Tyto vodivé materiály teplo, jsou ty, které umožňují teplo se převede účinně z jednoho (nebo kapaliny) vysoké povrchové teploty a nižší teplotě.
Tepelně vodivé materiály se používají v různých technických aplikacích. Mezi nejdůležitější aplikace patří konstrukce chladicího zařízení, zařízení pro odvádění tepla a obecně jakéhokoli zařízení, které ve svých procesech vyžaduje výměnu tepla.
Vedení tepla v materiálu
Materiály, které nejsou dobrými vodiči tepla, se nazývají izolátory. Mezi nejpoužívanější izolační materiály patří korek a dřevo.
Je běžné, že materiály, které dobře vedou teplo, jsou také dobrými vodiči elektřiny. Mezi příklady dobrých vodivých materiálů pro teplo a elektřinu patří mimo jiné hliník, měď a stříbro.
Různé materiály a jejich příslušné vlastnosti pro vedení tepla lze nalézt v chemických příručkách, které shrnují experimentální výsledky vedení na těchto materiálech.
Vedení tepla
Vedení je přenos tepla, ke kterému dochází mezi dvěma vrstvami stejného materiálu nebo mezi povrchy ve styku se dvěma materiály, které nevyměňují hmotu.
V tomto případě dochází k přenosu tepla v materiálech díky molekulárním srážkám, ke kterým dochází mezi vrstvami nebo povrchy.
Molekulární šoky umožňují výměnu vnitřní a kinetické energie mezi atomy materiálu.
Vrstva nebo povrch s atomy vyšší vnitřní a kinetické energie tedy přenáší energii do vrstev nebo povrchů s nižší energií, čímž se zvyšuje jejich teplota.
Různé materiály mají různé molekulární struktury, které způsobují, že ne všechny materiály mají stejnou schopnost vést teplo.
Tepelná vodivost
Pro vyjádření schopnosti materiálu nebo tekutiny vést teplo se používá fyzická vlastnost „tepelná vodivost“, která je obvykle představována písmenem k.
Tepelná vodivost je vlastnost, kterou je třeba najít experimentálně. Experimentální odhady tepelné vodivosti pro pevné materiály jsou relativně jednoduché, ale proces je složitý pro pevné látky a plyny.
Tepelná vodivost materiálů a tekutin se uvádí pro množství materiálu s průtokovou plochou 1 čtvereční stopu, tloušťkou 1 stopu, po dobu jedné hodiny při teplotním rozdílu 1 ° K.
Tepelně vodivé materiály
Ačkoli teoreticky všechny materiály mohou přenášet teplo, některé mají lepší vedení než jiné.
V přírodě existují materiály jako měď nebo hliník, které jsou dobrými vodiči tepla, avšak věda o materiálech, nanotechnologie a inženýrství umožnily vytvoření nových materiálů s dobrými vodivými vlastnostmi.
Zatímco tepelně vodivý materiál, jako je měď, nalezený v přírodě, má tepelnou vodivost 401 W / Km, byly popsány uhlíkové nanotrubice vyrobené s tepelnou vodivostí blízkou 6600 W / Km.
Hodnoty tepelné vodivosti pro různé materiály jsou uvedeny v následující tabulce:
Reference
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Neobvyklá vysoká tepelná vodivost uhlíkových nanotrubic. Dopisy o fyzické kontrole. 2000; 84: 4613
- Chen Q. et al. Alternativní kritérium v optimalizaci přenosu tepla. Sborník královské společnosti A: Matematické, fyzikální a inženýrské vědy. 2011; 467 (2128): 1012-1028.
- Cortes L. a kol. 2010. Tepelná vodivost materiálů. Metrologické sympozium.
- Kaufman WC Bothe D. Meyer SD Tepelně izolační schopnosti Qutdoor oblečení. Věda. 1982; 215 (4533): 690–691.
- Kern D. 1965. Procesy přenosu tepla. McGraw Hill.
- Merabia S. a kol. Přenos tepla z nanočástic: odpovídající analýza stavu. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 2009; 106 (36): 15113-15118.
- Salunkhe PB Jaya Krishna D. Vyšetřování materiálů pro akumulaci latentního tepla pro aplikace solární vody a vytápění prostoru. Žurnál skladování energie. 2017; 12: 243-260.