ما هي مواد التوصيل الحراري؟

ال مواد توصيل الحرارة هي تلك التي تسمح للحرارة بالانتقال بكفاءة بين السطح (أو السائل) مع ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض درجة الحرارة.

تستخدم المواد الموصلة للحرارة في التطبيقات الهندسية المختلفة. من بين أهم التطبيقات إنشاء معدات التبريد ومعدات تبديد الحرارة وبشكل عام أي معدات تتطلب تبادل الحرارة في عملياتها.

تُعرف المواد التي ليست جيدة الموصلات الحرارية باسم العوازل. من بين مواد العزل الأكثر استخداما هي الفلين والخشب.

من الشائع أن المواد التي تعمل بشكل جيد للحرارة هي أيضًا موصلات جيدة للكهرباء.

بعض الأمثلة على المواد الموصلة الجيدة للحرارة والكهرباء هي الألومنيوم والنحاس والفضة وغيرها.

يمكن العثور على مواد مختلفة وخصائص التوصيل الحراري الخاصة بها في أدلة الكيمياء التي تلخص نتائج القيادة التجريبية المقدمة في هذه المواد.

توصيل الحرارة

التوصيل هو انتقال الحرارة الذي يحدث بين طبقتين من نفس المادة أو بين الأسطح الملامسة لمادتين لا تتبادلان المادة.

في هذه الحالة ، يتم نقل الحرارة في المواد بفضل الصدمات الجزيئية التي تحدث بين الطبقات أو الأسطح..

تسمح الصدمات الجزيئية بتبادل الطاقة الداخلية والحركية بين ذرات المادة.

وبالتالي ، تنتقل الطبقة أو السطح مع ذرات الطاقة الداخلية العليا والطاقة الحركية إلى طبقات أو أسطح الطاقة المنخفضة ، مما يزيد من درجة حرارة هذه.

المواد المختلفة لها بنى جزيئية مختلفة مما يعني أنه ليس كل المواد لديها نفس القدرة على إجراء الحرارة.

الموصلية الحرارية

للتعبير عن قدرة مادة أو مائع على إجراء الحرارة ، يتم استخدام الخاصية الفيزيائية "التوصيل الحراري" والتي يتم تمثيلها عادةً بالحرف ك.

الموصلية الحرارية هي خاصية يجب أن توجد بشكل تجريبي. تعتبر التقديرات التجريبية للتوصيل الحراري للمواد الصلبة بسيطة نسبيًا ، ولكن العملية معقدة بالنسبة للمواد الصلبة والغازات.

يتم الإبلاغ عن الموصلية الحرارية للمواد والسوائل لكمية من المواد مع مساحة تدفق 1 قدم مربع ، وسمك 1 قدم ، لمدة ساعة في فرق درجة الحرارة من 1 درجة مئوية.

المواد الموصلة للحرارة

على الرغم من أن جميع المواد من الناحية النظرية يمكنها نقل الحرارة ، فإن بعضها لديه توصيل أفضل من غيرها.

في الطبيعة ، هناك مواد مثل النحاس أو الألمنيوم التي هي موصلات جيدة للحرارة ، لكن علوم المواد والتكنولوجيا النانوية والهندسة قد سمحت بإنشاء مواد جديدة ذات خصائص قيادة جيدة.

في حين أن المواد الموصلة للحرارة مثل النحاس ، الموجودة في الطبيعة ، لها الموصلية الحرارية التي تبلغ 401 واط / كلفن ، تم الإبلاغ عن الأنابيب النانوية الكربونية المصنعة مع التوصيلات الحرارية بالقرب من 6600 وات / ك..

يمكن رؤية قيم الموصلية الحرارية للمواد المختلفة في الجدول التالي:

مراجع

1. Berber S. Kwon Y. Tomanek D. الموصلية الحرارية غير العادية والعالية للأنابيب النانوية الكربونية. مراجعات البدنية رسائل. 2000؛ 84: 4613
2. تشن ك. وآخرون. معيار بديل في نقل الحرارة الأمثل. وقائع الجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية 2011 ؛ 467 (2128): 1012-1028.
3. كورتيس إل وآخرون. 2010. الموصلية الحرارية للمواد. ندوة القياس.
4. كوفمان دبليو. بوث دي. ماير إس. دي. قدرات العزل الحراري لمواد الملابس Qutdoor. العلم. 1982؛ 215 (4533): 690-691.
5. كيرن د. 1965. عمليات نقل الحرارة. مكجرو هيل.
6. ميرابيا س. وآخرون. انتقال الحرارة من الجسيمات النانوية: تحليل الحالة المقابل. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية. 2009؛ 106 (36): 15113-15118.
7. Salunkhe P. B. Jaya Krishna D. التحقيقات في مواد تخزين الحرارة الكامنة لتطبيقات تسخين المياه بالطاقة الشمسية وتسخين الفضاء. مجلة تخزين الطاقة. 2017؛ 12: 243-260.