Mis on soojust juhtivad materjalid?



The soojust juhtivad materjalid on need, mis võimaldavad soojusel liikuda tõhusalt kõrge temperatuuri ja madalama temperatuuriga pinna (või vedeliku) vahel.

Soojusjuhtivaid materjale kasutatakse erinevates tehnilistes rakendustes. Kõige olulisemate rakenduste hulka kuuluvad jahutusseadmete ehitamine, soojuse hajutusseadmed ja üldjuhul kõik seadmed, mis nõuavad soojuse vahetamist nende protsessides..

Neid materjale, mis ei ole head soojusjuhtmed, nimetatakse isolaatoriteks. Kõige enam kasutatavad isolatsioonimaterjalid on korg ja puit.

On tavaline, et soojuskaevu kasutavad materjalid on ka head elektrijuhtmed.

Mõned näited headest elektri- ja elektrijuhtmetest on alumiinium, vask ja hõbe.

Erinevaid materjale ja nende vastavaid soojusjuhtivusomadusi võib leida keemia juhenditest, milles on kokku võetud nendes materjalides tehtud eksperimentaalsed sõidutulemused.

Soojusjuhtivus

Juhtivus on soojusülekanne, mis toimub kahe sama materjali kihi või kahe materjali vahetusse puutuva pinna vahel.

Sel juhul antakse soojuse ülekandmine materjalidesse tänu kihtide või pindade vahel esinevatele molekulaarsetele šokkidele.

Molekulaarsed šokid võimaldavad vahetada sisemist ja kineetilist energiat materjali aatomite vahel.

Seega liigub kõrgema sisemise energia ja kineetilise energia aatomitega kiht või pind madalama energiaga kihtidele või pindadele, suurendades seega nende temperatuuri..

Erinevatel materjalidel on erinevad molekulaarsed struktuurid, mis tähendab, et mitte kõigil materjalidel ei ole soojuse juhtimise võimet.

Soojusjuhtivus

Et väljendada materjali või vedeliku võimet soojust juhtida, kasutatakse füüsilist omadust "soojusjuhtivus", mida tavaliselt tähistab täht. k.

Soojusjuhtivus on omadus, mis tuleb leida katseliselt. Tahkete materjalide soojusjuhtivuse eksperimentaalsed hinnangud on suhteliselt lihtsad, kuid protsess on keeruline tahkete ainete ja gaaside jaoks.

Materjalide ja vedelike soojusjuhtivus on teatatud ühe materjali koguse kohta, mille voolupind on 1 ruutjalg, paksus 1 jalg, ühe tunni jooksul temperatuuril 1 ° K..

Soojust juhtivad materjalid

Kuigi teoreetiliselt saavad kõik materjalid soojust üle kanda, on mõnedel neist parem juhtivus kui teistel.

Looduses on selliseid materjale nagu vask või alumiinium, mis on head soojusjuhtmed, kuid materjaliteadus, nanotehnoloogia ja inseneriteadused on võimaldanud luua häid sõiduomadusi omavaid uudseid materjale..

Kuigi soojusjuhtiva materjali nagu vask, mis on looduses leitud, soojusjuhtivus on 401 W / Km, on teatatud süsinik-nanotorudest, mis on toodetud soojusjuhtivusega 6600 W / Km..

Erinevate materjalide soojusjuhtivuse väärtused on toodud järgmises tabelis:

Viited

  1. Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Süsinik-nanotorude ebatavaline ja kõrge soojusjuhtivus. Füüsiliste ülevaatuste kirjad. 2000; 84: 4613
  2. Chen Q. et al. Soojusülekande optimeerimise alternatiivne kriteerium. Royal Society A: matemaatiline, füüsiline ja inseneriteadus 2011; 467 (2128): 1012-1028.
  3. Cortes L. et al. 2010. Materjalide soojusjuhtivus. Metroloogia sümpoosion.
  4. Kaufman W. C. Bothe D.Meyer S.D. Qutdoor riietusmaterjalide soojusisolatsioonivõime. Teadus 1982; 215 (4533): 690-691.
  5. Kern D. 1965. Soojusülekande protsessid. McGraw mägi.
  6. Merabia S. et al. Soojusülekanne nanoosakestest: vastav riiklik analüüs. Ameerika Ühendriikide Riikliku Teaduste Akadeemia toimingud. 2009; 106 (36): 15113-15118.
  7. Salunkhe P. B. Energiasalvestuse ajakiri. 2017; 12: 243-260.