Czym są materiały przewodzące ciepło?

The materiały przewodzące ciepło to te, które umożliwiają wydajne przekazywanie ciepła między powierzchnią (lub cieczą) o wysokiej temperaturze i niższej temperaturze.

Materiały przewodzące ciepło są stosowane 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. Wśród najczęściej używanych materiałów izolacyjnych są 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 szokom molekularnym, które występują 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 tych.

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, używana jest fizyczna właściwość „przewodność cieplna”, która zwykle jest 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:

Referencje

1. Berberyjski S. Kwon Y. Tomanek D. Nietypowe i wysokie przewodnictwo cieplne nanorurek węglowych. Listy fizyczne. 2000; 84: 4613
2. Chen Q. i in. Alternatywne kryterium optymalizacji wymiany ciepła. Materiały Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences.2011; 467 (2128): 1012-1028.
3. Cortes L. i in. 2010. Przewodność cieplna materiałów. Sympozjum metrologiczne.
4. Kaufman W. C. Bothe D.Meyer S.D. Możliwości izolacji termicznej materiałów odzieżowych Qutdoor. Nauka 1982; 215 (4533): 690-691.
5. Kern D. 1965. Procesy przenoszenia ciepła. McGraw Hill.
6. Merabia S. i in. Wymiana ciepła z nanocząstek: odpowiednia analiza stanu. Materiały z Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki. 2009; 106 (36): 15113-15118.
7. Salunkhe P. B. Jaya Krishna D. Badania materiałów magazynujących ciepło utajone w zastosowaniach związanych z wodą słoneczną i ogrzewaniem przestrzeni. Journal of Energy Storage. 2017; 12: 243-260.