Zdieľam:
Čo sú materiály na vedenie tepla?
tepelne vodivé materiály sú také, ktoré umožňujú efektívne prenos tepla medzi povrchom (alebo kvapalinou) s vysokou teplotou a nižšou teplotou.
Tepelne vodivé materiály sa používajú v rôznych inžinierskych aplikáciách. Medzi najdôležitejšie aplikácie patrí výstavba chladiacich zariadení, zariadení na odvádzanie tepla a vo všeobecnosti všetkých zariadení, ktoré si vyžadujú výmenu tepla vo svojich procesoch..
Materiály, ktoré nie sú dobré, sú známe ako izolátory. Medzi najpoužívanejšie izolačné materiály patrí korok a drevo.
Je bežné, že materiály, ktoré dobre vedia teplo, sú tiež dobrými vodičmi elektriny.
Niektoré príklady materiálov s dobrou vodivosťou tepla a elektriny sú okrem iného hliník, meď a striebro.
Rôzne materiály a ich príslušné vlastnosti vedenia tepla je možné nájsť v chemických príručkách, ktoré sumarizujú experimentálne výsledky jazdy v týchto materiáloch.
Vedenie tepla
Vedenie je prenos tepla, ku ktorému dochádza medzi dvoma vrstvami toho istého materiálu alebo medzi povrchmi v kontakte s dvomi materiálmi, ktoré sa nevymieňajú.
V tomto prípade je prenos tepla v materiáloch daný molekulárnymi otrasmi, ku ktorým dochádza medzi vrstvami alebo povrchmi.
Molekulárne šoky umožňujú výmenu vnútornej a kinetickej energie medzi atómami materiálu.
Vrstva alebo povrch s atómami vyššej vnútornej energie a kinetickej energie sa tak prenáša na vrstvy alebo povrchy s nižšou energiou, čím sa zvyšuje ich teplota..
Rôzne materiály majú rôzne molekulárne štruktúry, čo znamená, že nie všetky materiály majú rovnakú schopnosť viesť teplo.
Tepelná vodivosť
Na vyjadrenie schopnosti materiálu alebo tekutiny viesť teplo sa používa fyzikálna vlastnosť "tepelná vodivosť", ktorá je zvyčajne reprezentovaná písmenom k.
Tepelná vodivosť je vlastnosť, ktorú je potrebné experimentálne nájsť. Experimentálne odhady tepelnej vodivosti tuhých materiálov sú relatívne jednoduché, ale tento proces je zložitý pre pevné látky a plyny.
Tepelná vodivosť materiálov a kvapalín sa uvádza pre množstvo materiálu s prietokovou plochou 1 štvorcová stopa, hrúbka 1 stopa, počas jednej hodiny pri teplotnom rozdiele 1 ° K.
Tepelne vodivé materiály
Hoci teoreticky všetky materiály môžu prenášať teplo, niektoré majú lepšie vedenie ako iné.
V prírode existujú materiály ako meď alebo hliník, ktoré sú dobrými vodičmi tepla, avšak veda o materiáloch, nanotechnológia a inžinierstvo umožnili vytvorenie nových materiálov s dobrými jazdnými vlastnosťami..
Zatiaľ čo tepelne vodivý materiál, ako je meď, ktorý sa nachádza v prírode, má tepelnú vodivosť 401 W / Km, boli uvedené uhlíkové nanorúrky vyrobené s tepelnou vodivosťou pri 6600 W / Km..
Hodnoty tepelnej vodivosti pre rôzne materiály sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:
referencie
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Neobvyklá a vysoká tepelná vodivosť uhlíkových nanotrubíc. Fyzické recenzie Písmená. 2000; 84: 4613
- Chen Q. a kol. Alternatívne kritérium pri optimalizácii prenosu tepla. Zborník Kráľovskej spoločnosti A: Matematické, fyzikálne a inžinierske vedy 2011; 467 (2128): 1012-1028.
- Cortes L. a kol. 2010. Tepelná vodivosť materiálov. Metrologické sympózium.
- Kaufman W. C. Bothe D.Meyer S.D. Tepelné izolačné schopnosti Qutdoor odevných materiálov. Science. 1982; 215 (4533): 690-691.
- Kern D. 1965. Procesy prenosu tepla. McGraw kopec.
- Merabia S. a kol. Prenos tepla z nanočastíc: zodpovedajúca analýza stavu. Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických. 2009; 106 (36): 15113-15118.
- Salunkhe P. B. Jaya Krishna D. Vyšetrovanie materiálov akumulovaného tepla s využitím latentného tepla pre aplikácie solárneho ohrevu vody a priestoru. Journal of Energy Storage. 2017; 12: 243-260.