熱伝導率(ねつでんどうりつ、)とは、温度勾配により生じる伝熱のうち、熱伝導による熱の移動のしやすさを規定する物理量である。熱伝導度や熱伝導係数とも呼ばれる。記号は などで表される。 国際単位系(SI)における単位はワット毎メートル毎ケルビン(W/m K)であり、SI接頭語を用いたワット毎センチメートル毎ケルビン(W/cm K)も使われる。

定義 熱伝導率は温度勾配に対する熱流密度の比として定義されるJIS Z 8000-5:2014 『量及び単位―第5部:熱力学』 5-9。 すなわち、熱流密度を 、熱力学温度を として、勾配 により

と表したときの係数 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。

つまり、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 熱伝導率の逆数を熱抵抗率という。また、熱伝導率に似ているが異なる物理量として 熱拡散率 - 温度勾配により運ばれる温度(熱エネルギー)の拡散係数 熱拡散係数 - 混合物に温度勾配がある場合に、熱拡散により濃度勾配が生じる時の大きさを規定する物理量 熱伝達係数 - 物質間の熱の伝わり易さを表す値 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理科年表 第84冊 物54(410) 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 銀(Ag)(0℃) 428 銅(Cu)(0℃) 403 金(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 鉄(Fe)(0℃) 83.5 白金(Pt)(0℃) 72 ステンレス鋼 16.7 - 20.9 水晶(SiO) 8 磁器(空孔率0.25%のもの) 1.5 石英ガラス(0℃) 1.4 陶器 1-1.6 水(HO)(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

熱拡散率と比熱容量を測定し、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。

参考文献

関連項目

外部リンク