Was sind wärmeleitende Materialien?
Die wärmeleitenden Materialien sind solche, die eine effiziente Wärmeübertragung zwischen einer Oberfläche (oder einer Flüssigkeit) mit hoher Temperatur und einer anderen mit niedrigerer Temperatur ermöglichen.
Die wärmeleitenden Materialien werden in verschiedenen technischen Anwendungen eingesetzt. Zu den wichtigsten Anwendungen gehört der Bau von Kühlanlagen, Wärmeableitungsanlagen und im Allgemeinen von Anlagen, die einen Wärmeaustausch in ihren Prozessen erfordern.
Diejenigen Materialien, die keine guten Wärmeleiter sind, werden als Isolatoren bezeichnet. Zu den am häufigsten verwendeten Dämmstoffen zählen Kork und Holz.
Es ist üblich, dass gut wärmeleitende Materialien auch gute Stromleiter sind.
Einige Beispiele für gut leitende Materialien für Wärme und Elektrizität sind unter anderem Aluminium, Kupfer und Silber.
Verschiedene Materialien und ihre jeweiligen Wärmeleitungseigenschaften finden Sie in Handbüchern zur Chemie, in denen die experimentellen Fahrergebnisse dieser Materialien zusammengefasst sind.
Wärmeleitung
Die Wärmeleitung ist die Wärmeübertragung, die zwischen zwei Schichten desselben Materials oder zwischen Oberflächen auftritt, die sich in Kontakt mit zwei Materialien befinden, die keine Materie austauschen.
In diesem Fall ist die Wärmeübertragung in den Materialien dank der molekularen Kollisionen gegeben, die zwischen den Schichten oder Oberflächen auftreten.
Molekulare Schocks ermöglichen den Austausch von innerer und kinetischer Energie zwischen den Atomen des Materials.
Somit überträgt sich die Schicht oder Oberfläche mit Atomen höherer innerer Energie und kinetischer Energie auf die Schichten oder Oberflächen niedrigerer Energie, wodurch deren Temperatur erhöht wird.
Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Molekülstrukturen, was bedeutet, dass nicht alle Materialien die gleiche Wärmeleitfähigkeit haben.
Wärmeleitfähigkeit
Um die Fähigkeit eines Materials oder einer Flüssigkeit zur Wärmeleitung auszudrücken, wird die physikalische Eigenschaft "Wärmeleitfähigkeit" verwendet, die üblicherweise durch den Buchstaben k dargestellt wird .
Wärmeleitfähigkeit ist eine Eigenschaft, die experimentell ermittelt werden muss. Experimentelle Schätzungen der Wärmeleitfähigkeit für feste Materialien sind relativ einfach, der Prozess ist jedoch für Feststoffe und Gase komplex.
Die Wärmeleitfähigkeit für Materialien und Flüssigkeiten wird für eine Materialmenge mit einer Fließfläche von 1 Quadratfuß und einer Dicke von 1 Fuß für eine Stunde bei einer Temperaturdifferenz von 1 ° K angegeben.
Wärmeleitende Materialien
Obwohl theoretisch alle Materialien Wärme übertragen können, leiten einige Materialien besser als andere.
In der Natur gibt es Materialien wie Kupfer oder Aluminium, die gute Wärmeleiter sind. Die Materialwissenschaften, die Nanotechnologie und die Ingenieurwissenschaften haben jedoch die Schaffung neuartiger Materialien mit guten Fahreigenschaften ermöglicht.
Während ein in der Natur vorkommendes wärmeleitendes Material wie Kupfer eine Wärmeleitfähigkeit von 401 W / K m aufweist, wurde über Kohlenstoffnanoröhren berichtet, die mit Wärmeleitfähigkeiten nahe 6600 W / K m hergestellt wurden.
Die Wärmeleitfähigkeitswerte für verschiedene Materialien können der folgenden Tabelle entnommen werden:
