Hvad er varmeledende materialer?

Det varmeledende materialer er dem, der gør det muligt at overføre varme effektivt mellem en overflade (eller en væske) med høj temperatur og en anden med en lavere temperatur.

Varmeledende materialer anvendes i forskellige tekniske applikationer. Blandt de vigtigste anvendelser er konstruktionen af ​​køleudstyr, varmeafledningsudstyr og generelt alt udstyr, der kræver varmeudveksling i sine processer..

De materialer, der ikke er gode varmeledere, kaldes isolatorer. Blandt de mest anvendte isoleringsmaterialer er kork og træ.

Det er almindeligt, at materialer, der leder varme godt, også er gode ledere af elektricitet. Nogle eksempler på gode ledende materialer til varme og elektricitet er blandt andet aluminium, kobber og sølv..

Forskellige materialer og deres respektive varmeledningsegenskaber kan findes i kemihåndbøger, der opsummerer de eksperimentelle ledningsresultater, der er udført på disse materialer..

Varmeledning

Ledning er overførsel af varme, der opstår mellem to lag af det samme materiale eller mellem overflader i kontakt med to materialer, der ikke udveksler stof.

I dette tilfælde sker varmeoverførslen i materialerne takket være de molekylære stød, der opstår mellem lagene eller overfladerne..

Molekylære stød tillader udveksling af intern og kinetisk energi mellem materialets atomer.

Således overfører laget eller overfladen med atomer med højere indre og kinetiske energi energien til lagene eller overfladerne med lavere energi og øger således deres temperatur..

Forskellige materialer har forskellige molekylære strukturer, hvilket forårsager, at ikke alle materialer har den samme evne til at lede varme.

Varmeledningsevne

For at udtrykke et materiales eller væskes evne til at lede varme anvendes den fysiske egenskab "termisk ledningsevne", som normalt er repræsenteret af bogstavet k.

Varmeledningsevne er en egenskab, der skal findes eksperimentelt. Eksperimentelle skøn over varmeledningsevne for faste materialer er relativt ligetil, men processen er kompleks for faste stoffer og gasser..

Varmeledningsevne for materialer og væsker er rapporteret for en mængde materiale med et strømningsareal på 1 kvadratfod, en tykkelse på 1 fod, i en time ved en temperaturforskel på 1 ° K.

Varmeledende materialer

Selvom teoretisk kan alle materialer overføre varme, har nogle bedre ledning end andre.

I naturen er der materialer som kobber eller aluminium, der er gode varmeledere, men materialevidenskab, nanoteknologi og teknik har tilladt oprettelsen af ​​nye materialer med gode ledningsegenskaber..

Mens et varmeledende materiale såsom kobber, der findes i naturen, har en varmeledningsevne på 401 W / Km, er kulstofnanorør fremstillet med varmeledningsevne tæt på 6600 W / Km blevet rapporteret..

Termiske ledningsevne for forskellige materialer kan ses i følgende tabel:

Referencer

1. Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Usædvanlig høj termisk ledningsevne af kulstofnanorør. Brev om fysiske anmeldelser. 2000; 84: 4613
2. Chen Q. et al. Et alternativt kriterium i varmeoverførselsoptimering. Proceedings of the Royal Society A: Matematisk, fysisk og ingeniørvidenskab. 2011; 467 (2128): 1012-1028.
3. Cortes L. et al. 2010. Materialers varmeledningsevne. Metrologisymposium.
4. Kaufman W. C. Bothe D. Meyer S.D. Varmeisolerende kapaciteter i Qutdoor-tøjmaterialer. Videnskab. 1982; 215 (4533): 690-691.
5. Kern D. 1965. Varmeoverførselsprocesser. Mcgraw bakke.
6. Merabia S. et al. Varmeoverføring fra nanopartikler: en tilsvarende tilstandsanalyse. Proceedings of the National Academy of Sciences i Amerikas Forenede Stater. 2009; 106 (36): 15113-15118.
7. Salunkhe P. B. Jaya Krishna D. Undersøgelser af latente varmelagringsmaterialer til applikationer til solvand og rumopvarmning. Tidsskrift for energilagring. 2017; 12: 243-260.