[科普中国]-热扩散系数

定义

【中文】热扩散系数

【英文】Thermal Diffusivity

α=λ/ρc

α称为热扩散率或热扩散系数（thermal diffusivity），单位为m2/s。

式中：

λ：导热系数，单位W/(m·K)；

ρ：密度，单位Kg/m3；

c：比热容，单位J/(Kg·K)。

物理意义由热扩散率的定义α=λ/ρc 可知：

（1） 物体的导热系数λ越大，在相同的温度梯度下可以传导更多的热量。

（2） 分母ρc是单位体积的物体温度升高1℃所需的热量。ρc 越小，温度升高1℃所吸收的热量越小，可以剩下更多热量继续向物体内部传递，能使物体各点的温度更快地随界面温度的升高而升高。

热扩散率α是λ与1/ρc两个因子的结合。α越大，表示物体内部温度扯平的能力越大，因此而有热扩散率的名称。这种物理上的意义还可以从另一个角度来加以说明，即从温度的角度看，α越大，材料中温度变化传播得越迅速。可见α也是材料传播温度变化能力大小的指标，因而有导温系数之称。

测量方法研究与应用热扩散系数、热导率是各类材料的重要物理参数，各种物质的热导率数值主要靠实验测定。热线法一般用于测量材料的热导率。文献2扩展了热线法测量的应用范围，实现了同时测量干燥松木板材料热扩散系数和热导率，在实际的科学研究和生产实践中,可以期望获得更广泛的运用。文献3采用微珠状热敏电阻作为点热源和测温元件,在一维点源脉冲传热模型的基础上建立一种同时测量生物流体热扩散系数、导热系数和热容的瞬态方法。文献4提出以一次测量为基础，全自动、完全非接触地测定热容、热扩散系数和热导率的方法，该方法适合用于测量热导率很小的材料的热性质，例如橡胶混合物。

涂层国际标准《热喷涂陶瓷涂层热导率测量方法——闪光法》国际标准（ISO13826）是国际标准化组织首次发布由中国负责制定的涂层领域的国际标准，标志着我国涂层领域的国际标准化工作取得零突破5。该国际标准由中科院上海硅酸盐研究所曾毅、郑学斌和宋力昕三位研究员于2009年10月向国际标准化组织ISOTC107技术委员会提交草案。历时三年多，最后以该技术委员会全体成员国一致同意的100%高得票率获得通过。同原有方法相比，该标准规范了热喷涂陶瓷涂层的热扩散系数测试方法和过程，并对涂层热扩散系数修正因子的计算过程进行了详细、全面的描述。