Den ledende materiales varme er dem, der tillader varme at overføres effektivt fra en (eller en flydende) høj overfladetemperatur og en lavere temperatur.
Varmeledende materialer bruges i forskellige tekniske applikationer. Blandt de vigtigste anvendelser er konstruktion af køleudstyr, varmeafledningsudstyr og generelt ethvert udstyr, der kræver varmeudveksling i dets processer.
Varmeledning i et materiale
De materialer, der ikke er gode ledere af varme, er kendt som 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 finder sted 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 kollisioner, der finder sted mellem lagene eller overfladerne.
Molekylære chok tillader udveksling af indre og kinetisk energi mellem materialets atomer.
Således overfører laget eller overfladen med atomer med højere indre og kinetisk energi energien til lagene eller overfladerne med lavere energi, hvilket øger deres temperatur.
Forskellige materialer har forskellige molekylstrukturer, hvilket medfører, 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 ved bogstavet k.
Termisk ledningsevne er en egenskab, der skal findes eksperimentelt. Eksperimentelle estimater af varmeledningsevne for faste materialer er relativt ligetil, men processen er kompleks for faste stoffer og gasser.
Termisk konduktivitet for materialer og væsker rapporteres 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 alle materialer i teorien kan overføre varme, har nogle bedre ledning end andre.
I naturen er der materialer som kobber eller aluminium, der er gode ledere af varme, men materialevidenskab, nanoteknologi og teknik har gjort det muligt at skabe nye materialer med gode ledningsegenskaber.
Selvom et varmeledende materiale, såsom kobber, fundet i naturen, har en varmeledningsevne på 401 W / K m, er kulstof nanorør fremstillet med varmeledningsevne tæt på 6600 W / K m.
Termiske konduktivitetsværdier for forskellige materialer kan ses i følgende tabel:
Referencer
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Usædvanlig høj termisk konduktivitet af carbonananorør. Brev om fysiske anmeldelser. 2000; 84: 4613
- Chen Q. et al. Et alternativt kriterium i optimering af varmeoverførsel. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2011; 467 (2128): 1012-1028.
- Cortes L. et al. 2010. Materialer termisk ledningsevne. Metrologisymposium.
- Kaufman WC Bothe D. Meyer SD Varmeisolerende egenskaber i Qutdoor tøjmaterialer. Videnskab. 1982; 215 (4533): 690–691.
- Kern D. 1965. Varmeoverførselsprocesser. McGraw bakke.
- Merabia S. et al. Varmeoverførsel fra nanopartikler: en tilsvarende tilstandsanalyse. Forløb fra Det Nationale Akademi for Videnskaber i Amerikas Forenede Stater. 2009; 106 (36): 15113-15118.
- Salunkhe PB Jaya Krishna D. Undersøgelser af latente varmelagringsmaterialer til solvand og rumopvarmningsanvendelser. Journal of Energy Storage. 2017 12: 243-260.