Тепловые свойства

Теплоемкость. Показателем способности древесины аккумулировать теплоту является удельная теплоемкость с, представляющая собой количество теплоты, необходимое для того, чтобы нагреть 1 кг материала на 1 К (или на 1 °С). Удельная теплоемкость измеряется в кДжДкг • °С).

Поскольку состав древесинного вещества у всех пород одинаков, удельная теплоемкость древесины не зависит от породы и при температуре О °С для абсолютно сухой древесины равна 1,55 кДж/(кг • °С). С повышением температуры удельная теплоемкость древесины несколько возрастает по линейному закону и при 100 °С увеличивается примерно на 25 %.

Значительно сильнее влияет на теплоемкость увлажнение древесины. Так, увеличение влажности древесины от 0 до 130 % приводит к повышению теплоемкости примерно в 2 раза.

Температуропроводность.

С уменьшением плотности абсолютно сухой древесины коэффициент а возрастает. Увеличение содержания связанной воды в древесине почти не отражается на коэффициенте температуропроводности, так как его значения у древесинного вещества и воды довольно близки. Однако повышение содержания свободной воды, у которой коэффициент а примерно в 100 раз меньше, чем у замещаемого ею воздуха в полостях клеток, приводит к резкому снижению температуропроводности древесины.

Тепловое расширение древесины. При нагревании твердых материалов, в том числе и древесины, происходит увеличение их объема. Коэффициент линейного теплового расширения а' показывает на сколько изменяется единица длины тела при нагревании его на 1 °С. Наименьший а' в направлении вдоль волокон; величина его для сухой древесины колеблется в пределах (2,5 ...5,4)-10"⁶ 1/°С. Тепловое расширение поперек волокон значительно больше (иногда в 10... 15 раз), чем вдоль волокон, причем в тангенциальном направлении оно обычно в 1,5... 1,8 раза выше, чем в радиальном. Коэффициент линейного расширения вдоль волокон древесины составляет 1/10... 1/3 коэффициентов теплового расширения стекла, бетона и металлов. При нагревании влажной древесины одновременно происходит усушка, которая маскирует в десятки раз меньшее тепловое расширение древесины поперек волокон.

Электрические свойства

Электропроводность. Способность древесины проводить электрический ток находится в обратной зависимости от ее электрического сопротивления. Полное сопротивление образца древесины, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений: объемного и поверхностного. У разных пород электропроводность различная, но при этом у всех пород вдоль волокон она в несколько раз больше, чем поперек волокон.

С повышением влажности древесины сопротивление уменьшается. Особенно резкое снижение сопротивления (в десятки миллионов раз) наблюдается при увеличении содержания связанной воды, т. е. при переходе от абсолютно сухого состояния древесины до предела насыщения клеточных стенок. Дальнейшее увеличение влажности вызывает падение сопротивления лишь в десятки или сотни раз

Пьезоэлектрические свойства. На поверхности анизотропных пластинок из кристаллов (кварц, турмалин, сегнетовая соль) при растяжении или сжатии появляются электрические заряды: положительный на одной стороне и отрицательный на другой. Электрические заряды возникают под действием механических усилий, давления, поэтому это явление называется прямым пьезоэлектрическим эффектом (слово «пьезо» означает давление). Указанные материалы обладают и обратным пьезоэлектрическим эффектом — их размеры изменяются под действием электрического поля. Пластинки из этих кристаллов находят широкое применение в качестве излучателей и приемников в ультразвуковой технике.

Данное явление позволяет глубже изучить тонкую структуру древесины, характеризовать степень анизотропности натуральной древесины и новых древесных материалов. Оно используется при разработке неразрушающих методов контроля качества древесины.

Распространение звука в древесине. Звук, как известно, представляет собой механические волновые колебания, распространяющиеся в упругих средах. Звукопроводность древесины, т.е. скорость звука в ней при продольных колебаниях, м/с, где Е — динамический модуль упругости, Н/м²; р — плотность материала, кг/м³.

В среднем скорость звука в древесине вдоль волокон составляет 5000 м/с. В плоскости поперек волокон скорость звука примерно в 3...4 раза меньше, чем вдоль волокон, причем в радиальном направлении она несколько выше, чем в тангенциальном. С увеличением влажности и температуры древесины скорость распространения звука уменьшается. Скорость звука в других материалах, м/с: в стали — 5050, свинце — 1200, каучуке — 30, воздухе — 330.

Важной характеристикой древесины при оценке ее способности отражать и проводить звук является акустическое сопротивление, Па-с/м,

Этот показатель для древесины камерной сушки вдоль волокон в среднем равен 30 • 10⁵ Па-с/м. Для сравнения укажем, что воздух имеет акустическое сопротивление 429, каучук 3-10³, а сталь — 393-10³ Па-с/м.

По мере распространения звуковых волн в материале вследствие потерь энергии на внутреннее трение происходит затухание колебаний. Для характеристики этого явления используют показатель 8 — логарифмический декремент колебаний,