Электрические свойства древесины. Электропроводность древесины характеризуется ее сопротивлением прохождению электрического тока древесина

Характеристикой электрического сопротивления древесины, помещенной между двумя электродами, служит объемное и поверхностное сопротивление. Большее значение имеет удельное объемное сопротивление, измеряемое в омах на сантиметр (ом*см), т. е. сопротивление древесины прохождению тока через две противоположные стороны кубика древесины размером 1 X 1 X 1 см.

    Тепловые и электрические свойства

    Тепловые свойства. Теплоемкость древесины, которая рассчитывается на единицу ее массы, не зависит от плотности древесины. Это соответствует известному положению теплофизики, что теплоемкости составных веществ не зависят от степени уплотнения отдельных компонентов. Следует также учесть, что удельные теплоемкости целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз, из которых состоит древесина, различаются очень незначительно.Плотность древесины оказывает значительное влияние на ее теплопроводность, так как при изменении плотности изменяется весовое соотношение между отдельными компонентами (древесинное вещество, вода и воздух), образующими древесину и обладающими каждый в отдельности разной теплопроводностью. При увеличении плотности древесины происходит замена воздуха древесинным веществом, имеющим больший коэффициент теплопроводности, чем воздух. Поэтому с увеличением плотности теплопроводность древесины увеличивается.
    При прочих равных условиях легкая древесина нагревается быстрее тяжелой. Это свидетельствует о зависимости температуропроводности древесины от ее плотности.Электрическое сопротивление древесины
    Электрические свойства. Плотность древесины оказывает некоторое влияние на ее электропроводность, однако это влияние полностью перекрывается трудно исключаемым влиянием влажности. Поэтому связь плотности древесины с электропроводностью, по-видимому, не имеет практического значения. То же самое справедливо и в отношении ряда других электрических свойств древесины.
    В работе показано, что пьезоэлектрические модули древесины в большинстве случаев прямо пропорциональны плотности, хотя эта связь имеет скорее межпородный, чем внутрипородный характер.
    В более позднем исследовании сделан вывод о том, что плотность древесины ρ0 следует сопоставлять не с отдельными модулями, а со средним арифметическим их значений.
    Звуковые свойства древесины в значительной степени определяются ее плотностью. Это особенно относится к звукопроводности и резонансной способности древесины. Последняя, как известно, характеризуется константой излучения, зависящей от динамического модуля упругости и плотности древесины.
    Исходя из зависимости модуля упругости древесины от ее плотности, Кшисик предложил следующую формулу, позволяющую определять приближенную величину константы излучения по плотности древесины:

    Связь с физическими свойствами - Тепловые и электрические Пьезоэлектрические свойства древесины

    где К10 — константа излучения древесины при W=10%; ρ10 — плотность древесины при W=10%, г/см3.
    Таким образом, данный краткий обзор показывает, что значительная часть физических свойств древесины определяется ее плотностью.

    Физико-механические свойства.

    К физическим свойствам древесины относятся свойства, характеризующие ее внешний вид и макроструктуру, а также влажность и плотность древесины, влаго- и водопоглощенне, тепловые, электрические и звуковые свойства. Рассмотрим свойства, которые имеют наибольшее значение при производстве из древесных отходов строительных материалов и изделий. Одно из таких свойств — влажность. Под абсолютной влажностью древесины следует понимать выраженное в процентах отношение массы влаги, содержащейся в данном объеме древесины, к массе сухой древесины Высушивают образцы, как правило, в специальных бюксах, помещаемых в сушильные шкафы, при температуре 103±2°С.Электрические свойства древесины
    Этот способ, называемый прямым, используют не только для определения влажности натуральной древесины, но и влажности изделии из нее. Недостаток этого способа определения влажности — продолжительность. Более быстро влажность древесины определяют электровлагомерами, обеспечивающими точность измерений в среднем до ±1,5%. Этот метод определения влажности называется косвенным.

    По степени влажности древесина подразделяется на мокрую, продолжительное время пробывшую в воде (W более 100%), свежесрубленную (U7=50-=-100%), воз ду ш н о с у х у ю, долгое время пролежавшую на воздухе (U7=l5-f-20%), комнатную (U7=8-M2%) и абсолютно сухую (W около 0%). В производстве большинства строительных материалов н изделий из древесных отходов требуемая по технологии влажность древесины не должна превышать 10—15%.

    В связи с тем, что влажность исходного сырья в производственных условиях обычно выше указанной нормы, большинство технологических линии по производству строительных материалов из древесных отходов снабжается различными сушильными агрегатами.

    Способность древесины поглощать влагу из окружающего воздуха называется в л а гопогл ощеп нем. Замечено, например, что влажность древесины полов и внутренних дверей почти не отличается от влажности древесины, из которой изготовлена мебель. При этом влажность древесины в помещениях с печным отоплением в среднем на 2—3% выше, чем в помещениях с центральным отоплением.

    Для снижения влагопоглощения изделия из древесины покрывают различными красками и лаками. Увлажнение древесины в результате увеличения содержания связанной влаги приводит к ее разбуханию, т. е. к увеличению объема, что также нежелательно при производстве из нее строительных материалов и изделий. При непосредственном контакте с капельножидкой влагой древесина способна увеличивать свою влажность. Это свойство называется водопоглощением, которое выражается в процентах. Определяют водопоглощение, высушивая образцы до абсолютно сухого состояния, а затем погружая их в сосуд с водой.

    Во время выдерживания в воде образцы взвешивают через определенные промежутки времени (2 ч; 24 ч — 2; 4; 7; 12; 20 суток). По результатам периодических взвешивании и известной массе образцов в сухом состоянии определяют влажность в процессе водопогло-щення. Водопоглощение древесины и изделий из нее имеет существенное значение, особенно при пропитке антисептиками и антн-пиренами. При расчете процессов нагревания, сушки, пропитки, пропарки и других технологических операций следует знать теплоемкость и теплопроводность древесины. Теплоемкость — это способность древесины поглощать тепло. С увеличением температуры теплоемкость древесины возрастает.

    В пределах изменения температуры от 0 до 100°С удельная теплоемкость абсолютно сухой древесины равна 0,374 — 0,440 ккал/кг • град. При увлажнении теплоемкость древесины увеличивается. Например, увеличение влажности древесины с 10 до 120% при температуре 20° С приводит к повышению теплоемкости на 70%, изменение влажности в тех же пределах, но при температуре —20°С увеличивает теплоемкость всего на 15%. Теплопроводность определяет способность древесины проводить тепло и характеризуется коэффициентом теплопроводности. Так как строение древесины пористое, теплопроводность ее незначительна.

    С увеличением плотности и влажности теплопроводность древесины возрастает. При механической обработке древесных от\отов проявляются свойства древесины, характеризующие ее способность сопротивляться механическим усилиям. К механическим свойствам относятся прочность, твердость. Наиболее высокой прочностью древесина обладает при растяжении вдоль волокон. Для разных пород эта величина, по данным Л. М. Перелыгина [53], равна в среднем 1200 кгс/см2. Однако на практике древесину редко применяют для работы на растяжение вдоль волокон 'в связи с трудностями закрепления концов детали.

    Прочность при растяжении поперек волокон для всех пород составляет в среднем около 7го прочности при растяжении вдоль волокон. Невысокая прочность древесины не позволяет широко использовать ее при работе на растяжение поперек волокон. Наиболее важна прочность при сжатии вдоль волокон. Для всех изученных пород предел прочности при сжатии вдоль.волокон составляет в среднем 450 кгс/см2, т. е. он в 2,7 раза ниже прочности при растяжении вдоль волокон. Прочность древесины при статическом изгибе занимает по величине промежуточное положение между прочностью при растяжении и сжатии вдоль волокон и может быть в среднем принята равной около 900 кгс/см2. Не менее важное значение, чем прочность, имеет в практике твердость древесины. Она проявляется при обработке древесины режущими инструментами, а также при эксплуатации деревянных полов, подверженных истиранию и ударам. В зависимости от поверхности твердость подразделяется на торцовую, радиальную и тангенциальную. Одним из основных технологических свойств древесины является способность удерживать металлические крепления: гвозди, шурупы, костыли и т. д.

    Когда гвоздь входит в древесину перпендикулярно волокнам, волокна отчасти перерезаются, отчасти изгибаются, оказывая при этом на боковую поверхность гвоздя давление, которое вызывает трение, удерживающее гвоздь. Способность удерживать гвозди и шурупы зависит от породы, плотности и влажности древесины. С повышением плотности сопротивление древесины выдергиванию гвоздя или шурупа увеличивается.

    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. Пьезоэлектрические свойства были вначале обнаружены у кристаллов кварца, турмалина, сегнетовой соли и др. Эти материалы обладают также обратным пьезоэлектрическим эффектом, заключающимся в том, что размеры их изменяются под действием электрического поля. Пластинки из этих кристаллов находят широкое применение в качестве излучателей и приемников в ультразвуковой технике.

    Электрические свойства древесины  Эти явления обнаруживаются не только у монокристаллов, но и у целого ряда      других анизотропных твердых материалов, названных пьезоэлектрическими    текстурами. Пьезоэлектрические свойства были обнаружены также в древесине.  Было установлено, что основной носитель пьезоэлектрических свойств в древесине  — ее ориентированный компонент — целлюлоза. Интенсивность поляризации  древесины пропорциональна величине механических напряжений от приложенных  внешних усилий; коэффициент пропорциональности называется  пьезоэлектрическим модулем. Количественное изучение пьезоэлектрического э  эффекта, таким образом, сводится к определению значений пьезоэлектрических  модулей. В связи с анизотропией механических и пьезоэлектрических свойств  древесины указанные показатели зависят от направления механических усилий и  вектора поляризации.

    Наибольший пьезоэлектрический эффект наблюдается при сжимающей и растягивающей нагрузках под углом 45° к волокнам. Механические напряжения, направленные строго вдоль или поперек волокон, не вызывают в древесине пьезоэлектрического эффекта. В табл. 28 приведены значения пьезоэлектрических модулей для некоторых пород. Максимальный пьезоэлектрический эффект наблюдается в сухой древесине, с увеличением влажности он уменьшается, а затем и совсем исчезает. Так, уже при влажности 6—8% величина пьезоэлектрического эффекта очень мала. С повышением температуры до 100° С величина пьезоэлектрического модуля увеличивается. При малой упругой деформации (высоком модуле упругости) древесины пьезоэлектрический модуль уменьшается. Пьезоэлектрический модуль зависит также от ряда других факторов; однако наибоЭлектрические свойства древесиныльшее влияние на его величину оказывает ориентация целлюлозной составляющей древесины.

    Таблица 28. Пьезоэлектрические модули древесины.

     Открытое явление позволяет глубже изучить тонкую структуру древесины. Показатели пьезоэлектрического эффекта могут служить количественными характеристиками ориентации целлюлозы и поэтому очень важны для изучения анизотропии натуральной древесины и новых древесных материалов с заданными в определенных направлениях свойствами. 
    Электропроводность древесины.

    Способность проводить электрический ток характеризует электрическое сопротивление древесины. 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 сопротивление. Первый из названных показателей имеет размерноЭлектрические свойства древесинысть ом на сантиметр (ом х см) и численно равен сопротивлению при прохождении тока через две противоположные грани кубика размером 1X1X1 см из данного материала (древесины). Второй показатель измеряется в омах и численно равен сопротивлению квадрата любого размера на поверхности образца древесины при подведении тока к электродам, ограничивающим две противоположные стороны этого квадрата. Электропроводность зависит от породы древесины и направления движения тока. В качестве иллюстрации порядка величии объемного и поверхностного сопротивления в табл. 22 приведены некоторые данные.

    Таблица 22. Сравнительные данные об удельном объемном и поверхностном сопротивлении древесины.

     Для характеристики электропроводности наибольшее значение имеет удельное объемное сопротивление. Сопротивление сильно зависит от влажности древесины. С повышением содержания влаги в древесине сопротивление уменьшаЭлектрические свойства древесиныется. Особенно резкое снижение сопротивления наблюдается при увеличении содержания связанной влаги от абсолютно сухого состояния до предела гигроскопичности. При этом удельное объемное сопротивление уменьшается в миллионы раз. Дальнейшее увеличение влажности вызывает падение сопротивления лишь в десятки раз. Это иллюстрируют данные табл. 24.

    Таблица 23. Удельное объемное сопротивление древесины в абсолютно сухом состоянии.Электропроводность древесины

    Таблица 24. Влияние влажности на электрическое сопротивление древесины.

     Электропроводность древесины характеризуется ее сопротивлением прохождению электрического тока. Характеристикой электрического сопротивления древесины, помещенной между двумя электродами, служит объемное и поверхностное сопротивление. Большее значение имеет удельное объемное сопротивление, измеряемое в омах на сантиметр (ом*см), т. е. сопротивление древесины прохождению тока через две противоположные стороны кубика древесины размером 1 X 1 X 1 см.

     

    Электропроводность древесины – зависит от породы, температуры, направления волокон и ее влажности.
    При увеличении влажности в диапазоне от 0 до 30% электрическое сопротивление падает в миллионы раз, а при увеличении влажности выше 30% — в десятки раз.

    Электрическое сопротивление древесины вдоль волокон меньше в несколько раз, чем поперек волокон. Например, для древесины граба удельное объемное сопротивление вдоль волокон составляет 1,3-1015, а поперек волокон — 8,0-1015.

    Повышение температуры древесины приводит к уменьшению ее сопротивления примерно в два раза.

        Теплопроводность  древесины

    Теплопроводность — это перенос тепловой энергии частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения. В обычной жизни теплопроводностью называют количественную оценку способности каждого вещества переносить через свою толщу тепловой поток, который возникает из-за разницы температур на противоположных поверхностях материала.

    Теплоизоляционные качества древесины известны давно.Издревле человек использовал древесину для изготовления утвари, посуды, стульев, скамеек, кроватей, постройки домов, а уж о баньках и говорить не приходится. У сухой древесины теплопроводность очень невелика. Это объясняется её пористым строением.

    Все межклеточные и внутриклеточные пространства в сухой древесине заполнены воздухом. Даже если положить руку на дерево, то создаётся ощущение тепла, а всё потому,что дерево очень медленно отбирает тепло с Вашей ладони. Сейчас широко распространено половое покрытие в виде т.н. ламината. Но насколько-же ламинат холоднее натуральных деревянных полов.Электропроводность древесины

    Теплопроводность древесины зависит от плотности (чем выше плотность, тем выше теплопроводность), от влажности образца и от направления волокон. Чем выше влажность дерева, тем выше теплопроводность, ведь коэффициент теплопроводности воды в 25 раз больше коэффициента теплопроводности воздуха.

    Вдоль волокон теплопроводность выше, чем поперёк приблизительно в 2 раза у всех пород. А в тангенциальном направлении этот показатель выше, чем в радиальном у пород с плотной древесиной, таких, как бук, дуб, граб, лиственница и других. У остальных хвойных пород и у лиственных пород с мягкой и рыхлой древесиной этот коэффициент приблизительно одинаков. У хвойных пород теплоизоляционные свойства выше, чем у лиственных.

    Возможно и поэтому деревянные срубы домов делались и делаются в основном из сосны, лиственницы. А в Карпатах при огромном количестве бука предпочтение отдавалось смереке (об этом дереве поговорим в отдельной большой статье).

    И, наверное, не только потому, что смерека легче и более устойчива к гниению и различным грибкам, но и потому,что она обладает лучшими теплоизоляционными качествами, чем бук. Да, в настоящее время изобретено множество материалов, обладающих меньшей теплопроводностью, чем древесина.

    Это, в основном, различные вспененные массы, такие как: пенополиуретан с коэффициентом теплопроводности 0,02 вт/м.куб К каучук вспененный 0,03 стекловолокно 0,036 пенопласт 0,036 поролон 0,04 вата минеральная 0,045 и многие другие.

    Но мы сейчас говорим о дереве.

    У древесины различных пород коэффициент теплопроводности колеблется в пределах 0,15 — 0,20 вт/м.куб К. Но он в 3 раза ниже, чем у пустотелого кирпича, в 4 раза — чем у кирпича шлакового и щлакобетона, в 5-6 раз — чем у кирпича силикатного, в 7-8 раз — чем у стекла, в 8 -9 раз — чем у бетона, в 10 — 11 раз — чем у железа.

    И пускай строители называют окна энергетическими дырами, основная потеря тепла в домах идёт уж точно не за счёт деревянных оконных рам.

    А вот обладают — ли вышеперечисленные изоляционные материалы другими свойствами древесины, такими как прочность; упругость; гибкость; износостойкость; обрабатываемость. и это не по отдельности , а всеми вместе взятыми и ещё многими другими. Да в конце концов как бы не старались производители пластмасс, ламината и т.д. , но могут — ли их изделия передать ту красоту, внутреннее благородство и теплоту, какими обладает натуральная древесина?!

    Электропроводность древесины характеризуется ее сопротивлением прохождению электрического тока. Характеристикой электрического сопротивления древесины, помещенной между двумя электродами, служит объемное и поверхностное сопротивление. Большее значение имеет удельное объемное сопротивление, измеряемое в омах на сантиметр (ом*см), т. е. сопротивление древесины прохождению тока через две противоположные стороны кубика древесины размером 1 X 1 X 1 см.электрические свойства древесиныЭлектропроводность древесины – зависит от породы, температуры, направления волокон и ее влажности.
    При увеличении влажности в диапазоне от 0 до 30% электрическое сопротивление падает в миллионы раз, а при увеличении влажности выше 30% — в десятки раз.Электрическое сопротивление древесины
       Электрическое сопротивление древесины вдоль волокон меньше в несколько раз, чем    поперек волокон. Например, для древесины граба удельное объемное сопротивление    вдоль волокон составляет 1,3-1015, а поперек волокон — 8,0-1015.

       Повышение температуры древесины приводит к уменьшению ее сопротивления               примерно в два раза.Электрические явления в древесине
       Электрическая прочность древесины имеет значение при    оценке древесины как электроизолирующего материала и характеризуется пробивным напряжением в вольтах на I см толщины материала. Электрическая прочность древесины невысокая и зависит от породы, влажности, температуры и направления. Электрическая прочность древесины бука вдоль волокон составляет 14,0, в радиальном направлении 41,5, в тангентальном 52,0 кВ на 1 см толщины при влажности 8 — 9%. Для древесины сосны: вдоль волокон 16,8, в радиальном направлении 59,1 и тангентальном — 77,3 кВ на 1 см толщины. Электрическая прочность вдоль волокон примерно в 3 — 3,5 раза меньше, чем поперек волокон, а в радиальном направлении прочность меньше, чем в тангентальном. Сердцевинные лучи уменьшают пробивное напряжение в тангентальном направлении. С увеличением температуры и влажности электрическая прочность уменьшается.

    Полезно знать:

    Влияние влажности на свойства древесины
    Положительные и отрицательные свойства древесины

    Похожие товары

    Теперь можно приступать к постройке фасадного забора.
    После установки плиту покрывают обоями, клеевыми или масляными красками; сверхтвердые СТ-500, в отличие от твердых, в процессе изготовления пропитываются высыхающими масляными или синтетическими см
    Нагрев воды до температуры кипения осуществляется при помощи парового или электрического змеевика, расположенного на дне установки.
    Для того чтобы пиломатериалы после высушивания имели нужные номинальные размеры, установлены припуски на усушку.
    Получив участок земли, вы столкнётесь с экономическими сложностями.
    Плотность материала характеризуется отношением массы тела к объему, поэтому плотность древесины должна представлять собой именно объемную массу, а не объемный вес (как это до сих пор встречается в