熱伝導率 熱伝導率の概要

熱伝導率

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2020/11/18 03:20 UTC 版)

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熱伝導率
thermal conductivity
量記号 λ, κ, k
次元 L M T−3 Θ−1
SI単位 ワットメートルケルビン(W/m·K)
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定義

熱伝導率は温度勾配に対する熱流密度のとして定義される[1]。 すなわち、熱流密度j熱力学温度T として、勾配 grad により

と表したときの係数 λ が熱伝導率である。この式はフーリエの法則と呼ばれている。

なお、一般に熱伝導率は温度に依存しており、定数ではない。

関連する物理量

熱伝導率の逆数熱抵抗率という。また、熱伝導率に似ているが異なる物理量として

がある。

熱伝導率を用いて定義される無次元数には、プラントル数ヌセルト数ビオ数ルイス数レイリー数などがある。

値の例

一般的な材料の室温付近での熱伝導率[2][3]
材料 熱伝導率 [W/m·K]
カーボンナノチューブ(C) 3000 - 5500
ダイヤモンド(C) 1000 - 2000
(Ag)(0℃) 428
(Cu)(0℃) 403
(Au)(0℃) 319
アルミニウム(Al)(0℃) 236
シリコン(Si) 168
炭素人造黒鉛・カーボン)(C) 100~250
真鍮(Cu:Zn=7:3)(0℃) 106
ニッケル(0℃) 94
(Fe)(0℃) 83.5
白金(Pt)(0℃) 72
ステンレス鋼 16.7 - 20.9
水晶(SiO2 8
石英ガラス(0℃) 1.4
(H2O)(0℃-80℃) 0.561-0.673
ポリエチレン 0.41
エポキシ樹脂
"bisphenol A"
0.21
シリコーン(Qゴム) 0.16
木材 0.15 - 0.25
羊毛 0.05
発泡ポリスチレン
"Styrofoam"
0.03
空気 0.0241

測定法

  • レーザーフラッシュ法英語版
    熱拡散率比熱容量を測定し、別に求めた密度と合わせて熱伝導率を計算する(比熱容量も別に測定することがある)。均一材料の温度の過渡応答を測定理論に用いているため、複数の材料が接続している場合の測定には向かない。
  • 定常熱流法・平板熱流計法
    温度差及び熱流束から熱伝導率を直接測定する。土壌の熱伝導率測定などにも使われる。
  • 熱線法
    熱線(ヒーター線)の発熱量と温度上昇量から、熱伝導率を直接測定する。

  1. ^ JIS Z 8000-5:2014 『量及び単位―第5部:熱力学』 5-9
  2. ^ 理科年表 第84冊 物54(410)
  3. ^ 国立天文台 (2017-11). “理科年表”. 理科年表 91: 物61-63 (425–427). 


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