26. Электрические и теплофизические свойства древесины.

К теплофизическим свойствам древесины относятся тепло емкость, теплопроводность, температуропроводность и тепловое расширение. Известно, что теплоемкость материала характеризует его способность аккумулировать тепло. Показателем этого свойства является удельная теплоемкость с, представляющая собой количество теплоты, необходимое для того, чтобы нагреть 1 кг массы материала на 1 К (или на °С). Удельная теплоемкость измеряется в кДж/(кг°С). Процессы распространения (переноса) тепла в материале характеризуются двумя показателями — коэффициентом теплопроводности и коэффициентом температуропроводности.

Коэффициент теплопроводности численно равен количеству теплоты, проходя щей в единицу времени через стенку из данного материала площадью 1 м и толщиной 1 м при разности температур на противоположных сторонах стенки в 1°С. Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м°С).

Коэффициент температуропроводности а определяет инерционность материала, т.е. его способность выравнивать температуру. Показатель а численно равен от ношению коэффициента теплопроводности к теплоемкости единицы объема материала: .

Теплопроводность древесины. На способность древесины проводить тепло оказывают влияние многие факторы. Один из основных факторов — плотность древесины. По радиальному и тангенциальному направлениям поперек волокон коэффициенты теплопроводности и могут не сколько различаться. Дело в том, что в тангенциальном направлении вытянуты зоны поздней древесины годичных слоев. Поздняя древесина, особенно у хвойных пород, плотнее, чем ранняя, и, следовательно, более теплопроводна. Увеличению теплопроводности в радиальном направлении способствуют сердцевинные лучи с преимущественным расположением микрофибрилл вдоль длины луча.

Температуропроводность древесины. Величина коэффициента температуропроводности а определяется по уравнению, если известны значения двух других тепловых коэффициентов. Для абсолютно сухой древесины коэффициент температуропроводности, так же как и коэффициент теплопроводности, зависит от плотности. Однако с уменьшением плотности коэффициент температуропроводности возрастает.

Тепловое расширение древесины. При нагревании твердых материалов, в том числе и древесины, происходит увеличение их объема. Коэффициент линейного теплового расширения а’ представляет собой изменение единицы длины тела при нагревании его на 1°С. Вследствие анизотропии древесины коэффициенты а’ по трем структурным направлениям различны. Наименьший коэффициент линейного расширения а’ в направлении вдоль волокон. Тепловое расширение поперек волокон значительно (иногда в 10—15 раз) больше, чем вдоль волокон, причем в тангенциальном направлении оно обычно в 1,5—1,8 раза выше, чем в радиальном. Таким образом, наблюдается известная аналогия с анизотропией усушки (разбухания).

Электропроводность. Способность древесины проводить электрический ток находится в обратной зависимости от ее электрического сопротивления. В общем случае полное сопротивление образца древесины, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений—объемного и поверхностного. Объемное сопротивление численно характеризует препятствие прохождению тока сквозь толщу образца, а поверхностное сопротивление определяет препятствие прохождению тока по поверхности образца. Показателями электрического сопротивления служат удельное объемное ( )и поверхностное сопротивления ( ).

Способность древесины противостоять пробою, т. е. снижению сопротивления при больших напряжениях, называется электрической прочностью. Электрическая прочность абсолютно сухой древесины вдоль волокон в 4—7 раз меньше, чем поперек. С повышением влажности электрическая прочность заметно снижается, при этом уменьшается различие между вдоль и поперек волокон.

Диэлектрические свойства древесины. Древесина, находящаяся в переменном электрическом поле, проявляет свои диэлектрические свойства, характеризующиеся двумя показателями. Первый из них - относительная диэлектрическая проницаемость - численно равен отношению емкости конденсатора с прокладкой из древесины к емкости конденсатора с воздушным зазором между электродами. Второй показатель - тангенс угла диэлектрических потерь определяет долю подведенной мощности, которая вследствие дипольной поляризации древесины поглощается ею и превращается в тепло.

Пьезоэлектрические свойства древесины. На поверхности некоторых диэлектриков под действием механических напряжений появляются электрические заряды. Это явление, связанное с поляризацией диэлектрика, носит название прямого пьезоэлектрического эффекта. Пьезоэлектрический носитель – целлюлоза.