Vad är värmeledande material?

De värmeledande material är de som gör att värmen kan överföras effektivt mellan en yta (eller en vätska) med hög temperatur och en annan med en lägre temperatur.

Värmeledande material används i olika tekniska tillämpningar. Bland de viktigaste tillämpningarna är konstruktionen av kylutrustning, värmeavledningsutrustning och i allmänhet all utrustning som kräver värmeväxling i sina processer..

De material som inte är bra värmeledare kallas isolatorer. Bland de mest använda isoleringsmaterialen är kork och trä.

Det är vanligt att material som leder värme bra också är bra ledare för elektricitet. Några exempel på bra ledande material för värme och elektricitet är bland annat aluminium, koppar och silver..

Olika material och deras respektive värmeledningsegenskaper finns i kemihandböcker som sammanfattar de experimentella ledningsresultaten som utförts på dessa material..

Värmeledning

Ledning är överföring av värme som sker mellan två lager av samma material eller mellan ytor i kontakt med två material som inte byter materia.

I detta fall sker värmeöverföringen i materialen tack vare de molekylära stötar som uppstår mellan skikten eller ytorna..

Molekylära stötar möjliggör utbyte av inre och kinetisk energi mellan materialets atomer.

Således överför skiktet eller ytan med atomer med högre inre och kinetisk energi energin till skikten eller ytorna med lägre energi, vilket ökar deras temperatur..

Olika material har olika molekylära strukturer vilket gör att inte alla material har samma förmåga att leda värme.

Värmeledningsförmåga

För att uttrycka förmågan hos ett material eller en vätska att leda värme används den fysiska egenskapen "värmeledningsförmåga", som vanligtvis representeras av bokstaven k.

Värmeledningsförmåga är en egenskap som måste hittas experimentellt. Experimentella uppskattningar av värmeledningsförmåga för fasta material är relativt enkla, men processen är komplex för fasta ämnen och gaser..

Värmeledningsförmåga för material och vätskor rapporteras för en mängd material med en flödesarea på 1 kvadratfot, en tjocklek av 1 fot, under en timme vid en temperaturskillnad på 1 ° K.

Värmeledande material

Även om allt material i teorin kan överföra värme, har vissa bättre ledning än andra.

I naturen finns det material som koppar eller aluminium som är goda värmeledare, men materialvetenskap, nanoteknik och teknik har möjliggjort skapandet av nya material med goda ledningsegenskaper..

Medan ett värmeledande material som koppar, som finns i naturen, har en värmeledningsförmåga på 401 W / K m, har kolnanorör tillverkats med värmeledningsförmåga nära 6600 W / K m rapporterats..

Värmeledningsförmåga för olika material kan ses i följande tabell:

Referenser

1. Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Ovanlig hög värmeledningsförmåga hos kolnanorör. Fysiska granskningsbrev. 2000; 84: 4613
2. Chen Q. et al. Ett alternativt kriterium för optimering av värmeöverföring. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2011; 467 (2128): 1012-1028.
3. Cortes L. et al. 2010. Värmeledningsförmåga hos material. Metrologisymposium.
4. Kaufman W. C. Bothe D. Meyer S.D. Värmeisolerande förmåga hos Qutdoor-klädmaterial. Vetenskap. 1982; 215 (4533): 690-691.
5. Kern D. 1965. Värmeöverföringsprocesser. Mcgraw hill.
6. Merabia S. et al. Värmeöverföring från nanopartiklar: en motsvarande tillståndsanalys. Proceedings of the National Academy of Sciences i Amerikas förenta stater. 2009; 106 (36): 15113-15118.
7. Salunkhe P. B. Jaya Krishna D. Undersökningar av latent värmelagringsmaterial för solvatten och rymduppvärmning. Journal of Energy Storage. 2017; 12: 243-260.