9 VARMELEDERE OG DERES EGENSKAPER - VITENSKAP - 2026

De varmeledere er materialer hvis struktur er slik at varme kan passere gjennom dem lett. Det må huskes at all materie er sammensatt av atomer og molekyler i konstant vibrasjonsbevegelse, og at varmen blir større agitasjon av disse partiklene.

Noen materialer leder varme bedre enn andre, fordi deres interne konfigurasjon letter denne energiflyten. Tre, for eksempel, er ikke en god varmeleder fordi det tar lang tid å varme opp. Men på den annen side er jern, kobber og andre metaller, noe som betyr at partiklene deres får kinetisk energi veldig raskt.

Termisk fett som brukes i databrikker er en god leder av varme, men ikke strøm. Kilde: Wikimedia Commons.

Dette er grunnen til at metaller er favorittene til å lage kjøkkenutstyr, for eksempel gryter og panner. De varmes raskt opp og når temperaturer som er høye nok til at maten kan koke ordentlig.

Håndtak og håndtak som er i kontakt med brukerens hender er imidlertid laget av andre varmeisolerende materialer. På denne måten er pannene enkle å håndtere selv når de er varme.

Type ledere

Avhengig av deres måte å lede varme på, klassifiseres materialer i:

- Termiske ledere : diamant og metaller som kobber, jern, sink og aluminium, blant andre. Vanligvis er gode ledere av elektrisitet også gode ledere av varme.

- Varmeisolatorer : tre, gummi, glassfiber, plast, papir, ull, anime, kork, polymerer er gode eksempler. Gasser er heller ikke gode ledere.

Varme ledningsevne for materialer

Egenskapen som i sin helhet kjennetegner måten hver av dem leder varme på, kalles termisk ledningsevne. Jo høyere et varmes ledningsevne er, jo bedre leder det varmen.

Stoffets varmeledningsevne bestemmes eksperimentelt. I SI International System of Units måles varmeledningsevnen i Watt / (meter x kelvin) eller W / (mK). Det tolkes slik:

En annen enhet for varmeledningsevne som brukes i angelsaksiske land er BTUH / (ft.ºF), der BTUH står for British Thermal Unit per time.

Varme strømmer gjennom faststoffet når det er forskjell i temperatur mellom endene. Kilde: Wikimedia Commons.

Verdier for varmeledningsevne

Nedenfor er de termiske konduktivitetene til noen elementer og materialer som finnes i naturen og som ofte brukes i industrien.

Det skal imidlertid bemerkes at det er syntetiske forbindelser, fremdeles i den eksperimentelle fasen, hvis termiske ledningsevne langt overstiger diamant, som leder bordet.

Temperaturen er avgjørende for verdien av metallens varmeledningsevne. Når temperaturen øker, blir også den termiske ledningsevnen (selv om den elektriske ledningsevnen synker). For ikke-metaller er varmeledningsevnen omtrent konstant over et bredt temperaturområde.

Verdiene i tabellen er spesifisert ved 25 ° C og 1 atmosfæretrykk.

Når du velger et materiale for dets termiske egenskaper, er det nødvendig å ta hensyn til at det ekspanderer med varme. Denne kapasiteten er gitt av den termiske ekspansjonskoeffisienten.

Hovedledere

Diamant

Diamond er den beste varmelederen i naturen. Kilde: Robert Lavinsky via Wikimedia Commons.

Det er den beste varmelederen ved romtemperatur, mye bedre enn kobber og noe annet metall. I diamant, som er en elektrisk isolator, strømmer ikke varmen gjennom ledningselektroner, men gjennom utbredelse av vibrasjoner i dens sterkt organiserte krystallstruktur. Disse vibrasjonene kalles fononer.

Den har også en lav termisk ekspansjonskoeffisient, noe som betyr at dimensjonene vil forbli nær de originale når de blir oppvarmet. Når det kreves en god varmeleder som ikke leder strøm, er diamant det beste alternativet.

Som et resultat blir det mye brukt til å fjerne varmen produsert av kretsløp i datamaskiner og andre elektroniske enheter. Men det har en stor ulempe: det er ekstremt dyrt. Selv om det er syntetiske diamanter, er de ikke enkle å lage, og de er også dyre.

Sølv

Sølvmynter

Det er et høyt verdsatt metall for ornamentikk på grunn av dets glans, farge og formbarhet. Det er motstandsdyktig mot oksidasjon, og blant alle metaller er det den med høyest varmeledningsevne, i tillegg til utmerket elektrisk ledningsevne.

Av denne grunn har den flere bruksområder i industrien, både alene og i legeringer med andre elementer som nikkel og palladium.

Med rene sølv, trykte kretsløp er det laget høy temperatur superledende kabler og ledere brukt i elektronikk blir belagt, i tillegg til at de brukes i legering for å lage elektriske kontakter.

Det har ulempen å være relativt knapp og derfor dyr, men den unike kombinasjonen av fysiske egenskaper for disse bruksområdene gjør det til et utmerket alternativ, siden det er veldig fleksibelt og med det oppnås ledere med god lengde.

Kobber

Kobberledninger

Det er et av de mest brukte metaller når det kreves god varmeledningsevne, fordi det ikke korroderer lett og smeltepunktet er ganske høyt, noe som betyr at den ikke smelter lett når den utsettes for varme.

Andre fordeler det har er dens duktilitet, i tillegg til at den ikke er magnetisk. Kobber er resirkulerbart og er mye rimeligere enn sølv. Imidlertid er koeffisienten for termisk ekspansjon høy, noe som betyr at dimensjonene endres betydelig når de blir oppvarmet.

På grunn av de gode termiske egenskapene blir den mye brukt i kjøkkenutstyr, for eksempel kobbergryter dekket med stål, for eksempel. Også for å produsere varmevekslere i varmtvannstanker, i sentralvarmesystemer, bilradiatorer og for å spre varme i elektroniske enheter.

Gull

Prehispanic gullmaske

Det er det dyrebare metallet, og har et overveldende sted i menneskehetens historie. Bortsett fra denne spesielle betydningen, er gull formbart, motstandsdyktig og en utmerket leder av varme og elektrisitet.

Siden gull ikke korroderer, brukes det til å føre små strømmer i elektroniske komponenter i fast tilstand. Disse strømningene er så små at de lett kan avbrytes ved det minste tegn på korrosjon, og det er grunnen til at gull garanterer pålitelige elektroniske komponenter.

Det brukes også til å produsere hodetelefonkontakter, kontakter, reléer og i patchekabler. Enheter som smarttelefoner, kalkulatorer, bærbare datamaskiner og stasjonære maskiner og TV-apparater inneholder små mengder gull.

Spesialglassene for luftkondisjoneringsrom inneholder også spredt gull, på en slik måte at de hjelper til med å reflektere solens stråling utenfor, og holder friskheten inne når det er veldig varmt. På samme måte hjelper de til å opprettholde den indre varmen i bygningen når det er vinter.

litium

Litium-ion-batteri. Forfatter: Mr. ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * fotograferingsdag, august 2005 * fotografiperson Aney. Kilde: Wikimedia Commons.

Den er den letteste av alle metaller, selv om den er veldig reaktiv, så den korroderer lett. Du må også håndtere det med stor forsiktighet, fordi det er svært brannfarlig. På grunn av dette, selv om det er rikelig, finnes det ikke i fri tilstand, men i forbindelser, og av den grunn må det isoleres generelt ved elektrolytiske metoder.

Dens varmeledningsevne er lik den for gull, men den er mye billigere enn dette. Litiumkarbonat er en forbindelse som brukes til fremstilling av varmebestandig glass og keramikk.

En annen utbredt bruk av litium er produksjonen av langvarige, lette batterier, som litiumklorid brukes til å trekke ut metallisk litium. Lagt inn i behandlingen av aluminium øker den sin elektriske ledningsevne og senker driftstemperaturene.

Aluminium

Aluminium metallbøtte. Kilde: Carsten Niehaus

Dette lette, rimelige, svært motstandsdyktige og lettarbeidbare metallet er et av hovedmaterialene som brukes til å lage varmevekslere i klimaanlegg, for eksempel klimaanlegg og varmeovner.

Både innenlands og industrielt brukes aluminiumsutstyr mye i kjøkken rundt om i verden.

Aluminiumsutstyr som gryter, panner og bakeplater er ekstremt effektive. De endrer ikke smaken på maten og lar varmen spre seg raskt og jevnt når du lager mat.

Uansett har aluminiumsgryter og panner blitt fortrengt av rustfritt stål, noe som ikke er like god varmeleder. Dette er fordi rustfritt stål ikke reagerer med sterkere syrer, som for eksempel tomatsaus.

Derfor foretrekker det å lage tomatsauser i stålredskaper, for å forhindre at aluminium kommer inn i maten, siden noen har assosiert aluminium - til stede i antacida, talkum, deodoranter og mange andre produkter - med utseendet til degenerative sykdommer, Selv om de fleste av ekspertene, så vel som FDA, avviser denne hypotesen.

Kasserolle av aluminium i forgrunnen. Kilde: Pixabay.

Kokekar laget av anodisert aluminium har ikke risikoen for å frigjøre aluminiumpartikler og kan i prinsippet brukes med større sikkerhet.

Bronse

Bronsen av disse gamle klokkene viser nytten av metaller til pryd eller religiøse formål. Kilde: Pxhere.

Bronse er en legering av kobber og tinn hovedsakelig, med andre metaller i mindre grad. Det har vært til stede siden eldgamle tider i menneskehetens historie.

Det er så viktig at en periode med forhistorien til og med er blitt kalt bronzealderen, den tiden da folk oppdaget og begynte å bruke egenskapene til denne legeringen.

Bronse er motstandsdyktig mot korrosjon og lett å jobbe med. Opprinnelig ble det brukt til å lage forskjellige redskaper, verktøy, smykker, kunstgjenstander (for eksempel skulpturer) og våpen, samt til myntmynter. I dag brukes det fremdeles til å lage rør, mekaniske deler og musikkinstrumenter.

Sink

Se glass med sinkoksid. Kilde: Adam Rędzikowski

Det er et veldig formbart og smidig blåhvitt metall, lett å jobbe med, men med et lavt smeltepunkt. Det har vært kjent siden antikken, hovedsakelig brukt i legeringer.

Det brukes for tiden til å galvanisere stål og dermed beskytte det mot korrosjon. Også for å produsere batterier, pigmenter og produsere spesielle sinkplater for byggebransjen.

Jern

Jernfilinger på en magnet. Kilde: Aney via Commons Wikimedia.

Jern er et annet metall med stor historisk betydning. I likhet med bronse, er jern knyttet til et forhistorisk stadium der store teknologiske fremskritt skjedde: jernalderen.

I dag har støpejern fortsatt mange bruksområder for å lage verktøy, redskaper, i konstruksjon og som et materiale for fremstilling av bildeler.

Jern er en veldig god varmeleder, som vi har sett. Jerngjenstander fordeler varmen veldig godt og oppbevarer den i lang tid. Den har også et høyt smeltepunkt, noe som gjør det motstandsdyktig mot høye temperaturer, derav dets nytte ved fremstilling av alle typer ovner, både industrielle og innenlandske.

referanser

1. CK-12. Termiske ledere og isolatorer. Gjenopprettet fra: ck12.org.
2. Kobber: Egenskaper og applikasjoner. Gjenopprettet fra: copperalliance.org.
3. Effunda. Egenskaper til allmenne faste materialer. Gjenopprettet fra efunda.com
4. Hill, D. Termiske egenskaper til støpejern. Gjenopprettet fra: ehow.com.
5. King, H. De mange bruksområdene av gull. Gjenopprettet fra: geology.com.
6. Lithium. Gjenopprettet fra: gob.mx.
7. Re-kreativ fysikk. Varmeoverføring. Gjenopprettet fra: fisicarecreativa.com.
8. Wikipedia. Liste over termiske konduktiviteter. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.