Se vodljivi materijali zagrijati su oni koji dopuštaju toplina se prenosi iz jednog učinkovito (ili tekući) visoke temperature površine i niže temperature.
Materijali za provođenje topline koriste se u različitim inženjerskim primjenama. Među najvažnijim primjenama su izrada rashladne opreme, opreme za raspodjelu topline i općenito bilo koja oprema koja zahtijeva izmjenu topline u svojim postupcima.
Provođenje topline u materijalu
Oni materijali koji nisu dobri provodnici topline poznati su kao izolatori. Među najčešće korištenim izolacijskim materijalima su pluta i drvo.
Uobičajeno je da su materijali koji dobro provode toplinu također dobri provodnici električne energije. Neki primjeri dobrih vodljivih materijala za toplinu i električnu energiju su aluminij, bakar i srebro, među ostalim.
Različiti materijali i njihova svojstva provođenja topline mogu se naći u priručnicima za kemiju koji sažimaju eksperimentalne rezultate provođenja izvedene na tim materijalima.
Provođenje topline
Provođenje je prijenos topline koji nastaje između dva sloja istog materijala ili između površina u dodiru s dva materijala koji ne razmjenjuju materiju.
U ovom se slučaju prijenos topline u materijalima događa zahvaljujući molekularnim sudarima koji se događaju između slojeva ili površina.
Molekularni šokovi omogućuju razmjenu unutarnje i kinetičke energije između atoma materijala.
Dakle, sloj ili površina s atomima više unutarnje i kinetičke energije energiju prenosi u slojeve ili površine niže energije, povećavajući na taj način njihovu temperaturu.
Različiti materijali imaju različite molekularne strukture zbog čega nemaju svi materijali jednaku sposobnost provođenja topline.
Toplinska vodljivost
Za izražavanje sposobnosti materijala ili tekućine da provode toplinu koristi se fizičko svojstvo „toplinska vodljivost“, koje je obično predstavljeno slovom k.
Toplinska vodljivost je svojstvo koje se mora eksperimentalno pronaći. Eksperimentalne procjene toplinske vodljivosti za čvrste materijale su relativno jednostavne, ali postupak je složen za krute tvari i plinove.
Toplinska vodljivost za materijale i tekućine se navodi za količinu materijala s površinom protoka od 1 kvadratnog metra, debljine 1 stopa, u trajanju od jednog sata, pri temperaturnoj razlici od 1 ° K.
Toplinski provodljivi materijali
Iako u teoriji svi materijali mogu prenositi toplinu, neki imaju bolju vodljivost od drugih.
U prirodi postoje materijali poput bakra ili aluminija koji su dobri provodnici topline, međutim znanosti o materijalima, nanotehnologija i inženjering omogućile su stvaranje novih materijala s dobrim svojstvima vodljivosti.
Dok materijal koji provodi toplinu, kao što je bakar, koji se nalazi u prirodi, ima toplinsku vodljivost 401 W / K m, zabilježene su ugljikove nanocjevčice proizvedene s toplinskom vodljivošću blizu 6600 W / K m.
Vrijednosti toplinske vodljivosti za različite materijale mogu se vidjeti u sljedećoj tablici:
Reference
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Neobično visoka toplinska vodljivost ugljikovih nanocjevčica. Pisma o fizičkim pregledima. 2000; 84: 4613
- Chen Q. i sur. Alternativni kriterij u optimizaciji prijenosa topline. Zbornik radova Kraljevskog društva A: Matematičke, fizičke i inženjerske znanosti. 2011; 467 (2128): 1012-1028.
- Cortes L. i sur. 2010. Toplinska vodljivost materijala. Metrološki simpozij.
- Kaufman WC Bothe D. Meyer SD Toplotno izolacijske mogućnosti materijala za odjeću za vanjsku upotrebu. Znanost. 1982; 215 (4533): 690–691.
- Kern D. 1965. Procesi prijenosa topline. McGraw Hill.
- Merabia S. i sur. Prijenos topline iz nanočestica: odgovarajuća analiza stanja. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država. 2009; 106 (36): 15113-15118.
- Salunkhe PB Jaya Krishna D. Ispitivanja materijala za latentno skladištenje topline za solarnu upotrebu vode i prostora. Časopis za skladištenje energije. 2017; 12: 243-260.