Т епловые свойства древесины

Удельная теплоёмкость – количество тепла, необходимого для нагрева 1 кг материала на 1 градус, кДж/(кг-°С) или кДж/кг/К. Для абсолютно сухой древесины удельная теплоёмкость С = 1,55 кДж/кг/К при О °С; при 100 °С С = 1,9 кДж/кг/К. Удельная теплоёмкость воды С_Вд = 4,19 кДж/кг/К. При увеличении влажности древесины от 0 до 130 % её удельная теплоёмкость возрастает в два раза (рис. 1.24).

Теплопроводность древесины характеризуется коэффициентом теп­лопроводности. т.е. мощностью теплового потока площадью 1 м² при гра­диенте температуры (в направлении перемещения тепла) 1 К/м, зависящим от влажности, температуры и базисной плотности древесины λ = f(W, t, р₆), кВт/м/К (рис. 1.25).

Коэффициент температуропроводности α, м²/с, характеризует ско­рость изменения температуры материала при нестационарном теплообмене (нагревании или охлаждении)

Тепловые показатели древесины используются для расчёта процес­сов нагревания, сушки, оттаивания, замораживания древесины и потерь тепла через ограждения из древесины.

Тепловое расширение древесины по сравнению с её влагодеформированием незначительно (например, изменение температуры на 1 °С вызы­вает деформацию в десятки раз меньшую, чем изменение влажности на 1 % в области ниже W_ПН) и в расчётах не учитывается.

Электрические свойства

Электропроводность – способность древесины проводить электрический ток – находится в обратной зависимости от её электрического сопротивления. Объёмное сопротивление характеризует препятствие прохождению тока сквозь толщу образца, а поверхностное сопротивление – по его поверхности. Первый показатель численно равен электрическому сопротивлению кубика древесины 1x1x1 см при прохождении тока от одной к противоположной грани сквозь тело, Ом см; второй численно равен сопротивлению квадрата любого размера на поверхности образца древесины при подведении тока к электродам, ограничивающим две противоположные стороны квадрата.

Э лектрическая проводимость древесины зависит от влажности, тем­пературы, породы, направления относительно волокон, а при постоянном токе – и от напряжения. В области выше W_ПН проводимость с уменьшени­ем влажности снижается незначительно. При снижении влажности от 30 % до нуля удельная проводимость снижается, а сопротивление возрастает в сотни тысяч раз и древесина с влажностью 7...8 % становится изолятором (рис. 1.26). В направлении поперёк волокон сопротивление древесины в 4...5 раз больше, чем вдоль. С повышением температуры сопротивление древесины несколько снижается.

Электрическая прочность древесины – способность противостоять пробою материала толщиной h мм электрическим напряжением U_ПР, кВ

Для радиального, тангенциального и продольного направлений дре­весины сосны при W = 0 % Епр = 5,9/7,2/1,5; W = 33 % Епр = 1,4/1,5/0,8; W = 10 % Е_Пр = 5,9/7,7/1,7 кВ/мм; (для стекла Е_ПР = 30, полиэтилена Епр = 40 кВ/мм). Для повышения электропрочности древесину пропитыва­ют парафином, олифой, искусственными смолами.

Диэлектрическая проницаемость древесины характеризует сравни­тельную ёмкость конденсатора при использовании её в качестве диэлек­трика. Она зависит от влажности древесины, частоты электрического поля и его направления относительно волокон (рис. 1.27).

Пьезоэлектрический эффект – это появление электрических зарядов на поверхности древесины как диэлектрика, связанное с его поляризацией, (т.е. смещением заряженных частиц в пределах атомов или молекул). Основным его носителем в древесине является ориентированный компо­нент – целлюлоза. Интенсивность поляризации пропорциональна механ­ическим напряжениям от внешних сил. Наибольший эффект наблюдается при растяжении и сжатии под углом 45 ° к волокнам, нулевой – при 0 и 90 ⁰ и при влажности свыше 8 %. Значения пьезоэлектрических модулей древесины для дуба, (ели, сосны) и берёзы в радиальном и тангенциаль­ном направлениях колеблются в пределах 80... 150 и 180...200 фКл/м /Па (1 фемтокулон = 10“¹⁵ Кл). Показатели пьезоэлектрического эффекта могут служить количественной оценкой ориентации целлюлозы и важны для изучения анизотропии натуральной древесины и материалов с наперёд за­данными свойствами.