導熱系數是什么？

熱導系數(又被稱作"導熱系數"或"導熱率")是反映材料熱性能的重要物理量.熱傳導是熱交換的三種(熱傳導,對流和輻射)基本形式之一,是工程熱物理,材料科學,固態物理,能源,環保等各個研究領域的課題.材料的導熱機理在很大程度上取決于它的微觀結構,熱量的傳遞依靠原子,分子圍繞平衡位置的振動以及自由電子的遷移.在導電金屬中電子流起支配作用,在絕緣體和大部分半導體中則以晶格振動起主導作用.
1882年法國科學家傅里葉(J.Fourier)建立了熱傳導理論,目前各種測量導熱系數的方法都是建立在傅里葉熱傳導定律的基礎上.當物體內部有溫度梯度存在時,就有熱量從高溫處傳遞到低溫處,這種現象臂稱為熱傳導.傅里葉指出,在dt時間內通過ds面積的熱量dQ,正比于物體內的溫度梯度,其比例系數時導熱系數,既:
dQ/dt=-l .dt/dx .ds
式中dQ/dt為傳熱速率,dt/dx是與面積ds相垂直的方向上的溫度梯度,"-"號表示熱量由高溫區域傳向低溫區域,l是熱導系數,表示物體導熱能力的大小.在式中l的單位是W.m負1次方.K負1次方.
對于各向異性材料,各個方向的導熱系數是不同的(常用張量來表示).
如果大家對上述的公式看不懂或不太明白(上述屬于大學高等物理課程),下面我用通俗的語言表述熱導系數.
熱導系數又稱導熱系數或導熱率.表征物質熱傳導性能的物理量.設在物體內部垂直于導熱方向取兩個相距1米,面積為1平方米的平行面,而這兩個平面的溫度相差1度,則在1秒內從一個平面傳導到另一平面的熱量就規定為該物質的熱導率.其單位為:瓦/(米.攝氏度),原工程單位制中則為:千卡/(米.小時.攝氏度),熱導率的倒數稱為導熱熱阻.其它條件不變時,熱導率愈大導熱熱阻就愈小,則導熱量就愈大;反之則導熱量就愈小.
通過上述公式和定義可知:芯片散熱方式是靠與芯片接觸的基板(銅材或鋁材)面積與機箱內的溫差通過箱內的空氣流散熱的,這種散熱量與基板面積成正比.當機箱內溫度達到一定時,也就失去了散熱能力.要想把芯片散發出的熱量排走,在常規下只能用強風.所以無風扇靜音熱管的散熱方式,是不可取的.
另外根據空氣動力學原理(就不列公式了),機箱風扇的安裝,風向必須一致,既:前入后出,形成一個風道,才能將箱體內的熱量帶走,起到散熱的目的.