На проводими материали топлина са тези, които позволяват на топлина да бъде прехвърлена ефективно от една (или течност) висока температура на повърхността и по-ниска температура.
Топлопроводните материали се използват в различни инженерни приложения. Сред най-важните приложения са изграждането на охлаждащо оборудване, оборудване за разсейване на топлина и като цяло всяко оборудване, което изисква топлообмен в своите процеси.
Топлопроводност в материал
Тези материали, които не са добри проводници на топлина, са известни като изолатори. Сред най-използваните изолационни материали са корк и дърво.
Често срещано е, че материалите, които добре отвеждат топлината, също са добри проводници на електричество. Някои примери за добри проводими материали за топлина и електричество са алуминий, мед и сребро, наред с други.
Различни материали и съответните им свойства на топлопроводимост могат да бъдат намерени в ръководствата по химия, които обобщават резултатите от експерименталната проводимост, извършени върху тези материали.
Топлопроводност
Провеждането е преносът на топлина, който се случва между два слоя от един и същ материал или между повърхности в контакт на два материала, които не обменят материя.
В този случай топлопредаването в материалите става благодарение на молекулните сблъсъци, които се случват между слоевете или повърхностите.
Молекулните удари позволяват обмен на вътрешна и кинетична енергия между атомите на материала.
По този начин слоят или повърхността с атоми с по-висока вътрешна и кинетична енергия пренасят енергията в слоевете или повърхностите с по-ниска енергия, като по този начин се увеличава тяхната температура.
Различните материали имат различни молекулни структури, което води до това, че не всички материали имат еднаква способност да отвеждат топлина.
Топлопроводимост
За да се изрази способността на материал или течност да провежда топлина, се използва физическото свойство "топлопроводимост", което обикновено се представя с буквата k.
Топлопроводимостта е свойство, което трябва да бъде намерено експериментално. Експерименталните оценки на топлопроводимостта на твърдите материали са сравнително прости, но процесът е сложен за твърди вещества и газове.
Топлопроводимостта на материалите и течностите се отчита за количество материал с площ на потока 1 квадратен фут с дебелина 1 фут за един час при температурна разлика 1 ° К.
Топлопроводими материали
Въпреки че на теория всички материали могат да предават топлина, някои имат по-добра проводимост от други.
В природата има материали като мед или алуминий, които са добри проводници на топлина, но материалите, нанотехнологиите и инженерството са позволили създаването на нови материали с добри проводими свойства.
Докато топлопроводящият материал като мед, открит в природата, има топлопроводимост 401 W / K m, са докладвани въглеродни нанотръби, произведени с топлопроводимост близо 6600 W / K m.
Стойностите на топлопроводимостта на различни материали могат да се видят в следната таблица:
Препратки
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Необичайно висока топлопроводимост на въглеродните нанотръби. Физически отзиви писма. 2000; 84: 4613
- Chen Q. et al. Алтернативен критерий за оптимизация на топлопреминаването. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2011; 467 (2128): 1012-1028.
- Cortes L. et al. 2010. Топлопроводимост на материалите. Метрологичен симпозиум.
- Kaufman WC Bothe D. Meyer SD Топлоизолационни способности от материали за облекло за Qoutdoor. Science. 1982; 215 (4533): 690–691.
- Керн Д. 1965. Процеси на топлопредаване. McGraw Hill.
- Merabia S. et al. Пренос на топлина от наночастици: съответен анализ на състоянието. Сборник на Националната академия на науките на Съединените американски щати. 2009; 106 (36): 15113-15118.
- Salunkhe PB Jaya Krishna D. Изследвания върху материали за латентно съхраняване на топлина за слънчеви води и приложения за отопление на космоса. Списание за съхранение на енергия. 2017; 12: 243-260.