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Correlation of metallic thermal and electrical conductivities for both solid and liquid phases

1965; Elsevier BV; Volume: 8; Issue: 7 Linguagem: Inglês

10.1016/0017-9310(65)90086-4

1879-2189

R.W. Powell,

Thermal properties of materials

This paper is intended to help with the derivation of thermal conductivity, λ, from a knowledge of electrical conductivity, σ. New data are presented for several copper alloys and molten aluminium, and the information available for the solid and liquid phases of several electrical conductors is reviewed. For specified temperature ranges, mainly above normal, simple correlating equations of the type first proposed by Smith and Palmer [1] are shown to hold, where λ = LT σ + C. With values for the constants L and C that are appropriate to the various groups of metals and alloys, A can often be predicted to within 5–10 per cent, an order of accuracy sufficient for many practical purposes. Special treatments, are required for materials such as beryllium, chromium and graphite, for which the conduction of heat by phonons is large. Further work seems necessary for these metals and their alloys, also for alloys of tungsten and cobalt and for molten copper. The measurements on molten copper are needed since the values so far obtained are grouped some 13–37 per cent below the extrapolation of the line λ = 2.32 × 10−8σ T + 0.012, which is fitted to within 6 per cent by the data now presented for aluminium and available for several molten metals and alloys of lower λ. Cet article a pour but d'aider à obtenir la conductivité thermique, λ, connaissant la conductivité électrique, σ. De nouveaux résultats sont présentés pour plusieurs alliages de cuivre et l'aluminium fondu, et l'information disponible sur les phases solides et liquides de plusieurs conducteurs électriques est passée en revue. Dans des gammes spécifiées de température, principalement au-dessus de la normale, on montre que des équations simples de correlation, du type λ = LT σ + C proposé d'abord par Smith et Palmer [1] sont valables. Avec des valeurs pour les constantes L et C qui sont appropriées aux différente groupes de métaux et d'alliages, A peut souvent être prédit avec une erreur de 5 à 10 pour cent, précision suffisante pour beaucoup de buts pratiques. On a besoin de méthodes spéciales de traitement pour des matériaux tels que le béryllium, le chrome et le graphite, pour lesquels la conduction de la chaleur par phonons est élevée. Une étude ultérieure semble nécessaire pour ces métaux et leurs alliages, ainsi que pour les alliages de tungstène et de cobalt et pour le cuivre fendu. Les mesures sur le cuivre fondu sont nécessaires, car les valeurs obtenues jusqu'à présent sont groupées de 13 à 37 pour cent au-dessous de l'extrapolation de la ligne λ = 2,32. 10−8 σ T + 0,012 qui est vérifiée à moins de 6 pour cent par les résultats présentés actuellement pour l'aluminium et disponibles pour plusieurs métaux et alliages fondus de ccnductivité thermique λ plus faible. Diese Arbeit soll die Ableitung des Wärmeleitvermögens λ aus der bekannten elektrischen Leitfähigkeit σ ermöglichen. Für mehrere Kupferlegierungen und für Aluminiumschmelze werden neue Werte angegeben und die verfügbaren Unterlagen über die feste und flüssige Phase mehrerer elektrischer Leiter werden überprüft. Für vorgegebene Temperaturbereiche, die hauptsächlich über dem Normzustand liegen, erweisen sich einfache Beziehungen von dem Typ λ = LT σ + C, der zuerst von Smith und Palmer [1] vorgeschlagen Wurde, als ausreichend. Mit den Werten für die Konstanten L und C, die auf die verschiedenen Gruppen von Metallen und Legierungen zutreffen, kann λ oft bis auf 5 bei 10 Prozent genau vorherbestimmt werden, eine Genauigkeit, die für viele praktische Zwecke genügt. Gesondert müssen Materialien wie Beryllium, Chrom und Graphit, bei denen die Wärmeleitung durch Phononen gross ist, behandelt werden. Für diese Metalle und deren Legierungen wie auch für Legierungen von Wolfram und Kobalt und Kupferschmelze scheint weitere Forschungsarbeit nötig zu sein. Die Messungen an Kupferschmelzen werden benötigt, da die bisher erhaltenen Werte ungefähr 13 bis 37 Prozent unter der Extrapolation der Linie λ = 2,32 × 10−8 σ T + 0,012 liegen, welche sich innerhalb 6 Prozent den jetzt angegebenen Werten für Aluminium und den verfügbaren Daten für mehrere Metallschmelzen und Legierungen mit niedrigerem λ anpasst.