Теплопроводность и термическое сопротивление

Теплопроводность определяется количеством тепла, проходящим за 1 час через материал толщиной в один метр и площадью поверхностей в один квадратный метр при разности температур на противоположных поверхностях в один градус.

Большей теплопроводностью обладают материалы с меньшей плотностью. В крупных порах материала наблюдается движение воздуха, сопровождающееся переносом тепла, поэтому большей теплопроводностью обладают крупнопористые материалы или материалы с сообщающимися порами. Влажные материалы имеют большую теплопроводность по сравнению с сухими, это объясняется теплопроводностью воды, которая в 25 раз выше, чем у воздуха. По теплопроводности материалы разделяют на классы:

  • теплоизоляционные (А – меньше 0.082 Вт/(м·°C), Б – 0.082-0.116 Вт/(м·°C), и так далее)
  • конструкционно-теплоизоляционные
  • конструкционные (больше 0.210 Вт/(м·°C))

Термическое сопротивление – величина обратная теплопроводности.

Величина теплопроводности имеет большое значения для теплоизоляционных материалов и материалов стен, одной из функций которых является сохранение тепла в доме. Чем меньшей теплопроводностью будут обладать такие материалы, тем меньше будут затраты на отопление и выше эффективность отопительных систем.

Теплоемкость

Теплоемкость определяет склонность материала к поглощению тепла. Удельная теплоемкость равна количеству тепла, необходимому для нагревания на один градус одного килограмма материала. Теплоемкость стали равна 460 Дж/(кг·°C), бетона 800 – 900 Дж/(кг·°C), дерева 2400 – 2700 Дж/(кг·°C). Материалы с высокой теплоемкостью позволяют поддерживать стабильную температуру воздуха внутри помещения, без резких колебаний, при изменении теплового режима.

Огнестойкость

Огнестойкость – это способность материала противостоять действию высокой температуры без потери прочности, несущей способности и без деформаций. По огнестойкости материалы подразделяют на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые:

  • Несгораемые – под действием огня не тлеют, не обугливаются. Но несгораемые материалы, такие как сталь могут сильно деформироваться, в отличие от керамического кирпича, всегда сохраняющего свою форму и прочность.
  • Трудносгораемые – могут обугливаться, тлеть, но воспламеняются с трудом и продолжают гореть только при наличии огня (пропитанная огнезащитным составом древесина).
  • Сгораемые материалы продолжают гореть даже после устранения огня (все органические материалы, не подвергнутые специальной обработке)

К огнестойким материалам относятся только несгораемые материалы, сохраняющие свою прочность при действии высокой температуры или огня.

Огнеупорность

Огнеупорность – это способность материала сохранять свою форму и качества, не расплавляясь и не деформируясь при длительном воздействии высокой температуры. По огнеупорности материалы делятся на огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие:

  • Огнеупорные выдерживают действие температуры 1580 °C и выше
  • Тугоплавкие – от 1350 до 1580 °C
  • Легкоплавкие могут выдерживать только температуры ниже 1350 °C

Термическая стойкость

Термическая стойкость определяется способностью материала выдерживать большое количество циклов резкого изменения температуры без разрушения. Чем однороднее материал и чем меньше коэффициент температурного расширения, тем более высокую термическую стойкость он имеет.

Радиационная стойкость

Радиационная стойкость позволяет материалу сохранять свою структуру и свойства под действием ионизирующего излучения. Кроме радиационной стойкости многие материалы имеют защитные свойства. Так материалы, обладающие большой плотностью хорошо защищают от гамма-излучения, а материалы, содержащие в своем составе большое количество связанной воды, защищают от нейтронного потока.