Tieto vodivé materiály teplo , sú tie, ktoré umožňujú teplo sa prevedie účinne z jedného (alebo kvapaliny) vysoké teploty povrchu a nižšej teplote.
Tepelne vodivé materiály sa používajú v rôznych technických aplikáciách. Medzi najdôležitejšie aplikácie patrí konštrukcia chladiacich zariadení, zariadení na odvádzanie tepla a všeobecne všetkých zariadení, ktoré si pri svojich procesoch vyžadujú výmenu tepla.
Vedenie tepla v materiáli
Materiály, ktoré nie sú dobrými vodičmi tepla, sa nazývajú izolátory. Medzi najpoužívanejšie izolačné materiály patrí korok a drevo.
Je bežné, že materiály, ktoré dobre vedú teplo, sú tiež dobrými vodičmi elektriny. Príkladmi dobrých vodivých materiálov pre teplo a elektrinu sú okrem iného hliník, meď a striebro.
Rôzne materiály a ich príslušné vlastnosti vodivosti sa nachádzajú v chemických príručkách, ktoré sumarizujú experimentálne vodivé výsledky uskutočňované na týchto materiáloch.
Vedenie tepla
Vedenie je prenos tepla, ktorý sa vyskytuje medzi dvoma vrstvami toho istého materiálu alebo medzi povrchmi v kontakte s dvoma materiálmi, ktoré si nevymieňajú materiál.
V tomto prípade dochádza k prenosu tepla v materiáloch vďaka molekulárnym zrážkam, ktoré sa vyskytujú medzi vrstvami alebo povrchmi.
Molekulárne šoky umožňujú výmenu vnútornej a kinetickej energie medzi atómami materiálu.
Vrstva alebo povrch s atómami vyššej vnútornej a kinetickej energie teda prenáša energiu do vrstiev alebo povrchov s nižšou energiou, čím sa zvyšuje ich teplota.
Rôzne materiály majú rôzne molekulárne štruktúry, čo spôsobuje, 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 predstavovaná písmenom k.
Tepelná vodivosť je vlastnosť, ktorú je potrebné zistiť experimentálne. Experimentálne odhady tepelnej vodivosti tuhých materiálov sú relatívne jednoduché, ale tento proces je zložitý pre tuhé látky a plyny.
Tepelná vodivosť materiálov a tekutín sa uvádza pre množstvo materiálu s prietokovou plochou 1 štvorcový stopa, hrúbkou 1 stopa, počas jednej hodiny pri teplotnom rozdiele 1 ° K.
Tepelne vodivé materiály
Hoci teoreticky všetky materiály dokážu 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 strojárstvo umožnili vytvorenie nových materiálov s dobrými vodivými vlastnosťami.
Zatiaľ čo tepelne vodivý materiál, ako je meď, ktorý sa nachádza v prírode, má tepelnú vodivosť 401 W / Km, boli opísané uhlíkové nanorúrky vyrobené s tepelnou vodivosťou blízkou 6600 W / Km.
Hodnoty tepelnej vodivosti pre rôzne materiály sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:
Referencie
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Nezvyčajná vysoká tepelná vodivosť uhlíkových nanorúrok. Listy o fyzických recenziách. 2000; 84: 4613
- Chen Q. a kol. Alternatívne kritérium v 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 WC Bothe D. Meyer SD Tepelnoizolačné schopnosti materiálov pre vonkajšie oblečenie. Science. 1982; 215 (4533): 690 - 691.
- Kern D. 1965. Procesy prenosu tepla. McGraw Hill.
- Merabia S. a kol. Prenos tepla z nanočastíc: zodpovedajúca analýza stavu. Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických. 2009; 106 (36): 15113 - 15118.
- Salunkhe PB Jaya Krishna D. Vyšetrovanie materiálov na akumuláciu latentného tepla pre aplikácie solárnej vody a vykurovania miestností. Časopis uskladnenia energie. 2017; 12: 243-260.