫差時，熱量會由溫度較高的一面傳向溫度較低的一面。材料的導熱性可用導熱系數表示。

以單層平板為例，如圖1-4所示，若T1>T2，經過時間t，由溫度為T1的一側傳至溫度為T2的一側的熱量為

則導熱系數的計算公式為

式中　λ——導熱系數，W/（m·K）；

Q——傳導的熱量，J；

d——材料的厚度，m；

A——傳熱面積，m2；

t——傳熱時間，s；

T1-T2——材料兩側的溫度差，K。

材料的導熱系數越小，保溫性能越好。工程材料的導熱系數一般為0.02～3.00W/（m·K）。通常把λ≤0.23W/（m·K）的材料作為保溫隔熱材料。

材料的導熱性與材料的孔隙率、孔隙特征有關。一般而言，孔隙率越大，導熱系數越小。具有互不連通封閉微孔構造材料的導熱系數，要比粗大連通孔隙構造材料的導熱系數小。當材料的含水率增大時，導熱系數也隨之增大。

材料的導熱系數對構筑物的保溫隔熱有重要意義。在大體積混凝土溫度及溫度控制計算中，混凝土的導熱系數是一個重要指標。幾種常用材料的導熱系數如表1-2所示。

2.熱容量

熱容量是指材料在受熱時吸收熱量、冷卻時放出熱量的性質。材料吸收或放出的熱量可按下式計算：

Q=cm（T1-T2）

式中　Q——材料吸收或放出的熱量，J；

c——材料的比熱容，J/（kg·K）；

m——材料的質量，kg；

T1-T2——材料受熱或冷卻前后的溫差，K。

比熱容是指單位質量材料在溫度升高或降低1K時所吸收或放出的熱量，是反映不同材料熱容性差別的參數，可由上式導出，即

混凝土的比熱容為1×103J/（kg·K），鋼為0.48×103J/（kg·K），松木為2.72×103J/（kg·K），普通黏土磚為0.88×103J/（kg·K），水為4.19×103J/（kg·K）。

在冬、夏季施工中，對材料加熱或冷卻進行計算時，均要考慮材料的熱容量。在構筑物中，選用導熱系數小、比熱容大的材料，可以降低能耗并長時間保持室內溫度的穩定。

3.熱膨脹系數

材料隨著溫度的升高或降低，體積會膨脹或收縮，其比率如果是以兩點之間的距離計算時，稱為線膨脹系數；如果以材料的體積計算時，則稱為體膨脹系數。在工程實踐中，常用線膨脹系數。

線膨脹系數是指在一定溫度范圍內，材料由于溫度上升或下降1℃所引起的長度增長或縮短值，與其在0℃時的長度之比。例如：鋼筋的線膨脹系數為（10～12）×10-6/℃，混凝土的線膨脹系數為（5.8～12.6）×10-6/℃。線膨脹系數是計算材料因溫度變化時所引起的變形和溫度應力大小的重要參數。