Czym są materiały przewodzące ciepło?
Materiały przewodzące ciepło to takie, które umożliwiają wydajne przenoszenie ciepła między powierzchnią (lub cieczą) o wysokiej temperaturze a inną o niższej temperaturze.
Materiały przewodzące ciepło są wykorzystywane w różnych zastosowaniach technicznych. Do najważniejszych zastosowań należy budowa urządzeń chłodzących, urządzeń do rozpraszania ciepła i ogólnie wszelkich urządzeń, które wymagają wymiany ciepła w swoich procesach.
Materiały, które nie są dobrymi przewodnikami ciepła, są znane jako izolatory. Do najczęściej używanych materiałów izolacyjnych należą korek i drewno.
Powszechne jest, że materiały dobrze przewodzące ciepło są również dobrymi przewodnikami elektryczności.
Niektóre przykłady dobrych materiałów przewodzących ciepło i elektryczność to między innymi aluminium, miedź i srebro.
Różne materiały i ich odpowiednie właściwości przewodzenia ciepła można znaleźć w podręcznikach chemicznych, które podsumowują eksperymentalne wyniki jazdy uzyskane w tych materiałach.
Przewodzenie ciepła
Przewodzenie jest przenoszeniem ciepła, które zachodzi między dwiema warstwami tego samego materiału lub między powierzchniami w kontakcie z dwoma materiałami, które nie wymieniają materii.
W tym przypadku przekazywanie ciepła w materiałach następuje dzięki kolizjom molekularnym, które zachodzą między warstwami lub powierzchniami.
Wstrząsy molekularne umożliwiają wymianę energii wewnętrznej i kinetycznej między atomami materiału.
Zatem warstwa lub powierzchnia z atomami o wyższej energii wewnętrznej i energii kinetycznej przenosi się do warstw lub powierzchni o niższej energii, zwiększając w ten sposób temperaturę.
Różne materiały mają różne struktury molekularne, co oznacza, że nie wszystkie materiały mają taką samą zdolność przewodzenia ciepła.
Przewodność cieplna
Aby wyrazić zdolność materiału lub płynu do przewodzenia ciepła, stosowana jest fizyczna właściwość „przewodność cieplna”, która jest zwykle reprezentowana przez literę k .
Przewodność cieplna to właściwość, którą należy znaleźć eksperymentalnie. Eksperymentalne oszacowania przewodności cieplnej materiałów stałych są stosunkowo proste, ale proces jest złożony dla ciał stałych i gazów.
Przewodność cieplną materiałów i płynów podaje się dla ilości materiału o powierzchni przepływu 1 stopy kwadratowej, grubości 1 stopy, przez jedną godzinę przy różnicy temperatur 1 ° K.
Materiały przewodzące ciepło
Chociaż teoretycznie wszystkie materiały mogą przenosić ciepło, niektóre mają lepsze przewodzenie niż inne.
W naturze istnieją materiały, takie jak miedź lub aluminium, które są dobrymi przewodnikami ciepła, jednak materiałoznawstwo, nanotechnologia i inżynieria pozwoliły na stworzenie nowatorskich materiałów o dobrych właściwościach jezdnych.
Podczas gdy materiał przewodzący ciepło, taki jak miedź, występujący w naturze, ma przewodność cieplną 401 W / Km, odnotowano nanorurki węglowe wytwarzane z przewodnością cieplną bliską 6600 W / Km.
Wartości przewodności cieplnej dla różnych materiałów można zobaczyć w poniższej tabeli:
