De ledende materialer varmen er de som gjør det mulig å overføre varme effektivt fra en (eller en væske) høy overflatetemperatur og en lavere temperatur.
Varmeledende materialer brukes i forskjellige tekniske applikasjoner. Blant de viktigste bruksområdene er bygging av kjøleutstyr, varmeavledningsutstyr og generelt alt utstyr som krever varmeveksling i prosessene.
Varmeledning i et materiale
De materialene som ikke er gode ledere av varme, er kjent som isolatorer. Blant de mest brukte isolasjonsmaterialene er kork og tre.
Det er vanlig at materialer som leder varme godt også er gode ledere av elektrisitet. Noen eksempler på gode ledende materialer for varme og elektrisitet er blant annet aluminium, kobber og sølv.
Ulike materialer og deres respektive varmeledningsegenskaper kan finnes i kjemihåndbøker som oppsummerer de eksperimentelle ledningsresultatene som ble utført på disse materialene.
Varmeledning
Ledning er overføring av varme som skjer mellom to lag av samme materiale eller mellom overflater i kontakt med to materialer som ikke bytter ut materie.
I dette tilfellet skjer varmeoverføringen i materialene takket være de molekylære kollisjonene som oppstår mellom lagene eller overflatene.
Molekylære sjokk tillater utveksling av indre og kinetisk energi mellom atomene i materialet.
Dermed overfører laget eller overflaten med atomer med høyere indre og kinetisk energi energien til lagene eller overflatene med lavere energi, og øker dermed temperaturen.
Ulike materialer har forskjellige molekylstrukturer som fører til at ikke alle materialer har samme evne til å lede varme.
Termisk ledningsevne
For å uttrykke evnen til et materiale eller væske til å lede varme, brukes den fysiske egenskapen "termisk ledningsevne", som vanligvis er representert med bokstaven k.
Varmeledningsevne er en egenskap som må finnes eksperimentelt. Eksperimentelle estimater av varmeledningsevne for faste materialer er relativt enkle, men prosessen er kompleks for faste stoffer og gasser.
Termisk konduktivitet for materialer og væsker rapporteres for en mengde materiale med et strømningsareal på 1 kvadratfot, en tykkelse på 1 fot, i en time ved en temperaturforskjell på 1 ° K.
Varmeledende materialer
Selv om alle materialer i teorien kan overføre varme, har noen bedre ledning enn andre.
I naturen er det materialer som kobber eller aluminium som er gode ledere av varme, men materialvitenskap, nanoteknologi og prosjektering har gjort det mulig å lage nye materialer med gode ledningsegenskaper.
Mens et varmeledende materiale som kobber, funnet i naturen, har en varmeledningsevne på 401 W / Km, er karbon nanorør produsert med varmeledningsevne nær 6600 W / Km.
Verdier for varmeledningsevne for forskjellige materialer kan sees i følgende tabell:
referanser
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Uvanlig høy termisk konduktivitet av karbon nanorør. Brev om fysiske anmeldelser. 2000; 84: 4613
- Chen Q. et al. Et alternativt kriterium i varmeoverføringsoptimalisering. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2011; 467 (2128): 1012-1028.
- Cortes L. et al. 2010. Termisk ledningsevne for materialer. Metrology Symposium.
- Kaufman WC Bothe D. Meyer SD Varmeisolerende evner til kledningsmaterialer fra Qutdoor. Vitenskap. 1982; 215 (4533): 690–691.
- Kern D. 1965. Varmeoverføringsprosesser. McGraw-bakken.
- Merabia S. et al. Varmeoverføring fra nanopartikler: en tilsvarende tilstandsanalyse. Fortsettelser av National Academy of Sciences of the United States of America. 2009; 106 (36): 15113-15118.
- Salunkhe PB Jaya Krishna D. Undersøkelser av latente varmelager for solvann og romoppvarmingsapplikasjoner. Journal of Energy Storage. 2017; 12: 243-260.