V prevodni material segreva , so tisti, ki omogočajo toploto , da se učinkovito prenese iz ene (ali tekočine) visoko površinsko temperaturo in nižji temperaturi.
Toplovodni materiali se uporabljajo v različnih inženirskih aplikacijah. Med najpomembnejše aplikacije sodijo izdelava hladilne opreme, opreme za odvajanje toplote in na splošno vsa oprema, ki v svojih postopkih zahteva izmenjavo toplote.
Toplotna prevodnost v materialu
Tisti materiali, ki niso dobri prevodniki toplote, so znani kot izolatorji. Med najbolj uporabljenimi izolacijskimi materiali sta pluta in les.
Običajno je, da so materiali, ki dobro vodijo toploto, tudi dobri prevodniki električne energije. Nekaj primerov dobrih prevodnih materialov za toploto in elektriko so med drugim aluminij, baker in srebro.
Različne materiale in njihove lastnosti toplotne prevodnosti najdete v priročnikih s kemijo, ki povzemajo rezultate eksperimentalne prevodnosti, izvedene na teh materialih.
Toplotna prevodnost
Izvajanje je prenos toplote, ki nastane med dvema plastema istega materiala ali med površinami v stiku dveh materialov, ki ne izmenjujeta snovi.
V tem primeru se prenos toplote v materialih zgodi zahvaljujoč molekularnim trkom, ki nastanejo med plastmi ali površinami.
Molekularni sunki omogočajo izmenjavo notranje in kinetične energije med atomi materiala.
Tako plast ali površina z atomi z višjo notranjo in kinetično energijo prenaša energijo na plasti ali površine nižje energije in tako poveča njihovo temperaturo.
Različni materiali imajo različne molekularne strukture, kar povzroča, da nimajo vsi materiali enake sposobnosti prevajanja toplote.
Toplotna prevodnost
Za izražanje sposobnosti materiala ali tekočine za prevajanje toplote se uporablja fizična lastnost "toplotna prevodnost", ki jo ponavadi predstavlja črka k.
Toplotna prevodnost je lastnost, ki jo je treba najti eksperimentalno. Eksperimentalne ocene toplotne prevodnosti trdnih materialov so razmeroma enostavne, vendar je postopek za trdne snovi in pline zapleten.
Toplotna prevodnost materialov in tekočin se poroča za količino materiala s površino pretoka 1 kvadratnega metra, debelino 1 čevljev, za eno uro pri temperaturni razliki 1 ° K.
Toplovodni materiali
Čeprav lahko v teoriji vsi materiali prenašajo toploto, imajo nekateri boljšo prevodnost kot drugi.
V naravi obstajajo materiali, kot sta baker ali aluminij, ki so dobri prevodniki toplote, vendar so materialologija, nanotehnologija in inženiring omogočili ustvarjanje novih materialov z dobrimi prevodnimi lastnostmi.
Medtem ko ima toplotno prevodni material, kot je baker v naravi, toplotno prevodnost 401 W / K m, so poročali o ogljikovih nanocevk, proizvedenih s toplotno prevodnostjo blizu 6600 W / K m.
Vrednosti toplotne prevodnosti za različne materiale lahko vidite v naslednji tabeli:
Reference
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Nenavadno visoka toplotna prevodnost ogljikovih nanocevk. Pisma s fizičnimi pregledi. 2000; 84: 4613
- Chen Q. in sod. Nadomestno merilo za optimizacijo prenosa toplote. Zbornik kraljevega društva A: Matematične, fizikalne in inženirske znanosti 2011; 467 (2128): 1012-1028.
- Cortes L. in sod. 2010. Toplotna prevodnost materialov. Metrološki simpozij.
- Kaufman WC Bothe D. Meyer SD Toplotno izolacijske zmogljivosti materialov za oblačila Qutdoor. Znanost. 1982; 215 (4533): 690–691.
- Kern D. 1965. Procesi prenosa toplote. McGraw hrib.
- Merabia S. et al. Prenos toplote iz nanodelcev: ustrezna analiza stanja. Zbornik Nacionalne akademije znanosti Združenih držav Amerike. 2009; 106 (36): 15113-15118.
- Salunkhe PB Jaya Krishna D. Preiskave latentnih hranilnikov toplote za sončno vodo in ogrevanje prostorov. Časopis za skladiščenje energije. 2017; 12: 243–260.