卡皮查热阻,固体和液氦之间,以及金属和电介质之间及两电介质之间(紧密接触情况下)的界面热阻。因最早由卡皮查提出,所以也叫卡皮查热阻。界面热阻不同于
接触热阻,即使在原子意义上接触完美的界面,也会存在界面热阻,而对于接触热阻来说,更多的热阻是来自于界面的不接触部分。
界面热阻的想法早在1936年就已经提出,在那之前,人们通常认为接触热阻很小,并不考虑。Keesom等人在1936年提出,接触界面的热阻有可能会非常大,但是没有仔细研究。在1941年,Kapitza 发表了他关于固体和液氦接触界面上存在温度降的实验研究,也因此,界面热阻又命名为Kapitza热阻。
界面热阻产生的主要原因是由于处于接触的两种物质的电子特性以及振动特性不相同。当载热子(
声子或者
电子,视物质特性而定)试图穿过接触界面时,会发生散射。散射后的载热子的运动情况就完全取决于接触界面物质可用的能量状态。
对于固体和液氦之间,以及金属和电介质之间及两电介质之间(紧密接触情况下)的界面来说,它们之间的热导主要靠声子传热,声子通过液氦到达固液界面时,发生反射或折射,遵守sinα1/sinαs=v1/vs,由于固体中的声速vs比液体中声速v1大得多,所以临界角αlc就很小,即只有很小的立体角范围内的声子有可能进入固体,同时固体和液氦的密度相差很大,声速相差也很大造成失匹配。
在低普朗特准则(Pr)物质的 蒸汽与冷却竖壁之间的膜状凝结对流换热计算中,所需计及的一项附加对流换热热阻。因此项热阻产生于汽-液两相分界面之上,故名界面热阻。常用符号 “Rp”表示,单位为“(m· ℃)/W”。其数学表达式为: Rp=(ts-ti) /q=Ra,t-Rλ,l。
式中,ts为蒸汽相应压力下的饱和温度(℃);ti为汽-液界面上的真实温度 (℃);q为膜状凝结时的对流换热热流密度(W/m);Ra,t为由蒸汽到冷却壁面的总的对流换热热阻 [(m·℃)/W];Rλ,l为由凝结液膜所构成的导热热阻[(m·℃)/W]。
卡皮查热阻的大小和固体表面情况有关对表面机械损伤特别敏感。理解物质之间的界面热阻,对于电子产品的设计尤为重要,这是因为在现今的电子器件中有非常多的接触界面,这会影响电子器件的散热。界面热阻在纳米尺度下更为重要,这是因为,在纳米尺度下,接触界面更多也更复杂。