木材的热学性质
9第六章之木材热学电学等部分幻灯片
直流电场中导体和介电体中带电粒子的举动
极
化
把电介质引入真空电容器，引起极板上电 荷量增加，电容增大，这是由于在电场作用下， 电介质中的电荷发生了再分布，靠近极板的介 质表面上将产生表面束缚电荷，结果使介质出 现了宏观的偶极。
极化的种类
电子极化： 离子（原子）极化： 取向（偶极）极化： 界面（结构）极化： 电解极化：
3、湿木材的比热容：
水 的 比 热 容 在 15 ～ 16℃(15.6℃) 时 为 4.184 KJ/(Kg ·K)，湿木材的比热容随着木材含水率 的增大而增大。 湿木材比热容的公式。
二、木材的热导率
1、稳态热传导(导热系数)：温度梯度一定下的热传导。 以λ 表示。
λ =(Q*d)/(A*t*Δ θ )，即为单位时间t内通过某一定物 质的单位厚度d、单位面积A、相对面的温度差Δ θ 时的热量 Q。
电极板 电极板 + ++ ++ + ++ +++ +++
ee
e ee e e
电极板 电极板 ++ + ++ + ++ + + ++ 电池 电池 介电体 介电体 电极板 电极板
– +
– – + + –– + + – +
导体 导体 e
– +
– +
电池 电池
电极板 电极板
（1（ ）1）
（ 2） （ 2）
2、射频下木材的极化和介电性
射频：即高频 0.2 ～ 几百几千兆赫。 木材工业的高频加热频率在1～10MHZ的范围； 微波干燥的频率为915MHZ或2.45GHZ。 在射频下木材表现出介电性。
第七章 木材的热、电性质
第八章 木材的环境学特性
第一节 木材的视觉特性
一 木材的反射特性 二 木材的视觉特性 （一）木材的颜色 （二）透明涂饰 （三）木纹图案和节子 （四）木材对的冷暖感 二 木材表面的粗滑感 （一）粗糙度与粗糙感 （二）光滑行与摩擦阻力 三 木材表面的软硬感 四 木材触觉特性的综合分析
四 热膨胀 五 木材的耐热性和热分解 六 热对木材材质的影响
第二节 木材的电学性质
一 木材的直流电传导 （一）电阻率和电导率 电阻率表示单位长度、 电阻率表示单位长度、单位截面积的均匀导线的 电阻值，其倒数称电导率。 电阻值，其倒数称电导率。 影响电阻率和电导率的因素有：木材含水率、 影响电阻率和电导率的因素有：木材含水率、温 密度、纹理结构、化学组分。 度、密度、纹理结构、化学组分。 （二）木材的导电机理 （三）利用木材直流电传导性测定木材含水率
6 声强级：声音的强度进行比较时用声强级， 声音的强度进行比较时用声强级， 一个声音的声强级是指将它的强度与听阈的强度相 比之后再取其常用对数的10倍 比之后再取其常用对数的 倍，即 β=10log10I/I0 (dB) 式中： 式中： β—强度为 的声音用分贝表示的强度级 强度为I的声音用分贝表示的强度级 强度为 的声音用分贝表示的强度级(dB) ； I—声强度（ w/cm2 ）； 声强度（ 声强度 I0—听阈强度，为1×10-16 w/cm2 。 听阈强度， 听阈强度 × 按分贝计，人耳听阈的声强级为0dB ，痛阈的声 按分贝计，人耳听阈的声强级为 强级为120dB 。 强级为
木材对声的反射、 三 木材对声的反射、吸收和透射 （一）反射 （二）吸收和透射 木材的吸音性能用吸声系数表示， 木材的吸音性能用吸声系数表示，它是吸收和透 射的声能与入射的声能之比的百分数。 射的声能与入射的声能之比的百分数。 （三）隔声 木材的隔声性能用隔音量表示， 木材的隔声性能用隔音量表示，它指透射的声强 度损失的分贝数。单层墙的隔音量D取决于墙的重 度损失的分贝数。单层墙的隔音量 取决于墙的重 量和声音的频率： 量和声音的频率： D = 20 log10 (0.004 w f ) (dB) 式中：w—单位面积墙的重量（ Kg/m2 ）； 式中： 单位面积墙的重量（ 单位面积墙的重量 f —频率（ Hz ）； 频率（ 频率 D—隔音量（声透射的强度损失） (dB) 。 隔音量（ 隔音量 声透射的强度损失）
木材的热学性质
木材热导率λ
热移动分类
传导、对流、辐射
木材是
木材的热传导
木材局部加热时，被加热部位的木材分子振动能量增加，分子与相邻分子的碰撞可将能量传递给临近分子。顺次传递能量使得外加热量向木材内部扩散，木材温度升高，即为木材的热传导
木素含碳量高、稳定苯环结构在木素大分子中占优势，具有较高热稳定性
230～300℃之间，木素α-和β-芳基-烷基醚键断裂；
300℃左右时，脂肪族侧链开始从苯环上裂开；
370～400℃时，基本结构单元苯丙烷之间的碳-碳键断裂，逐渐形成木炭；
当温度在550℃时，生成CO、CH4、CO2、C2H6
木素主要形成木炭，而纤维素和半纤维素主要形成挥发性热解产物
木材的热学性质
热容q与比热容C
热容q
使某物质平均温度升高1 K所需的热量, q=Q/⊿T,单位为J/℃
比热容C
定义
某物质单位质量的热容,单位为kJ/(kg·K)
比较
苯醇提取物>木素>木材>α纤维素=全纤维素
木材是有机多孔性材料，比热容远大于金属材料
湿木材比热容
湿木材由水分、空气、木材组成的三相系统。按热容叠加原理，湿材的热容等于三者热容之和，因空气质量小，省略后湿材的热容就等于水的热容与全干材的热容之和
木材热膨胀
热胀系数比较
αT≥αR＞αL
纤维素结晶部分的长宽比约为10:1，使得垂直于纤维素分子链方向的分子振动为链长度方向的10倍
耐热性和热分解
三大素可燃温度※
半纤维素（200～260℃）
半纤维素的热稳定性较纤维素低，能在较低的温度下发生热分解，生成大量的乙酸、不燃性气体和少量焦油
各类木材热值
各类木材热值引言木材是人类利用最早的能源之一，其燃烧产生的热能可以用于供暖、烹饪和发电等方面。
不同种类的木材具有不同的热值，即单位质量木材所释放的热量。
本文将介绍各类常见木材的热值，并对其影响因素进行探讨。
一、常见木材种类及其特点1. 桦木桦木是一种常见的硬质木材，具有较高的密度和强度。
它具有良好的耐久性和抗腐蚀性能，适合用于制作家具和建筑材料。
桦木在燃烧时产生的热量较高，是一种理想的供暖材料。
2. 松木松木是一种软质木材，容易加工和处理。
它具有良好的抗压性能和耐久性，在建筑领域广泛应用。
由于其较低的密度，松木在燃烧时释放出较少的热量，通常用于轻型取暖或者点缀火焰效果。
3. 橡木橡木是一种坚硬且耐久的木材，常用于制作家具和地板。
橡木的密度较高，因此在燃烧时产生的热量也较高。
它的燃烧速度较慢，可以持续释放温暖的热能。
4. 樱桃木樱桃木是一种美观且坚硬的木材，常用于制作高级家具和装饰品。
尽管樱桃木密度较高，但其燃烧时产生的热量相对较低。
因此，在取暖方面使用樱桃木可能需要更多的材料。
二、影响木材燃烧效果的因素1. 密度密度是影响木材燃烧效果的重要因素之一。
一般来说，密度越大，单位质量所释放的热量就越多。
例如，硬质木材如桦木和橡木密度较高，其燃烧时产生的热量相对较大。
2. 湿度湿度是另一个影响木材燃烧效果的关键因素。
湿度高的木材含有较多的水分，燃烧时需要先将水分蒸发，从而减少了实际释放的热量。
因此，干燥的木材在燃烧时能够更高效地产生热能。
3. 树种不同树种的木材具有不同的物理和化学性质，因此其燃烧效果也会有所不同。
一般来说，硬质木材如桦木和橡木在燃烧时产生的热量较高，而软质木材如松木则会释放较少的热量。
4. 燃烧条件除了木材本身的属性外，燃烧条件也对其释放的热量有一定影响。
例如，足够的氧气供应和适当的风速可以促进火焰的形成和传播，从而提高整体的燃烧效率。
三、常见木材的比较下表列出了常见木材种类及其相对比较：木材种类密度（kg/m³）干态单位质量（MJ/kg）湿态单位质量（MJ/kg）桦木660-720 16.7-19.5 11.2-14.3松木400-510 13.0-14.9 7.8-10.2橡木650-900 17.6-20.4 12.3-15.6樱桃木560-720 15.6-18.5 10.6-13.9从上表可以看出，桦木和橡木的热值较高，适合用于供暖和烹饪等高热量需求场景。
木材学（7.7.5）--木材的物理性质
木材学（7.7.5）--木材的物理性质第1章木材的物理性质本章主要介绍了木材密度、木材的含水状态、木材中水分的吸湿与解吸、木材的干缩湿胀、木材的电学性质、热学性质、声学性质和光学性质。
1.1木材密度木材密度是指单位体积的木材的质量，单位为g/㎝3或㎏/m3。
1.1.1木材密度的种类木材是由木材实质、水分及空气组成多孔性材料，其中空气对木材的质量没有影响，但是木材中水分的含量与木材的密度有密切关系。
因此对应着木材的不同水分状态，木材密度可以分为生材密度、气干密度、绝干密度和基本密度。
1.1.2木材相对质量密度（简称相对密度）的测定测定相对质量密度（简称相对密度）必须知道一定含水率时木材的体积以及木材的绝干质量。
在大多数情况下，绝干质量的测定与用绝干称重法测定含水率中所用的方法一致。
由于在干燥过程中抽提物可能和水蒸气一起蒸发，所以有时采用蒸馏法来得到绝干质量。
木材的体积的测定可以采用以下方法：a.对于形状规则的试材，直接测量试材的三边尺寸，计算出体积；b.对于形状不规则的试材，可以用排水法测量体积；c.快速测定法1.1.3细胞壁密度、实质密度和空隙度木材的绝干细胞壁的密度可以通过比重比（密度计）或体积置换法来测量。
根据置换介质种类的不同，测得的细胞壁密度的值也有差异木材的空隙度可以用下列计算求得：P(%)=(1-ρ0/ρ0w )×100%式中：P为木材空隙度(%)；ρ0 为木材得绝干密度g/㎝3 ；ρ0w 为木材得实质密度 g/㎝31.1.4木材密度的影响因素除了含水率以外，影响木材密度的因素还包括树种、抽提物含量、立地条件和树龄等。
在同一棵树上，不同部位的木材密度也有较大差别。
1.1.4.1树种不同树种的木材其密度有很大差异。
这主要是由于不同树种的木材的空隙度不同而引起的。
空隙度越大，木材的密度越小。
1.1.4.2抽提物含量木材中通常含有多种抽提物，其中包括松烯、树脂、多酚类（如单宁、糖类、油脂类）以及无机化合物（如硅酸盐、碳酸盐、磷酸盐）。
8第六章 木材的物理性质
(五)木材的干缩湿胀对木材加工和使用的影响
1、木材干燥过程中木材内产生应力，使木材 容易产生开裂和变形； 2、木材的各种变形
图6-12木材中不同位置木材的不同变形
(1)翘弯 (2)顺弯
(3)横弯
(4)扭曲
图6-13 木材的典型变形
(六)减小木材干缩湿胀的方法
1、减小细胞壁的膨胀
(1) 用极性较小或非极性基团取代 -OH 或其它方法 降低-OH量，如： 热处理； 酯化：乙酰化，异氰酸酯化； 缩醛化； 醚化：丙烯腈，环氧化物等处理。 (2)用憎水物(疏水物)覆盖自由表面，堵塞水的通 道，阻止水分子进入细胞壁；
3、木材的空隙度：
单位体积的木材减去木材物质所占的体积以及水 所占的体积。 绝干材的空隙度 (%)＝(1－木材的绝干密度 / 木材 的实质密度)×100% 。
四、木材密度的测定
1、直接测量法（干燥法） 2、水银膨胀计测定法 3、排水法
天平
排水法测定木材的平衡含水率总比解吸时要低，这种现象称为 吸湿滞后。
木材的吸着滞后
(一)木材的干缩湿胀
1、现象：在绝干状
态和纤维饱和点含水率 范围内，由于水分进出 木材细胞壁的非结晶领 域，引起的非结晶领域 的收缩(shrinkage)或湿 胀(swelling)，导致细胞 壁尺寸变化，最终木材 整体尺寸变化的现象。
2、径向和弦向
(1) 木射线的作用; (2) 早材和晚材的相互作用; (3) 细胞径面壁上纹孔多，扰乱了微纤丝的排列，纤 丝角增大； (4) 单位尺寸的径面壁上胞间层物质和胞壁物质相对 于弦面壁上的要少。
3、差异干缩
相同条件下，木材的弦向和径向收缩的比值。
(四)木材干缩湿胀的影响因素
1、方向 2、树种 3、密度 4、晚材率 5、应力木 6、应力
木材的热学性质 - 木材的热学性质
(m2 / s) C
➢ 木材弦向导热温度系数为11.76～17.54×10-8 m2/s
6.4 木材的热学性质
(3)木材的导温系数
➢ 影响因素： ① 密度：ρ↑→α↓ ② 含水率：W↑→α↓ （α水<α空气） ③ 温度：T↑→α↓ ④ 热流方向：α顺纹>α横纹; α径向<α弦向
(5)热对木材性质的影响
➢ 热处理
6.4 木材的热学性质
(5)热对木材性质的影响
➢ 热处理
6.4 木材的热学性质
(5)热对木材性质的影响 ➢ 水热软化
6.4 木材的热学性质
➢木材的热物理性质，是由比热、导热系数、导 温系数等热物理参数来综合表征的。
➢建筑部门进行隔热、保温设计时的数据指标。 ➢木材加工的热处理，如原木的解冻、木段的蒸
煮、木材干燥、人造板板坯的加热预处理等。
热：单位量的某种物质温度变化1℃所吸收或放
Qd A t( 2 1 )
➢ 木材是具有很多空气孔隙的多孔性材料，所以其导 热系数很小，属于热的不良导体。
6.4 木材的热学性质
(2)木材的导热系数
➢ 测量方法：稳态和非稳态
6.4 木材的热学性质
(2)木材的导热系数
几种常见材料的导热系数
6.4 木材的热学性质
(2)木材的导热系数
➢ 影响因素：
①密度：随密度的增加成比例增加 ②含水率：随含水率的增加而增大 ③温度：随温度的升高而增大 ④热流方向：顺纹>横纹,比值1.8~3.5
径向>弦向,相差约12.7%
6.4 木材的热学性质
(3)木材的导温系数（热扩散率）
➢ 物理意义：表征材料在冷却或加热的非稳定状态过
木料原料知识点总结
木料原料知识点总结木料是一种常见的建筑和家具制作原料，具有良好的耐用性和装饰性。
在木材的选择和使用中，有许多需要注意的事项，包括木材的品种、性质、处理方法等。
本文将对木材的原料知识点进行总结，帮助读者更好地了解木材的选择和使用。
一、木材的原料来源木材是从树木中获得的一种天然材料，主要来源有以下几种：1. 野生树木：野生树木指的是在自然环境中生长的树木，通常需要进行砍伐和采伐才能获得木材。
2. 人工林：人工林是由人工种植和管理的树木，一般在一定年限后进行砍伐和采伐，用于获得木材。
3. 林木废料：包括木材加工厂的废料和木屑，以及城市中被砍伐的树木和树枝等，也可以用来获得木材。
4. 沿海漂木：沿海漂木是指从沿海地区漂流而来的木材，通常需要进行打捞和清理才能获得木材。
以上几种木材原料来源各有特点，需要根据具体情况选择合适的原料来源。
二、木材的种类根据原料的不同，木材可以分为天然木材、人工板材和人造木材等几种种类。
1. 天然木材：指的是未经加工的天然树木所制造的木材，如松木、橡木、榉木等。
2. 人工板材：人工板材是使用原木碎料或者木材废料生产的板材，主要有胶合板、刨花板、密度板等。
3. 人造木材：指的是使用植物纤维或者木质废料经过科学处理而成的木材，如竹木复合材、木塑复合材等。
不同种类的木材在性能和用途上各有特点，需要根据具体的使用要求进行选择。
三、木材的性质木材是一种具有天然美观、环保和隔热保温性能的材料，同时也具有较高的耐用性和耐腐蚀性。
但木材的性质受多种因素影响，需要根据实际需求进行选择。
1. 密度：不同种类的木材密度不同，密度越大的木材耐磨性越好，但重量也会增加。
2. 吸水性：木材吸水性较强，需要注意防水处理和防潮保护。
3. 耐蚀性：木材易受到真菌、细菌、虫害等侵害，需要进行防腐处理和防蛀处理。
4. 热学性能：木材的热学性能较好，可以用于装饰隔热保温。
5. 力学性能：木材的力学性能包括强度、韧性、刚性等，需要根据具体使用要求选择适当的木材种类。
木材热胀冷缩系数
木材热胀冷缩系数木材热胀冷缩是一个普遍存在且重要的现象。
它对于木材的使用和加工有着重要的影响。
本文将深入探讨木材热胀冷缩的原理、影响因素以及应对措施。
首先，我们需要了解木材热胀冷缩的原理。
热胀冷缩是由于木材受热时，分子振动增加，体积膨胀，导致木材膨胀；而冷却时，分子振动减小，体积收缩，导致木材缩水。
这个过程是由木材中的纤维结构和分子之间的相互作用力所决定的。
在过程中，木材的纤维结构会受到扭曲和变形，导致木材尺寸发生变化。
木材热胀冷缩的影响因素很多，包括温度变化、湿度变化、木材的种类和结构等。
首先，温度变化对木材的热胀冷缩有着直接的影响。
当温度升高时，木材会膨胀，当温度降低时，木材会收缩。
这个现象在木材的各个方向上都会发生，但在径向和切向上的变化幅度较小。
其次，湿度变化也是一个重要的影响因素。
湿度的变化会影响木材中的水分含量，从而导致木材的体积发生变化。
木材吸湿时体积膨胀，失湿时体积收缩。
此外，木材的种类和结构对热胀冷缩的影响也很明显。
不同种类的木材以及木材的纹理和纹理方向，都会导致木材热胀冷缩的程度不同。
面对木材热胀冷缩现象，我们可以采取一些措施来尽量减少其带来的影响。
首先，合理选择和设计木材结构。
在设计木制品时，应考虑到木材的热胀冷缩特性，尽量避免过度收缩或膨胀。
其次，控制木材的湿度。
湿度的变化是导致热胀冷缩的主要因素之一，因此，保持木材的稳定湿度是关键。
可以通过在木材储存和加工过程中进行适当的湿度控制来达到这一目的。
另外，增加木材的稳定性也是解决热胀冷缩问题的一种方式。
可以通过改进木材加工工艺、进行木材的改性处理等手段来提高木材的稳定性。
总结而言，木材热胀冷缩是一个普遍存在的现象。
它对于木材的使用和加工有着重要的影响。
了解木材热胀冷缩的原理和影响因素，并采取相应的应对措施，可以减少其带来的负面影响。
希望本文能够给读者带来对木材热胀冷缩的更深入的认识，对于工程设计和木材加工具有一定的参考价值。
木材的导热性和保温特性
木材的保温技术：研究木材的保温技术，提高其保温性能
未来研究方向和展望
研究木材导热性和保温特性与环境因素的关系
研究木材导热性和保温特性在可再生能源领域的应用
研究木材导热性和保温特性在节能建筑中的应用
探索木材导热性和保温特性的优化方法
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温度也会影响木材的导热性，温度越高，导热性越好。
木材导热性的影响因素
木材的加工方式：加工方式会影响木材的导热性
木材的纹理：纹理越直，导热性越好
木材的含水率：含水率越高，导热性越差
木材的密度：密度越大，导热性越好
木材的种类：不同种类的木材导热性不同
木材导热性与其他材料的比较
பைடு நூலகம்
木材的导热性低于金属和玻璃，但高于塑料和橡胶
添加标题
木材在建筑中的使用可以增加建筑的美观性和舒适性
添加标题
木材在建筑中的使用可以减少建筑对环境的影响，提高建筑的环保性能
添加标题
木材在保温材料中的应用
木材作为保温材料，可以有效降低建筑物的能耗
木材的保温性能好，可以保持室内温度稳定
木材在保温材料中的应用广泛，如墙体、屋顶、地板等
木材的导热系数低，可以减少热量的流失
木材的导热性和保温特性
汇报人：
目录
01
添加目录标题
02
木材的导热性
03
木材的保温特性
04
木材导热性和保温特性的应用
05
木材导热性和保温特性的研究进展
添加章节标题
木材的导热性
木材导热性的物理机制
木材的导热性主要由木材的密度、含水量、温度等因素决定。
木材的密度越大，导热性越好，反之则越差。
木材的热膨胀与收缩特性
木材的热膨胀与收缩特性木材作为一种常见的建筑材料，具有独特的热膨胀与收缩特性。
这一特性对于木材的使用和维护都有着重要的影响。
本文将探讨木材的热膨胀与收缩原理、影响因素以及对应的解决方法。
1. 热膨胀与收缩原理通常情况下，随着温度的升高，物体的体积会发生扩大，而温度降低则会导致物体体积收缩。
这一现象被称为热膨胀与收缩。
而木材作为一种有机材料，其热膨胀与收缩特性是由其结构决定的。
木材的结构特点是纤维素、半纤维素和木质素等有机物质构成的复杂网状结构。
在温度升高的作用下，这些有机物质之间的键结构会发生断裂或变形，导致木材体积的扩大。
相反，温度降低时，这些键结构重新形成，木材体积相应收缩。
2. 影响因素木材的热膨胀与收缩特性受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：(1) 温度变化：温度是影响木材热膨胀与收缩的主要因素。
一般来说，温度变化范围越大，木材的热膨胀与收缩程度也越大。
(2) 湿度变化：与温度类似，湿度是影响木材热膨胀与收缩的重要因素。
木材吸湿后，纤维素等有机物质会因为水分的作用而膨胀，导致木材体积增大。
相反，木材失去水分时，体积会收缩。
(3) 木材的种类：不同种类的木材具有不同的热膨胀与收缩特性。
一般来说，硬质木材的热膨胀与收缩程度较小，而软质木材则较大。
(4) 切面方向：木材的切面方向也会对其热膨胀与收缩特性产生影响。
沿着纹理方向切割的木材，其收缩程度相对较小；而垂直于纹理方向切割的木材，则具有更明显的热膨胀与收缩特性。
3. 解决方法为了减少木材由于热膨胀与收缩带来的问题，我们需要采取一些措施：(1) 控制环境温湿度：保持室内环境的稳定温湿度，可以有效减小木材热膨胀和收缩的程度。
可以通过设置空调或加湿器来控制温湿度。
(2) 使用干燥处理木材：在使用木材之前，可以进行干燥处理，降低木材的含水率，以减少热膨胀和收缩的程度。
(3) 合理设计：在木材使用过程中，合理设计和安装可以减少热膨胀和收缩带来的影响。
木材的热膨胀和热收缩
采用合适的连接方式：在连接木材时，采用合适的连接方式，如榫接、胶接等，以减少木材的热膨胀与热收缩。
利用木材热膨胀与热收缩的策略
木材热膨胀与热收缩的优化方案
选择合适的木材种类：根据使用环境和需求选择热膨胀系数较小的木材
控制木材的含水率：保持木材的含水率在适宜范围内，避免因水分变化导致的热膨胀和热收缩
应力释放：木材在热膨胀过程中，应力得到释放，从而减小变形和开裂的可能性
木材热膨胀的特点
木材的热膨胀速度较慢，需要较长时间才能达到平衡状态
木材的热膨胀系数较大，容易受温度影响而变形
木材的热膨胀方向与纤维方向一致，沿纤维方向膨胀较大
木材的热膨胀程度与木材的种类、湿度、温度等因素有关
热膨胀的影响因素
树种：不同树种的热膨胀系数不同
THANK YOU
汇报人：
热膨胀是指木材在温度升高时体积增大的现象，而热收缩则是指木材在温度降低时体积减小的现象。
木材热膨胀与热收缩的关联性
木材的热膨胀和热收缩可以通过控制温度、湿度等环境因素来调节，以减少木材的变形和开裂。
木材的热膨胀和热收缩会导致木材的尺寸和形状发生变化，影响木材的使用性能和加工工艺。
木材的热膨胀和热收缩是木材的物理性质之一，与温度变化密切相关。
木材的热膨胀和热收缩
汇报人：
目录
01
添加目录项标题
02
木材的热膨胀
03
木材的热收缩
04
木材热膨胀与热收缩的关系
05
木材热膨胀与热收缩的应对措施
添加章节标题
1
木材的热膨胀
2
热膨胀的原理
木材分子结构：纤维素、半纤维素和木质素
温度变化：温度升高，分子热运动加剧，导致木材膨胀
第六章木材的物理性质
第16次课授课时间：2006年4月20日（星期四）1、2节120121第六章 木材的物理性质§3. 木材的电学性质1、 木材的导电性1.1 电阻率与电导率电阻率，是指单位截面积及单位长度上均匀导线的电阻值，是物体的固有属性，电阻率越大则材料导电能力越弱。
电导率，是电阻率的倒数，单位为11--⋅Ωm ，电导率越大，则说明材料导电能力越强。
1.2 木材的电导原理木材含水率在0%～20%的范围内，影响电导机理的主要因子是木材中的自由离子浓度(载流子的数目)；在更高的含水率范围内，被吸着的束缚离子的解离度很高，离子迁移率上升为决定电导的主要因子。
1.3 影响木材直流电导率的因素木材的直流电导率受含水率、温度、木材的构造、密度等影响。
2、 木材的介电性2.1 低频交流电作用下木材的电热效应在低频交流电场中，欧姆定律对木材介质也成立，产生的焦耳热和直流电作用下相同。
2.2 射频下木材的极化和介电性在射频下木材表现出介电性。
所谓介电性，是指物质受到电场作用时，构成物质的带电粒子只能产生微观上的位移而不能进行宏观上的迁移的性质。
木材中的极化现象有以下几类：电子极化、离子（原子）极化、偶极（取向）极化、界面（结构）极化和电解极化。
木材的介电性主要由介电系数和损耗角正切表示。
2.3 木材的介电系数（1） 介电系数介电系数ε是表征木材在交流电场作用下介质的极化强度和介电体存储电荷能力的物理参数。
其定义为：木材介质电容器的电容量与同体积尺寸、同几何形状的真空电容器的电容量之比值。
（2） 影响木材介电系数的因素 影响木材介电系数的因素很多，主要包括木材含水率、密度、频率、树种、纹理方向、电场方向等。
2.4 木材的介电损耗（1）损耗角正切和功率因数：其定义为：介质在交流电场中每周期内热消耗的能量与充放电所用能量之比。
功率因数的基本定义为：每周期之内有功功率（热消耗功率）与视在功率（等于外施电压与总电流的乘积）之比。
木材热胀冷缩系数
木材热胀冷缩系数木材热胀冷缩系数是指木材在温度变化时的线膨胀或收缩比例，它是一个表征木材热学性质的重要参数。
热胀冷缩系数的大小与木材的种类、含水率以及纤维方向有关。
首先，木材的热胀冷缩性质与其种类密切相关。
不同种类的木材具有不同的热胀冷缩系数。
以一些常见的木材为例，樟木的热胀冷缩系数为0.000038/℃，杉木为0.000025/℃，橡木为0.000024/℃，松木为0.000014/℃。
可以看出，樟木的热胀冷缩系数最大，其次是杉木、橡木，松木的热胀冷缩系数最小。
这是因为不同种类的木材拥有不同的纤维结构和物理性质，从而导致其热胀冷缩性质的差异。
其次，木材的含水率也会影响其热胀冷缩系数。
一般来说，木材含水率的增加会导致其热胀冷缩系数的增大。
这是因为木材中的水分会在热胀冷缩过程中发挥一定的润滑作用，使木材更容易变形。
当木材的含水率较高时，其热胀冷缩系数会随着温度的升高而增大；而当木材的含水率较低时，其热胀冷缩系数会相对较小。
因此，在使用木材进行建筑、家具等方面的工程时，需根据木材的含水率来调整其热胀冷缩系数的影响。
此外，木材的纤维方向也对其热胀冷缩系数有一定的影响。
一般来说，木材的纵向热胀冷缩系数会小于横向热胀冷缩系数。
这是因为木材的纤维方向决定了其纵向抗拉强度较大，能够较好地承受纵向伸缩变形，从而减小了纵向热胀冷缩系数。
在实际应用中，热胀冷缩系数是一个重要的参数，在木材的使用过程中需要考虑到其热胀冷缩对结构稳定性的影响。
例如，在建筑中使用木材进行横梁、地面、墙板等的搭建时，需要合理估计木材的热胀冷缩系数，并根据实际工程情况进行施工调整，以确保结构的稳定性和安全性。
总之，木材热胀冷缩系数是一个重要的热学参数，它与木材的种类、含水率以及纤维方向密切相关。
了解木材的热胀冷缩性质可以帮助人们更好地选择和应用木材，使其能够在不同温度条件下保持稳定和可靠的工作性能。
木材的热传导性与保温性
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应用：在木材的 应用中，需要根 据实际需求选择 合适的木材，以 实现最佳的热传
导性和保温性
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木材热传导性与保温性的平衡
热传导性：木材的热传导性主要取决于木材的密度和导热系数
保温性：木材的保温性主要取决于木材的厚度和热阻系数
平衡点：在保证木材热传导性的同时，也需要考虑其保温性，以达到最佳的热传导性与 保温性的平衡 应用：在建筑、家具等领域，需要根据实际需求选择合适的木材，以达到最佳的热传导 性与保温性的平衡
04
05
木材的保温性能与密度的关系：木材 的保温性能与密度成反比，密度越小， 保温性能越好
04
木材热传导性与保温性 的关系
热传导性与保温性的相互影响
热传导性：木材 的热传导性主要 取决于木材的密 度、含水量和温
度
添加标题
保温性：木材的 保温性主要取决 于木材的厚度、
密度和含水量
添加标题
相互影响：热传 导性与保温性之 间存在一定的相 互影响，热传导 性高的木材保温 性相对较差，反
木材保温与其他材料的比较
01
木材保温性能：木材具有较好的保温 性能，可以有效地减少热量的流失
木材与其他材料的比较：木材的保 温性能优于金属、玻璃等材料，但 低于聚氨酯、聚苯乙烯等保温材料
02
03
木材的保温原理：木材的纤维结构可 以有效地阻止热量的传导，从而起到 保温的作用
木材的保温性能与厚度的关系：木材 的保温性能与厚度成正比，厚度越大， 保温性能越好
木材的热传导性可 以通过加工处理和 结构设计来改善
03 木材的保温性
木材保温的原理
木材的导热系数低，能有效阻隔热量的传递 木材的孔隙结构，能吸收和储存热量，起到保温作用 木材的纤维结构，能形成空气层，起到隔热作用 木材的吸湿性，能吸收空气中的水分，起到调节室内湿度的作用
木材热胀冷缩系数
木材热胀冷缩系数摘要：1.木材热胀冷缩的概念2.木材热胀冷缩的原因3.木材热胀冷缩的类型4.木材热胀冷缩系数的计算方法5.木材热胀冷缩在实际应用中的影响6.结论正文：一、木材热胀冷缩的概念木材热胀冷缩是指木材在温度变化时，其尺寸和形状随之发生变化的现象。
这种现象在木材加工和使用过程中具有重要意义，因为木材的热胀冷缩会导致木材制品的尺寸不稳定，影响其使用效果和寿命。
二、木材热胀冷缩的原因木材热胀冷缩的主要原因是木材内部结构的变化。
木材主要由纤维素、木质素和矿物质组成，其中纤维素和木质素的分子结构随温度的变化而发生变化，导致木材的尺寸和形状发生变化。
此外，木材的密度、含水量和组织结构也会影响其热胀冷缩程度。
三、木材热胀冷缩的类型根据木材在不同温度下的变化特点，木材热胀冷缩可分为以下三种类型：1.线性热胀冷缩：指木材在温度变化时，其长度、宽度和高度等尺寸按比例发生变化。
2.非线性热胀冷缩：指木材在温度变化时，其尺寸变化不是按比例发生的，例如弯曲、翘曲等现象。
3.体积热胀冷缩：指木材在温度变化时，其体积发生变化，但形状保持不变。
四、木材热胀冷缩系数的计算方法木材热胀冷缩系数是指木材在单位温度变化下，其尺寸变化的比例。
计算木材热胀冷缩系数的方法有多种，其中较为常用的是线性热膨胀法。
该方法的基本原理是：在一定温度范围内，测量木材在不同温度下的尺寸变化，然后计算其尺寸变化与温度变化之间的比例关系。
五、木材热胀冷缩在实际应用中的影响木材热胀冷缩在实际应用中具有重要意义，因为木材的热胀冷缩会导致木材制品的尺寸不稳定，影响其使用效果和寿命。
例如，在制作木地板、木门、家具等制品时，需要考虑木材的热胀冷缩特性，采取一定的工艺措施和设计方案，以减少或避免热胀冷缩带来的不利影响。
六、结论总之，木材热胀冷缩是一种普遍存在的现象，其程度和类型受多种因素影响。
各类木材热值
各类木材热值热值是指单位质量燃料燃烧所释放出的热量。
不同种类的木材具有不同的热值，这取决于木材的树种、含水率、密度等因素。
下面将介绍几种常见的木材的热值。
1.柏木：柏木是一种常见的木材，其热值高。
根据研究，每吨柏木的热值约为17-20兆焦。
柏木密度适中，木质坚硬，燃烧时释放出的热量较高，适合作为家庭取暖用的燃料。
2.松木：松木是另一种常见的木材，其热值通常较高。
根据研究，每吨松木的热值约为17-19兆焦。
松木的密度相对较低，燃烧时容易点燃，燃烧后产生的热量较大，在冬季取暖方面有较好的效果。
3.榆木：榆木是一种坚实的木材，适合作为燃料。
其热值通常较高，每吨榆木的热值约为18-20兆焦。
榆木燃烧时热量较高，可以快速升温，适合作为取暖燃料使用。
4.橡木：橡木是一种质硬且富有弹性的木材，其热值相对较高。
据研究，每吨橡木的热值约为17-19兆焦。
橡木的密度较大，燃烧时间相对较长，释放出的热量较为稳定，适合作为取暖或烹饪用的燃料。
5.桦木：桦木是一种常见的木材，其热值适中。
据研究，每吨桦木的热值约为16-18兆焦。
桦木燃烧时，产生的热量较均匀，适合作为取暖用的燃料。
6.樱桃木：樱桃木是一种较为珍贵的木材，其热值相对较高。
据研究，每吨樱桃木的热值约为18-20兆焦。
樱桃木的密度较大，燃烧时产生的热量较高，同时释放出的烟雾较少，适合作为取暖和烹饪用的燃料。
需要注意的是，以上提到的每种木材的热值仅为估计值，具体数值还会受到环境因素和加工方式的影响。
此外，不同的木材在燃烧过程中也会产生不同的烟雾和灰渣。
因此，在选择木材燃料时，除了热值外，还需要考虑其他因素，如可持续性、环保性和经济性等。
木材热胀冷缩系数
木材热胀冷缩系数1. 简介木材是一种常见的建筑和制造材料，其性质会受到温度变化的影响。
木材在受热时会膨胀，而在受冷时则会收缩。
这种现象被称为热胀冷缩。
了解木材的热胀冷缩系数对于设计和使用木材制品具有重要意义。
2. 热胀冷缩原理热胀冷缩是由于温度变化引起的物质体积的变化。
当温度升高时，物质内部分子的平均动能增加，分子之间的距离增大，从而导致物质体积的膨胀。
相反，当温度降低时，物质内部分子的平均动能减小，分子之间的距离缩小，从而导致物质体积的收缩。
对于木材来说，其主要成分是纤维素和半纤维素等有机物质。
这些有机物质在受热时会发生结构改变，导致木材整体上膨胀；而在受冷时则会恢复原状，导致木材整体上收缩。
不同的木材具有不同的热胀冷缩性能，这取决于其组织结构和化学成分。
3. 热胀冷缩系数的定义热胀冷缩系数是描述物质在温度变化下体积变化程度的物理量。
它表示单位温度变化时物质体积相对变化的比例。
通常用线性膨胀系数来描述材料的热胀冷缩性能，即单位温度变化下长度相对变化的比例。
对于木材来说，热胀冷缩系数可以通过实验测量得到。
实验方法一般是将木材样品暴露在不同温度下，并测量其长度变化。
根据测得的数据可以计算出木材样品在不同温度下的线性膨胀系数。
4. 影响热胀冷缩系数的因素木材的热胀冷缩系数受到多种因素的影响，包括温度范围、湿度、纹理方向等。
4.1 温度范围木材在不同温度范围内具有不同的热胀冷缩性能。
通常情况下，木材在温度升高时膨胀较为明显，在温度降低时收缩较为明显。
然而，随着温度的继续升高，木材的热胀会逐渐减小，并趋于稳定。
因此，在设计和使用木材制品时需要考虑其使用环境的温度范围。
4.2 湿度湿度是另一个重要的影响因素。
木材是一种吸湿性材料，其含水率会随环境湿度的变化而变化。
当湿度增加时，木材吸湿膨胀；当湿度降低时，木材失水收缩。
因此，在不同湿度条件下，木材的热胀冷缩性能也会发生变化。
4.3 纹理方向木材的纤维方向对其热胀冷缩性能有很大影响。
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热胀系数比较
αT≥αR＞αL
纤维素结晶部分的长宽比约为10:1，使得垂直于纤维素分子链方向的分子振动为链长度方向的10倍
耐热性和热分解
三大素可燃温度※
半纤维素（200～260℃）
半纤维素的热稳定性较纤维素低，能在较低的温度下发生热分解，生成大量的乙酸、不燃性气体和少量焦油
纤维素（240～350℃）
长期蒸煮加热处理，木材重量损失明显，弹性模量减小，并随着时间的延长，会劣化木材强度。
半纤维素的丧失导致木材受热后韧性降低，对半纤维素和纤维素的影响比空气受热要大，故力学强度下降的程度也大
空气加热
内部结构中产生化学变化而呈现变色现象，且由于木材内部物质的挥发木材收缩，吸湿性明显降低
在初始阶段（260～300℃），产生大量高能量自由基，自由基的链状反应导致了键的断裂、氧化和分子分解，产生木炭、水、CO和CO2；
当温度达到300℃左右时，纤维素形成葡萄糖、醋酸、乙醛，随着温度的升高，最终生成了CH4、CO2和CO。
在H2O、O2、H+存在条件下，纤维素热解更为剧烈。
木素（280～500℃）
气干材平均顺纹热导率>横纹热导率
影响因素
木材密度
木材密度越小，空隙率越大，热导率越小，绝热性越好
含水率
木材含水率增加，部分空气被水分所取代，热导率增加
温度
热导率随温度升高而升高
热流方向
纵向＞径向≥弦向
木材热扩散率
a
非稳定状态下，温度在木材中均衡传播的能力称为木材的热扩散率，也称导温系数
P136
固体温度变化速度的指标，热扩散率越大内部温度差异越小
木素含碳量高、稳定苯环结构在木素大分子中占优势，具有较高热稳定性
230～300℃之间，木素α-和β-芳基-烷基醚键断裂；
300℃左右时，脂肪族侧链开始从苯环上裂开；
370～400℃时，基本结构单元苯丙烷之间的碳-碳键断裂，逐渐形成木炭；
当温度在550℃时，生成CO、CH4、CO2、C2H6
木素主要形成木炭，而纤维素和半纤维素主要形成挥发性热解产物
总结
吸热
反应
木材置于空气或者氧气介质中
180~200℃，木材化学组分开始分解并产生气体
220~260℃，木材引火点温度。热分解明显，一类为可燃性气体CO、CH4、H2、C2H6一类为不燃性气体，主要为CO2
放热反应
260~290℃，木材着火点温度
330~370℃，发火点温度
热分解首先开始与半纤维素的分解和部分木质素的缓慢分解，然后是
木材的热学性质
热容q与比热容C
热容q
使某物质平均温度升高1 K所需的热量, q=Q/⊿T,单位为J/℃
比热容C
定义
某物质单位质量的热容,单位为kJ/(kg·K)
比较
苯醇提取物>木素>木材>α纤维素=全纤维素
木材是有机多孔性材料，比热容远大于金属材料
湿木材比热容
湿木材由水分、空气、木材组成的三相系统。按热容叠加原理，湿材的热容等于三者热容之和，因空气质量小，省略后湿材的热容就等于水的热容与全干材的热容之和
影响因素
木材密度
比热容C与ρ无关，热导率λ与ρ为恒值，因此ρ无关
温度
ρ不变，λ和C与温度成正比，对λ影响大于C，因此正比
含水率
ρ、λ、C与含水率成正比，a随含源自率增加而降低热流方向顺纹＞径向＞弦向
较长木材，虽纵向热扩散率大于横向，但热流纵向距离长，故热流传导的主方向仍为横向，因此通常仅测横向热扩散率
稳态热传导
加热面和冷却面均能保持一定温度，即热面和冷面间的木材保持一定的温度梯度，这种状态下的热传导称为稳态热传导
热导率(导热系数)λ
木材在单位厚度上，热量传导相对面的温差为1K时，单位时间内通过单位面积上所传递的热量单位为W/(m﹒k)。
木材具多孔性，空隙中充满空气，各空隙虽不完全独立，但空气也不能在空隙间进行自由对流，此外自由电子少也不能形成流畅的热传导
纤维素的剧烈分解；纤维素的热解温度为240～350℃,着火点温度以前。木素热解温度在280～500℃，主要是发火点温度区域
热对材质的影响
结晶度
一定温度下木材热处理，开始时非晶纤维素部分结晶化，使木材吸湿性降低，各种力学性质提高。继续加热，会造成纤维素的非晶化和各类化学成分分解，使材料力学性质降低
蒸煮加热
湿度一定，与温度成正比；温度一定，与湿度成正比
木材热导率λ
热移动分类
传导、对流、辐射
木材是一种内部空隙较小，自由电子较少的固体材料，故热移动以传导为主
木材的热传导
木材局部加热时，被加热部位的木材分子振动能量增加，分子与相邻分子的碰撞可将能量传递给临近分子。顺次传递能量使得外加热量向木材内部扩散，木材温度升高，即为木材的热传导