Delen:
Wat zijn warmtegeleidende materialen?
de warmtegeleidende materialen zijn die die het mogelijk maken dat warmte efficiënt wordt overgedragen tussen een oppervlak (of een vloeistof) met hoge temperatuur en een lagere temperatuur.
De warmtegeleidende materialen worden gebruikt in verschillende technische toepassingen. Een van de belangrijkste toepassingen is de bouw van koelapparatuur, warmteafvoerapparatuur en in het algemeen alle apparatuur die warmte moet uitwisselen in hun processen..
Die materialen die geen goede warmtegeleiders zijn, staan bekend als isolatoren. Een van de meest gebruikte isolatiematerialen zijn kurk en hout.
Het is gebruikelijk dat materialen die goed warmte geleiden ook goede geleiders van elektriciteit zijn.
Enkele voorbeelden van goed geleidende materialen van warmte en elektriciteit zijn oa aluminium, koper en zilver.
Verschillende materialen en hun respectieve warmtegeleidingseigenschappen zijn te vinden in scheikundehandleidingen die de experimentele rijresultaten van deze materialen samenvatten.
Warmtegeleiding
De geleiding is de warmteoverdracht die plaatsvindt tussen twee lagen van hetzelfde materiaal of tussen oppervlakken in contact met twee materialen die geen materie uitwisselen.
In dit geval wordt de overdracht van warmte in de materialen gegeven dankzij de moleculaire schokken die optreden tussen de lagen of oppervlakken.
Moleculaire schokken maken de uitwisseling van interne en kinetische energie tussen de atomen van het materiaal mogelijk.
Dus, de laag of het oppervlak met atomen met hogere interne energie en kinetische energie verplaatst zich naar de lagen of oppervlakken met lagere energie, waardoor de temperatuur van deze.
Verschillende materialen hebben verschillende moleculaire structuren, wat betekent dat niet alle materialen dezelfde capaciteit hebben om warmte te geleiden.
Thermische geleidbaarheid
Om het vermogen van een materiaal of een vloeistof om warmte te geleiden tot uitdrukking te brengen, wordt de fysieke eigenschap "thermische geleidbaarheid" gebruikt die gewoonlijk wordt voorgesteld door de letter k.
Thermische geleidbaarheid is een eigenschap die experimenteel moet worden gevonden. Experimentele schattingen van thermische geleidbaarheid voor vaste materialen zijn relatief eenvoudig, maar het proces is complex voor vaste stoffen en gassen.
De thermische geleidbaarheid voor materialen en vloeistoffen wordt vermeld voor een hoeveelheid materiaal met een stromingsoppervlak van 1 vierkante voet, een dikte van 1 voet, gedurende één uur bij een temperatuurverschil van 1 ° K.
Warmte geleidende materialen
Hoewel in theorie alle materialen warmte kunnen overdragen, hebben sommige materialen een betere geleiding dan andere.
In de natuur zijn er materialen zoals koper of aluminium die goede warmtegeleiders zijn, maar materiaalkunde, nanotechnologie en engineering hebben het mogelijk gemaakt nieuwe materialen te maken met goede rijeigenschappen.
Hoewel een warmtegeleidend materiaal zoals koper, dat in de natuur wordt aangetroffen, een warmtegeleidingsvermogen heeft van 401 W / K m, zijn koolstofnanobuisjes vervaardigd met thermische geleidbaarheid nabij 6600 W / K m gerapporteerd..
De thermische geleidbaarheidswaarden voor verschillende materialen zijn te zien in de volgende tabel:
referenties
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Ongewone en hoge thermische geleidbaarheid van koolstofnanobuisjes. Physical Reviews Letters. 2000; 84: 4613
- Chen Q. et al. Een alternatief criterium voor optimalisatie van de warmteoverdracht. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences.2011; 467 (2128): 1012-1028.
- Cortes L. et al. 2010. Thermische geleidbaarheid van materialen. Metrologiesymposium.
- Kaufman W. C. Bothe D.Meyer S.D. Thermische isolatiemogelijkheden van Qutdoor kledingmaterialen. Science. 1982; 215 (4533): 690-691.
- Kern D. 1965. Warmteoverdrachtsprocessen. McGraw heuvel.
- Merabia S. et al. Warmteoverdracht van nanodeeltjes: een overeenkomstige toestandanalyse. Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika. 2009; 106 (36): 15113-15118.
- Salunkhe P. B. Jaya Krishna D. Onderzoek naar latente warmteopslagmaterialen voor toepassingen met zonnewarmte en ruimteverwarming. Journal of Energy Storage. 2017; 12: 243-260.