热扩散率

在传热分析中，热扩散率a（单位是m2/s）是热导率λ与比热容c和密度ρ的乘积之比。热导率只说明物体传导热量速度快慢，虽然水的γ是空气的22.8倍，但空气的Cv只是水的1/3483，所以，同体积的空气比水增温快得多。表征物体增温快慢的物理量是热扩散系数K，也称导温率。热扩散率又叫导温系数，它表示物体在加热或冷却中，温度趋于均匀一致的能力；相当于物体的蓄热能力，而分子为热导率，故两者之比反映了物质热量扩散的能力。这个综合物性参数对稳态导热没有影响，但是在非稳态导热过程中，它是一个非常重要的参数。

基本介绍

在传热分析中，热扩散率a（单位是m^2/s）是热导率λ与比热容c和密度ρ的乘积之比。

a=λ/（ρ·c）

其中：热导率λ（单位：W/(m·K)）

比热容（单位：J/(kg·K)）

密度（单位：kg/(m^3)）。

热扩散率又叫导温系数，它表示物体在加热或冷却中，温度趋于均匀一致的能力。这个综合物性参数对稳态导热没有影响，但是在非稳态导热过程中，它是一个非常重要的参数。

对于普通的岩石来说，~10m^2/s。在300K，空气的热扩散率是0.000024m^2/s。

对于空气的热扩散率与绝对温度之间的关系。

热扩散率的测量采用非稳态法，常用激光脉冲法。仪器的测量原理是：在一个四周绝热的薄圆片试样的正面，辐照一束垂直于试样正面的均匀的激光脉冲，试样被单面加热，测出在一维热流条件下试样背面的温升曲线，计算求得热扩散率值。

影响因素

土壤在一定的热量得失的情况下，其温度的变化快慢可由土壤热扩散率来表示。由上式可知，凡影响土壤热导率和土壤热容量的因子都影响土壤热扩散率的大小，如土壤有机质的含量、土壤孔隙度的大小及土壤湿度等。但是，土壤热扩散率与土壤湿度的关系比较复杂，因为土壤水分含量的变化同时对土壤热导率和土壤热容量产生影响，因此土壤热扩散率与土壤湿度并非简单的线性关系。根据试验和观测表明，在土壤湿度较小的情况下，随着土壤湿度的增大土壤热扩散率增加，但当土壤湿度超过一定数值以后，因热导率的增加不显著，而热容量仍随湿度线性增加，所以土壤热扩散率反而下降了。

应用

对于热扩散率大的土壤，如湿润的黏土，白天，当有太阳辐射能的收人时，它可以很快地将表层得到的热量传递到土壤深层，这样土壤表层温度就不会过高；夜间，当土壤表面由于地面有效辐射失去热量时，它又可以把土壤深层的热量很快传递到土壤表层来，使土壤表层的夜间温度不致太低。因此这种土壤的地面温度不易出现极端值，即白天地温过高，夜间地温又过低。这对作物的生长是非常有利的。相反，如果土壤的热扩散率很小，如干燥的泥炭土，白天，它不易将地表的热量迅速传递到土壤深层，使白天地表温度过高，夜间，它又不易将土壤深层的热量传递到土壤表面，致使夜间地表面温度过低。所以这种土壤很容易出现极端温度，使生长在它上面的作物极易受到冻害或热害的威胁。