Kaj so toplotno prevodni materiali?



The toplotno prevodni materiali so tisti, ki omogočajo učinkovito prenos toplote med površino (ali tekočino) z visoko temperaturo in nižjo temperaturo.

Toplotno prevodni materiali se uporabljajo v različnih inženirskih aplikacijah. Med najpomembnejšimi aplikacijami so izdelava hladilne opreme, opreme za odvajanje toplote in na splošno vse opreme, ki zahteva izmenjavo toplote v njihovih procesih..

Tisti materiali, ki niso dobri toplotni prevodniki, so znani kot izolatorji. Med najbolj uporabljenimi izolacijskimi materiali so pluta in les.

Pogosto je, da so materiali, ki dobro vodijo toploto, tudi dobri prevodniki električne energije.

Nekateri primeri dobrih prevodnih materialov toplote in električne energije so aluminij, baker in srebro.

Različne materiale in njihove lastnosti toplotne prevodnosti lahko najdete v priročnikih za kemijo, ki povzemajo rezultate eksperimentalnih voženj v teh materialih.

Prevajanje toplote

Prevajanje je prenos toplote med dvema plasti istega materiala ali med površinami, ki sta v stiku dveh materialov, ki ne izmenjujeta snovi.

V tem primeru je prenos toplote v materialih posledica molekularnih šokov, ki se pojavijo med plasti ali površinami.

Molekularni šoki omogočajo izmenjavo notranje in kinetične energije med atomi materiala.

Tako se plast ali površina z atomi višje notranje energije in kinetične energije prenaša v plasti ali površine nižje energije, s čimer se poveča temperatura teh..

Različni materiali imajo različne molekularne strukture, kar pomeni, da nimajo vsi materiali enake zmogljivosti za vodenje toplote.

Toplotna prevodnost

Za izražanje sposobnosti materiala ali tekočine za vodenje toplote se uporablja fizikalna lastnost "toplotna prevodnost", ki je ponavadi predstavljena s črko k.

Toplotna prevodnost je lastnost, ki jo je treba eksperimentalno najti. Eksperimentalne ocene toplotne prevodnosti za trdne materiale so razmeroma preproste, vendar je postopek za kompleksne snovi in ​​pline kompleksen.

Toplotna prevodnost za materiale in tekočine je navedena za količino materiala s pretočnim območjem 1 kvadratnega čepa, debeline 1 čevljev, za eno uro pri temperaturni razliki 1 ° K..

Toplotni prevodni materiali

Čeprav teoretično vsi materiali lahko prenašajo toploto, nekateri imajo boljšo prevodnost kot drugi.

V naravi so materiali, kot so baker ali aluminij, dobri prevodniki toplote, vendar so znanost o materialih, nanotehnologija in inženiring omogočili ustvarjanje novih materialov z dobrimi voznimi lastnostmi..

Medtem ko ima toplotno prevodni material, kot je baker v naravi, toplotno prevodnost 401 W / K m, so poročali o ogljikovih nanocevkah, proizvedenih s toplotno prevodnostjo blizu 6600 W / K m..

Vrednosti toplotne prevodnosti za različne materiale so razvidne iz naslednje tabele:

Reference

  1. Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Nenavadna in visoka toplotna prevodnost ogljikovih nanocevk. Physical Reviews Letters. 2000; 84: 4613
  2. Chen Q. et al. Alternativni kriterij pri optimizaciji prenosa toplote. Zbornik Royal Society A: Matematične, fizikalne in inženirske znanosti.2011; 467 (2128): 1012-1028.
  3. Cortes L. et al. 2010. Toplotna prevodnost materialov. Metrološki simpozij.
  4. Kaufman W. C. Bothe D.Meyer S.D. Toplotne izolacijske lastnosti materialov za oblačila Qutdoor. Znanost 1982; 215 (4533): 690-691.
  5. Kern D. 1965. Procesi prenosa toplote. McGraw hill.
  6. Merabia S. et al. Prenos toplote iz nanodelcev: ustrezna analiza stanja. Zbornik Nacionalne akademije znanosti Združenih držav Amerike. 2009; 106 (36): 15113-15118.
  7. Salunkhe P. B. Jaya Krishna D. Raziskave o sredstvih za shranjevanje latentne toplote za aplikacije sončne vode in ogrevanja prostorov. Revija za shranjevanje energije. 2017; 12: 243-260.