Физические свойства древесины

линейное расширение.

Теплоемкость – способность древесины аккумулировать тепло.
Показатель теплоемкости – удельная теплоемкость С, кДж/кг·град – количество теплоты, необходимое для нагревания 1кг массы материала на 1 К (или на 1ºC).

Удельная теплоемкость древесины не зависит от породы.
С=1,55 кДж/кг·ºC для абсолютно сухой древесины при 0 ºC.

Влияние температуры и влажности на теплоемкость древесины отражает диаграмма П.С. Серговского.

теплопроводности λ, Вт/м·ºC, который численно равен количеству теплоты, проходящему в единицу времени через стенку из данного материала площадью 1м2 и толщиной 1м при разности температур на противоположных сторонах стенки в 1ºC.

Коэффициент теплопроводности древесины λ зависит от ее температуры, влажности, породы, а также направления потока тепла относительно волокон.

λ = λном·Kρ·Kх

λном – номинальное значение коэффициента теплопроводности по диаграмме;
Kρ – коэффициент, учитывающий влияние базисной плотности древесины;
Kх – коэффициент, учитывающий влияние направление теплового потока.

Зависимость коэффициентов теплопроводности и температуропроводности древесины от влажности (по Г.С. Шубину и Э.Б. Щедриной). Сосна (ρб= 360 кг/м3), тепловой поток в радиальном направлении, температура t = 25 °С

Диаграмма коэффициента теплопроводности древесины березы (ρб=  500 кг/м3), тепловой поток в радиальном направлении

охлаждении).

Коэффициент температуропроводности а, м2/с, определяет инерционность древесины, т.е. ее способность выравнивать температуру.

ρ – плотность древесины, кг/м3.
Влияние влажности на температуропроводность древесины поперек волокон иллюстрирует график.

Тепловое расширение древесины происходит при ее нагревании.
Тепловое расширение поперек волокон в 10 – 15 раз больше, чем вдоль волокон, в тангенциальном направлении в 1,5 – 1,8 раза выше, чем в радиальном.

Коэффициент теплового линейного расширения древесины α', 1/ ºC – изменение единицы длины тела при нагревании его на 1ºC.
Коэффициент линейного расширения вдоль волокон древесины составляет 1/3 – 1/10 коэффициентов теплового расширения металлов, бетона и стекла.

свойства древесины.

Электропроводность – способность древесины проводить электрический ток, находится в обратной зависимости от электрического сопротивления.
Полное сопротивление образца, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений – объемного и поверхностного.

Объемное сопротивление характеризует препятствие прохождению тока сквозь толщу образца. Показатель – удельное объемное сопротивление (Ом·см); численно равен сопротивлению при прохождении тока через две противоположные грани кубика размером 1×1×1см из древесины.

Поверхностное сопротивление характеризует сопротивление прохождению тока по поверхности образца. Показатель измеряется в Омах и численно равен сопротивлению квадрата любого размера на поверхности образца древесины при подведении тока к электродам, ограничивающим две противоположные стороны квадрата.

больших напряжениях.
Электрическую прочность Епр, кВ/мм, вычисляют по формуле:

Uпр – эффективное пробивное напряжение, кВ;
h – толщина образца в рабочей зоне, мм.

Диэлектрические свойства древесины проявляются в переменном электрическом поле.
Показатели диэлектрических свойств – диэлектрическая проницаемость ε и тангенс угла диэлектрических потерь tg δ.

Зависимость диэлектрической проницаемости ε древесины поперек волокон (частота f = 5 МГц) от плотности при разной влажности W (по Р. Петерсону)

поляризации древесины поглощается ею и превращается в тепло.

Показатель К = ε· tgδ, называется коэффициентом потерь.

Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь древесины ели поперек волокон от температуры и влажности при частоте f = 3 МГц (по А.А. Горяеву)

Пьезоэлектрические свойства

Явление, связанное с поляризацией диэлектрика (появлением электрических зарядов под действием механических напряжений), носит название прямого пьезоэлектрического эффекта.

Носитель пьезоэффекта в древесине – целлюлоза. Наибольший пьезоэлектрический эффект наблюдается при сжимающей и растягивающей нагрузках под углом 45° к волокнам.

Пьезоэлектрический эффект используется при разработке неразрушающих методов контроля качества древесины.

модуль упругости, Н/м2; ρ – плотность древесины, кг/м3.

Скорость распространения звука, м/с, в древесине можно установить по резонансной частоте вынужденных продольных колебаний образца согласно уравнению

Скорость распространения звука – можно также определить импульсным ультразвуковым методом.

τ – время, с, распространения упругой продольной волны по длине образца l, м.

звук.

ρ – плотность древесины, кг/м3;
С – скорость распространения звука, м/с.

Rкомн. сух. = (28-33)*105 Па∙с/м

Скорость затухания колебаний и величину внутреннего трения характеризует логарифмический декремент колебаний.

А1 и А2 – амплитуды звуковых колебаний, отделенные друг от друга интервалом в один период.

Звукоизолирующая способность оценивается по разнице уровней звукового давления перед и за перегородкой из древесины.
Уровень звукового давления измеряется в децибелах (дб).
Строительная норма звукоизоляции – 40 дб. У древесины звукоизоляция не велика, 12 – 20 дб и зависит от породы и толщины материала.

искажения.

Показатель – акустическая константа (константа излучения).

К = 12 м4/кг·с (ель, пихта, кедр)

Используется при изготовлении излучателей звука (дек) музыкальных инструментов.

щепа, стружка);
нагревание древесины при склеивании;
стерилизация древесины;
cушка лакокрасочных покрытий на древесине.

Свойства древесины, проявляющиеся при воздействии излучений

внутри древесины и изделий из нее (сучки, трещины, дефекты склеивания и т.п.);
Лазерная технология применяется в деревообработке (резьба, граверные работы, фигурный раскрой листовых древесных материалов).

исчезает сразу же после прекращения облучения объекта, называется флуоресценцией.
Цвет и интенсивность свечения зависят от породы и состояния древесины (степени загнивания, влажности и температуры, шероховатости и т.д.).
Используется для обнаружения пороков древесины, контроля качества обработки и т. д.

участка, тем меньше интенсивность прошедших через него лучей.
Использование:
обнаружение скрытых пороков (заросшие сучки, ходы насекомых, гнили, пустоты, металлические включения, внутренние трещины);
изучение плотности древесины;
изучение тонкого строения клеточной стенки;
определение величины и характера распределения влажности по сечению сортимента в процессе сушки.