The vadošiem materiāliem siltumu ir tie, kas ļauj siltumu uz pārnest efektīvi no vienas (vai šķidruma) augstu virsmas temperatūrā un zemākā temperatūrā.
Siltumvadošie materiāli tiek izmantoti dažādos inženiertehniskos pielietojumos. Starp svarīgākajiem pielietojumiem var minēt dzesēšanas iekārtu, siltuma izkliedēšanas iekārtu un vispār jebkura aprīkojuma, kura procesos nepieciešama siltuma apmaiņa, celtniecību.
Siltumvadītspēja materiālā
Tos materiālus, kas nav labi siltuma vadi, sauc par izolatoriem. Starp visbiežāk izmantotajiem izolācijas materiāliem ir korķis un koks.
Parasti ir labi, ka materiāli, kas labi vada siltumu, ir arī labi elektrovadītāji. Daži no siltum- un elektrības vadītspējīgu materiālu piemēriem ir alumīnijs, varš un sudrabs.
Dažādi materiāli un to siltumvadītspējas īpašības ir atrodami ķīmijas rokasgrāmatās, kurās apkopoti eksperimentālie vadīšanas rezultāti, kas veikti ar šiem materiāliem.
Siltumvadītspēja
Vadītspēja ir siltuma pārnešana, kas notiek starp diviem tā paša materiāla slāņiem vai starp virsmām, saskaroties ar diviem materiāliem, kuri nemaina vielu.
Šajā gadījumā siltuma pārnese materiālos notiek, pateicoties molekulārajām sadursmēm, kas notiek starp slāņiem vai virsmām.
Molekulārie satricinājumi ļauj apmainīties ar iekšējo un kinētisko enerģiju starp materiāla atomiem.
Tādējādi slānis vai virsma ar augstākas iekšējās un kinētiskās enerģijas atomiem nodod enerģiju zemākas enerģijas slāņiem vai virsmām, tādējādi paaugstinot to temperatūru.
Dažādiem materiāliem ir atšķirīga molekulārā struktūra, kas izraisa to, ka ne visiem materiāliem ir vienāda spēja vadīt siltumu.
Siltumvadītspēja
Lai izteiktu materiāla vai šķidruma spēju vadīt siltumu, izmanto fizikālo īpašību "siltumvadītspēja", ko parasti apzīmē ar burtu k.
Siltumvadītspēja ir īpašība, kas jāatrod eksperimentāli. Cietvielu materiālu siltumvadītspējas eksperimentālie novērtējumi ir samērā vienkārši, bet cietām vielām un gāzēm process ir sarežģīts.
Materiālu un šķidrumu siltumvadītspēju uzrāda materiāla daudzumam, kura plūsmas laukums ir 1 kvadrātpēda un biezums ir 1 pēda, vienu stundu ar temperatūras starpību 1 ° K.
Siltumvadoši materiāli
Lai arī teorētiski visi materiāli var nodot siltumu, dažiem ir labāka vadītspēja nekā citiem.
Dabā ir tādi materiāli kā varš vai alumīnijs, kas ir labi siltuma vadītāji, tomēr materiālu zinātne, nanotehnoloģija un inženierija ļāva radīt jaunus materiālus ar labām vadītspējas īpašībām.
Kaut arī dabā sastopamā siltumvadošā materiāla, piemēram, vara, siltuma vadītspēja ir 401 W / K m, ziņots par oglekļa nanocaurulēm, kuru siltumvadītspēja ir tuvu 6600 W / K m.
Dažādu materiālu siltumvadītspējas vērtības var redzēt šajā tabulā:
Atsauces
- Berbers S. Kwons Y. Tomaneks D. Oglekļa nanocauruļu neparasti augstā siltumvadītspēja. Fizisko apskatu vēstules. 2000; 84: 4613
- Chen Q. et al. Alternatīvs kritērijs siltuma pārneses optimizācijā. Karaliskās biedrības raksti A: Matemātikas, fizikālās un inženierzinātnes, 2011; 467 (2128): 1012-1028.
- Cortes L. et al. 2010. Materiālu siltumvadītspēja. Metroloģijas simpozijs.
- Kaufman WC Bothe D. Meyer SD Qutdoor apģērba materiālu siltumizolācijas spējas. Zinātne. 1982; 215 (4533): 690–691.
- Kerns D. 1965. Siltuma pārneses procesi. Makgreva kalns.
- Merabia S. et al. Siltuma pārnese no nanodaļiņām: atbilstoša stāvokļa analīze. Amerikas Savienoto Valstu Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti. 2009. gads; 106 (36): 15113-15118.
- Salunkhe PB Jaya Krišna D. Latento siltuma uzkrāšanas materiālu izpēte saules ūdens un telpu sildīšanai. Enerģijas uzglabāšanas žurnāls. 2017. gads; 12: 243-260.