Který materiál má nejlepší tepelnou vodivost?
Všechny látky se skládají z molekul a atomů, které jsou uvnitř neustále v pohybu. V důsledku přeměny kinetické energie na tepelnou se začnou při zahřívání lépe pohybovat. Existují tři typy přenosu tepla: vedení, proudění a sálání. Konvekce je přenos tepla v prostoru spolu s ohřívanou látkou, například dochází k následujícím fyzikálním jevům – horký vzduch z baterie stoupá ke stropu, studené částice vody padají dolů ve formě mlhy. Tepelná vodivost kovů je proces přenosu vnitřní energie z jedné vrstvy do druhé v důsledku chaotického pohybu částic. Jedná se o přenos teploty předmětů, které se jich dotýkají.
Definice
Schopnost kovů přenášet tepelnou energii z horkých částí do studených částí se nazývá tepelná vodivost. Atomy se přenášejí při pohybu částic. Rychlost výměny tepla závisí na stavu agregace materiálu, kterým k přenosu dochází.
λ = (Q × L) / (A × ΔT) – vzorec ukazuje, že tepelná vodivost závisí na množství tepla přeneseného materiálem, jeho tloušťce, ploše průřezu a rozdílu teplot. Úroveň tepelné vodivosti je také ovlivněna hustotou, typem, velikostí a umístěním pórů. Nejhůře vedou teplo inertní plyny obsah molekul v 1 m3 je velmi malý, vzdálenost mezi molekulami je velmi velká, takže přenos energie mezi molekulami je poměrně obtížný.
Nejhorší tepelnou vodivost má vakuum, protože za takových podmínek prakticky neexistují molekuly, které by si navzájem předávaly energii. Stojí za zmínku, že kovové předměty nejsou vždy studené. Důvod nízké teploty kovů spočívá v jejich dobrém přenosu tepla. Dřevěná okna a dveře poskytují dobrou tepelnou izolaci, protože dřevo nepřenáší teplo tak dobře jako kovy. Fólie je ideální parotěsný materiál díky své schopnosti zpomalit pohyb plynů do vnějšího prostředí z tepelně izolačních buněk.
Rozdíl mezi tepelnou vodivostí a tepelnou kapacitou
Při zahřívání na vysoké teploty se materiál stává tekutým, například tavení olova a cínu nastává při zahřívání svíčky. Většina materiálů se ale taví v peci. Spoje jsou tavitelnější přidáním dalších komponent. Například bronz, mosaz, ocel, litina mají nižší bod tání ve srovnání s hlavním prvkem.
Bod tání závisí na ukazatelích tepelné kapacity – číselné vyjádření schopnosti chemických prvků absorbovat teplo. Pro prvky – 300-400 J/(kg x K) a pro slitiny – 100-2000 J/(kg x K).
Energii v kovech přenášejí elektrony. Čím menší je zkreslení nečistotami, tím vyšší je přenos tepla, za účelem jeho snížení se do slitiny přidávají legující látky. Legování narušuje strukturu kovů a snižuje tepelnou vodivost vzhledem k základnímu kovu.
Aplikace se liší v závislosti na úrovni přenosu tepla. Například rukojeť pánve vyžaduje kov s nízkou tepelnou vodivostí, abyste si nepopálili ruce. A k rychlému ohřátí jídla na pánvi potřebujete kov nebo slitinu, která dobře vede teplo.
Tepelně vodivým kovem je stříbro, následuje cín, hliník a železo. Materiály s nízkou tepelnou vodivostí mají deformace v krystalové mřížce. Mezi železné kovy patří železo a jeho slitiny (litina a ocel) a všechny ostatní neželezné kovy.
Fourierův zákon platí pro popis vodivosti plynů, kapalin a pevných látek, rozdíl bude pouze v součinitelích tepelné vodivosti.
Kvantitativní charakteristika změny teploty na jednotku plochy za jednotku času o jeden stupeň (k) se nazývá součinitel tepelné vodivosti.
Toto je množství tepla přeneseného za sekundu přes jednu jednotku povrchu. Teplo je přenášeno volnými elektrony, kterých kov obsahuje maximum. Proto je jejich koeficient vyšší než u dielektrických materiálů. Většina kovů má lineární vztah. Je třeba si uvědomit, že pro směs plynů (spaliny, atmosféra tepelných pecí atd.) je nemožné stanovit součinitel tepelné vodivosti výpočtem. Znalost CTP je nezbytná pro zlepšení tepelné účinnosti konstrukce. Koeficient hraje důležitou roli při výběru materiálů při výstavbě. Při použití stavebních materiálů s vysokou tepelnou vodivostí bude budova v mrazivém počasí chladná.
Měď je běžný, drahý kov s následujícími vlastnostmi:
- dobrá tepelná vodivost ovlivňuje udržení přesných teplotních podmínek než u oceli. Při práci s měděnými díly je nutné předehřátí;
- tepelná izolace se používá pro pokládku měděných topných trubek, takže se zvyšují náklady;
- při svařování měděného plechu plynem jsou k jeho ohřevu potřeba pomocné hořáky;
- při svařování měděných dílů dochází k velké spotřebě dodatečných finančních prostředků;
- Při zpracování měděných výrobků jsou zapotřebí speciální zařízení a nástroje.
V experimentu na zlepšení kvality slitiny mědi byly použity měděné fólie s vrchní vrstvou grafenu, která má vysokou úroveň tepelné vodivosti. díky grafenovému povlaku. Existují vědecké informace o tepelné vodivosti různých druhů kovů, například pružin a rychlořezné oceli. Specializované referenční knihy udávají průměrné hodnoty ukazatelů při teplotách do +1 °C.
Kde se tato vlastnost používá?
Tepelná vodivost se mění v závislosti na chemickém složení. Tepelná vodivost kovů se využívá při výrobě žehliček, sanitárních armatur, nádobí, výrobků pro pájení trubek a topných zařízení. Výrobky z mědi mají hustou strukturu se zrychleným přenosem tepla. Přenos a skladování energie slouží k dosažení technických cílů při provozu dílů a zařízení. V závislosti na tepelné vodivosti se materiál používá v různých průmyslových odvětvích.
Měď se používá při výrobě radiátorů, které předávají teplo do místnosti. Jejich vlastnosti jsou ovlivněny:
- Designové vlastnosti;
- výrobní materiál;
- hodnota přenosu tepla;
- počet a velikost sekcí.
Měď je považována za nejúčinnější topný radiátor, ale složité zpracování a vysoké náklady činí materiál nepraktickým.
Je také nutné znát technologii získávání materiálu, protože během tepelného zpracování mění vlastnosti. Při vysokých teplotách se vlastnosti mění v důsledku rekrystalizace. Metody se používají při práci s minerální keramikou a žáruvzdornými materiály.
Zvláštní pozornost je třeba věnovat součiniteli tepelné vodivosti výrobků, když je během provozu možné přehřátí třením. Odvod přebytečného tepla, které může způsobit přehřátí a zničení dílů, výrazně zvyšuje životnost převodovek, ozubených převodů, převodových hřídelí a mnoha dalších mechanismů. Díky znalosti přenosu tepla různých materiálů je možné vybrat optimální aplikaci.
Tepelná vodivost kovů
Spirit-Ber LLC
DIČ 7735186587, OGRN 1207700015753
Všechna práva vyhrazena. 2016–2024
Vývoj od Webster Studio
- Řezání kovů laserem
- Ohýbání plechu
- Práškové lakování
- Zámečnické práce
- Výroba kovových konstrukcí
- Svařovací práce
- Mapa stránek
- Zásady zpracování osobních údajů
- Elektronická správa dokumentů
/ 
+7(495)777-01-61
Registrace registrace
Zveřejněno 21.01.2013. ledna XNUMX adminem
Převzato z: „Příklady a úkoly v průběhu procesů a aparátů chemické technologie“ / ed. Románková. Aplikace.
N.I. Koshkin, M.G. Širkevič. Příručka elementární fyziky // Deváté vydání, M.: „Nauka“, 1982.
Součinitel tepelné vodivosti kovů
| kov | W/(m•K) |
|---|---|
| Hliník | 209,3 |
| Bronze | 47-58 |
| Železo | 74,4 |
| Zlato | 312,8 |
| Mosaz | 85,5 |
| Měď | 389,6 |
| Platina | 70 |
| Rtuť | 29,1 |
| Stříbro | 418,7 |
| ocel | 45,4 |
| Olovo | 35 |
| Šedá litina | 50 |
| Litina | 62,8 |
Součinitel tepelné vodivosti jiných materiálů
| Materiál | Влажность hmotnostní zlomek % | W/(m•K) |
|---|---|---|
| Bakelit lesk | – | 0,29 |
| Beton s drceným kamenem | 8 | 1,28 |
| papír společné | Suché na vzduchu | 0,14 |
| Viniplast | – | 0,13 |
| Štěrk | Suché na vzduchu | 0,36 |
| Žula | – | 3,14 |
| jíl | 15-20 | 0,7-0,93 |
| Dub (podél vláken) | 6-8 | 0,35-0,43 |
| Dub (přes obilí) | 6-8 | 0,2-0,21 |
| Železobeton | 8 | 1,55 |
| Karton | Suché na vzduchu | 0,14-0,35 |
| cihlový zdi | Suché na vzduchu | 0,67-0,87 |
| kůže | >> | 0,14-0,16 |
| Led | – | 2,21 |
| Korek desky | 0 | 0,042-0,054 |
| Sníh čerstvě padlý | – | 0,105 |
| Sníh zhutněný | – | 0,35 |
| Sníh začíná tát | – | 0,64 |
| Borovice (podél vláken) | 8 | 0,35-0,41 |
| Borovice (přes obilí) | 8 | 0,14-0,16 |
| sklo (obyčejný) | – | 0,74 |
| Fortoplast-3 | – | 0,058 |
| Fortoplast-4 | – | 0,233 |
| Struskový beton | 13 | 0,698 |
| Stucco | 6-8 | 0,791 |
Součinitel tepelné vodivosti azbestu a pěnobetonu při různých teplotách
| Materiál | -18°C | 0 o C | 50 o C | 100 o C | 150 o C |
|---|---|---|---|---|---|
| Azbest | – | 0,15 | 0,18 | 0,195 | 0,20 |
| Pěnový beton | 0,1 | 0,11 | 0,11 | 0,13 | 0,17 |
Součinitel tepelné vodivosti kapaliny W/(m•K) při různých teplotách
| Materiál | 0 o C | 50 o C | 100 o C |
|---|---|---|---|
| Aniline | 0,19 | 0,177 | 0,167 |
| Aceton | 0,17 | 0,16 | 0,15 |
| Benzol | – | 0,138 | 0,126 |
| Voda | 0,551 | 0,648 | 0,683 |
| Oil Vazelína | 0,126 | 0,122 | 0,119 |
| Oil kolečko | 0,184 | 0,177 | 0,172 |
| Alkohol metyl | 0,214 | 0,207 | – |
| Alkohol ethyl | 0,188 | 0,177 | – |
| Toluen | 0,142 | 0,129 | 0,119 |
Příspěvek byl publikován adminem v sekci Užitečné materiály. Uložte si permalink do záložek.
© 2006-2013 JSC “Závod na mechatronické produkty”
141540, Moskevská oblast, okres Solnechnogorsk,
vesnice Povarovo, mikročást Leskhoz, budova 43
tel/fax +7-495-7770161
info@zaozmi.ru “It Opti” – údržba webu
