Podíl:
Co jsou tepelně vodivé materiály?
tepelně vodivé materiály jsou takové, které umožňují efektivní přenos tepla mezi povrchem (nebo kapalinou) s vysokou teplotou a nižší teplotou.
Tepelně vodivé materiály se používají v různých inženýrských aplikacích. Mezi nejdůležitější aplikace patří konstrukce chladicích zařízení, zařízení pro odvod tepla a obecně jakékoli zařízení, které vyžaduje výměnu tepla ve svých procesech..
Materiály, které nejsou dobré, jsou známé jako izolátory. Mezi nejpoužívanější izolační materiály patří korek a dřevo.
Je běžné, že materiály, které vedou teplo, jsou také dobrými vodiči elektřiny.
Některé příklady materiálů s dobrou vodivostí tepla a elektřiny jsou mimo jiné hliník, měď a stříbro.
Různé materiály a jejich příslušné vlastnosti vedení tepla mohou být nalezeny v příručkách chemie, které shrnují experimentální výsledky řízení v těchto materiálech.
Vedení tepla
Vedení je přenos tepla, ke kterému dochází mezi dvěma vrstvami stejného materiálu nebo mezi povrchy v kontaktu dvou materiálů, které nevyměňují hmotu.
V tomto případě je přenos tepla v materiálech dán díky molekulárním otřesům, ke kterým dochází mezi vrstvami nebo povrchy.
Molekulární šoky umožňují výměnu vnitřní a kinetické energie mezi atomy materiálu.
Vrstva nebo povrch s atomy vyšší vnitřní energie a kinetické energie se tak přenáší na vrstvy nebo povrchy s nižší energií, čímž se zvyšuje jejich teplota..
Různé materiály mají různé molekulární struktury, což znamená, že ne všechny materiály mají stejnou schopnost vést teplo.
Tepelná vodivost
Pro vyjádření schopnosti materiálu nebo tekutiny vést teplo, je použita fyzikální vlastnost "tepelná vodivost", která je obvykle reprezentována písmenem k.
Tepelná vodivost je vlastnost, která musí být nalezena experimentálně. Experimentální odhady tepelné vodivosti pro pevné materiály jsou relativně jednoduché, ale proces je složitý pro pevné látky a plyny.
Tepelná vodivost materiálů a kapalin se uvádí pro množství materiálu s průtokovou plochou 1 čtvereční stopa, tloušťka 1 stopa, po dobu jedné hodiny při teplotním rozdílu 1 ° K.
Tepelně vodivé materiály
Ačkoli teoreticky všechny materiály mohou přenášet teplo, někteří mají lepší vedení než jiní.
V přírodě existují materiály, jako je měď nebo hliník, které jsou dobrými vodiči tepla, avšak věda o materiálech, nanotechnologie a inženýrství umožnila vytvoření nových materiálů s dobrými jízdními vlastnostmi..
Zatímco tepelně vodivý materiál, jako je měď, který se nachází v přírodě, má tepelnou vodivost 401 W / Km, byly popsány uhlíkové nanotrubice vyrobené s tepelnou vodivostí v blízkosti 6600 W / Km..
Hodnoty tepelné vodivosti různých materiálů jsou uvedeny v následující tabulce:
Odkazy
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Neobvyklá a vysoká tepelná vodivost uhlíkových nanotrubic. Fyzické recenze Dopisy. 2000; 84: 4613
- Chen Q. et al. Alternativní kritérium optimalizace přenosu tepla. Sborník Královské společnosti A: Matematické, fyzikální a inženýrské vědy 2011; 467 (2128): 1012-1028.
- Cortes L. a kol. 2010. Tepelná vodivost materiálů. Metrologické sympozium.
- Kaufman W. C. Bothe D.Meyer S.D. Tepelné izolační schopnosti Qutdoor oděvních materiálů. Věda 1982; 215 (4533): 690-691.
- Kern D. 1965. Procesy přenosu tepla. McGraw kopec.
- Merabia S. et al. Přenos tepla z nanočástic: odpovídající stavová analýza. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 2009; 106 (36): 15113-15118.
- Salunkhe P. B. Jaya Krishna D. Šetření na latentních tepelných akumulačních materiálech pro solární systémy pro ohřev vody a vytápění prostor. Journal of Energy Storage. 2017; 12: 243-260.