Što su materijali za provođenje topline?



materijali koji provode toplinu su one koje omogućuju učinkovito prenošenje topline između površine (ili tekućine) s visokom temperaturom i nižom temperaturom.

Materijali koji provode toplinu koriste se u različitim inženjerskim primjenama. Među najvažnijim primjenama su izgradnja rashladne opreme, opreme za odvođenje topline i općenito bilo koje opreme koja zahtijeva razmjenu topline u njihovim procesima..

Materijali koji nisu dobri vodiči topline poznati su kao izolatori. Među najčešće korištenim izolacijskim materijalima su pluta i drvo.

Uobičajeno je da su materijali koji dobro provode toplinu također dobri vodiči električne energije.

Neki primjeri dobrih provodljivih materijala za toplinu i električnu energiju su aluminij, bakar i srebro.

Različiti materijali i njihova svojstva provođenja topline mogu se naći u priručnicima za kemiju koji sumiraju eksperimentalne rezultate vožnje u tim materijalima.

Provođenje topline

Provođenje je prijenos topline koji se odvija između dva sloja istog materijala ili između površina u dodiru dvaju materijala koji ne izmjenjuju materiju.

U tom slučaju, prijenos topline u materijalima se daje zahvaljujući molekularnim šokovima koji se pojavljuju između slojeva ili površina.

Molekularni šokovi omogućuju razmjenu unutarnje i kinetičke energije između atoma materijala.

Dakle, sloj ili površina s atomima veće unutarnje energije i kinetičke energije prelazi u slojeve ili površine niže energije, čime se povećava temperatura.

Različiti materijali imaju različite molekularne strukture što znači da nemaju svi materijali istu sposobnost provođenja topline.

Toplinska provodljivost

Da bi se izrazila sposobnost materijala ili tekućine za provođenje topline, koristi se fizičko svojstvo "toplinska provodljivost" koje je obično predstavljeno slovom k.

Toplinska provodljivost je svojstvo koje se mora eksperimentalno pronaći. Eksperimentalne procjene toplinske vodljivosti za krute materijale relativno su jednostavne, ali je proces složen za krute tvari i plinove.

Toplinska provodljivost za materijale i tekućine iskazana je za količinu materijala s protočnim područjem od 1 kvadratnog metra, debljine 1 stopa, za jedan sat pri temperaturnoj razlici od 1 ° K.

Toplinski provodljivi materijali

Iako u teoriji svi materijali mogu prenositi toplinu, neki imaju bolju provodljivost od drugih.

U prirodi postoje materijali kao što su bakar ili aluminij koji su dobri vodiči topline, međutim znanost o materijalima, nanotehnologija i inženjering omogućili su stvaranje novih materijala s dobrim vozačkim svojstvima..

Dok toplinski vodljivi materijal kao što je bakar, koji se nalazi u prirodi, ima toplinsku provodljivost od 401 W / K m, prijavljene su ugljične nanocijevi proizvedene s toplinskom provodnošću blizu 6600 W / Km..

Vrijednosti toplinske vodljivosti za različite materijale mogu se vidjeti u sljedećoj tablici:

reference

  1. Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Neuobičajena i visoka toplinska vodljivost ugljikovih nanocijevi. Physical Reviews Pisma. 2000; 84: 4613
  2. Chen Q. et al. Alternativni kriterij optimizacije prijenosa topline. Zbornik Royal Society A: Matematičke, fizičke i inženjerske znanosti 2011; 467 (2128): 1012-1028.
  3. Cortes L. i sur. 2010. Toplinska provodljivost materijala. Mjeriteljski simpozij.
  4. Kaufman W. C. Bothe D.Meyer S.D. Mogućnosti toplinske izolacije materijala Qutdoor odjeće. Znanost. 1982; 215 (4533): 690-691.
  5. Kern D. 1965. Procesi prijenosa topline. McGraw hill.
  6. Merabia S. i sur. Prijenos topline iz nanočestica: odgovarajuća analiza stanja. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država. 2009; 106 (36): 15113-15118.
  7. Salunkhe P. B. Jaya Krishna D. Ispitivanja materijala za skladištenje latentne topline za primjenu solarnih voda i grijanja prostora. Časopis za pohranu energije. 2017; 12: 243-260.