Наибольшим коэффициентом теплопроводности обладают … — Мир Окон 🏠

Содержание

Коэффициент теплопроводности

Энергетика Коэффициент теплопроводности

просмотров — 192

Коэффициент теплопроводности λ характеризует спо­собность данного вещества проводить теплоту.

Численно коэффициент теплопроводно­сти λ=q/gradt равен плотности тепло­вого потока при градиенте температуры 1 К/м.

Ко­эффициент теплопроводности в газах за­висит в основном от скорости движения молекул, которая в свою очередь воз­растает с увеличением температуры и уменьшением массы молекул. Соответственно с возрастанием температуры λ возрастает. Наиболь­шей теплопроводностью обладает легкий газ – водород, гелий. При комнатных условиях коэффициент теплопроводности водоро­да λ ≈ 0,2 Вт/(м К). У более тяжелых газов теплопроводность меньше — у воздуха λ ≈ 0,025 Вт/(м К), у диоксида уг­лерода λ ≈ 0,02 Вт/(м К). λ для газов лежит в диапазоне от 0,006 до 0,6 Вт/(м К). В реальных газах λ также зависит от давления.

Ко­эффициент теплопроводности в металлах. Теплопроводность обес­печивается главным образом за счет теп­лового движения электронов («электрон­ного газа»), которые более чем в 3000 раз легче молекул самого легкого газа — водорода. Соответственно и теп­лопроводность металлов много выше, чем газов. Наибольшим коэффициентом теплопро­водности обладают чистые серебро и медь λ ≈ 400 Вт/(м К). Для углеродистых сталей λ ≈ 50 Вт/(м К).

Ко­эффициент теплопроводности у жидкостей (неметаллов), как правило, меньше 1 (0,07-0,7 Вт/(м-К)). Механизм распространения теплоты в жидкостях можно представить как перенос энергии путем нестройных упругих колебаний. С возрастанием температуры λ уменьшается. Вода является одним из лучших жидких проводников теплоты, для нее λ ≈ 0,6 Вт/(м К). У воды в диапазоне температур от 0 до 127 ⁰С теплопроводность повышается, а при дальнейшем повышении температуры уменьшается. При повышении давления λ возрастает.

Коэффициент теплопроводности неметал­лических твердых материалов обычно ниже 10 Вт/(м К).

Коэффициент теплопроводности теплоизоляторов λ<0,25 Вт/(м К). Пробка, различ­ные волокнистые наполнители типа ваты.

Значительное влияние на коэффициент теплопроводности могут оказывать температу­ра, давление, а у пористых материалов еще и влажность.

Рис. 2.1. Интервалы значений коэффициента теплопроводности различных веществ

1.2 Теплопроводность строительных материалов

Характеризуется
коэффициентом теплопроводности λ,
Вт/м·
^оС,
выражающим количество тепла, проходящего
через 1 м²
ограждения при его толщине 1 метр и при
разности температур на внутренней и
наружной поверхности ограждения 1 ^оС.

На
коэффициент теплопроводности материала
влияют следующие свойства материала.

Плотность
(пористость): чем больше в материале
замкнутых пор, тем меньше коэффициент
теплопроводности,
поскольку

любого
плотного материала не менее чем в 100 раз
превышает
воздуха.

• Химико-минералогический
  состав. Любой строительный материал
  имеет в своем составе кристаллические
  и аморфные вещества в различных
  соотношениях. Чем выше процент
  кристаллических веществ, тем больше
  коэффициент теплопроводности.

• Собственная
  температура материала. Чем она выше,
  тем большей теплопроводностью обладает
  конструкция.

• Влажность
  материала. При увлажнении конструкции
  в поры, заполненные воздухом, попадает
  вода, коэффициент теплопроводности
  которой выше, чем у воздуха, приблизительно
  в 20 раз. Поэтому теплопроводность
  материала резко возрастает, возникает
  опасность промерзания ограждающей
  конструкции. При промерзании конструкции
  вода, находящаяся в порах, превращается
  в лёд, коэффициент теплопроводности
  которого выше, чем у воды, еще в 4 раза.
  Поэтому так важно не допускать
  переувлажнения ограждающих конструкций.

Наибольшим
коэффициентом теплопроводности обладают
металлы: сталь — 50 Вт/м·^оС,
алюминий — 190 Вт/м·^оС,
медь — 330 Вт/м·^оС.
Наименьший коэффициент теплопроводности
у эффективных утеплителей, пенополистирола
и пенополиуретана: 0,03-0,04 Вт/м·^оС.

1.3 Термическое сопротивление (сопротивление теплопередаче)

R,
м²·^оС
/Вт,
—
важнейшее теплотехническое свойство
ограждения. Оно характеризуется разностью
температур внутренней и наружной
поверхности ограждения, через 1 м²
которого проходит 1 ватт тепловой энергии
(1 килокалория в час).

,
(2)

где
δ
—
толщина ограждения, м;

λ
— коэффициент теплопроводности, Вт/м·^оС.

Чем
больше термическое сопротивление
ограждающей конструкции, тем лучше её
теплозащитные свойства. Из формулы (2)
видно, что для увеличения термического
сопротивления R
необходимо либо увеличить толщину
ограждения δ,
либо уменьшить коэффициент теплопроводности
λ,
то есть использовать более эффективные
материалы. Последнее более выгодно из
экономических соображений.

2. Теплопередача в однородном ограждении при установившемся потоке тепла

Представим
себе условную ограждающую конструкцию,
состоящую из однородного материала,
через которую в холодное время года
проходит постоянный тепловой поток. В
этом случае график распределения
температуры внутри ограждения выглядит
следующим образом (рис. 1).

Рис.
1. Распределение температур в однородной
ограждающей конструкции при постоянном
тепловом потоке

При
передаче тепла через ограждающую
конструкцию происходит падение
температуры от t_в
до
t_н.
При этом общий температурный перепад
t_в—
t_{нсостоит
из суммы трех температурных перепадов:}

1. температурный
   перепад t_в-τ_в
   возникает из-за того, что температура
   внутренней поверхности ограждения τ_в
   всегда
   на несколько градусов ниже, чем
   температура воздуха в помещении t_в;

2. τ_в-τ_{н—
   температурный перепад в пределах
   толщины ограждающей конструкции;}

3. τ_н—t_н
   — температурный перепад, возникающий
   вследствие того, что температура
   наружной поверхности ограждения τ_н
   несколько
   выше температуры наружного воздуха
   t_н.

Каждый
из этих температурных перепадов вызван
конкретным сопротивлением переносу
тепла:

4. перепад
   t_в-τ_в
   —
   сопротивлением
   тепловосприятию
   внутренней поверхности ограждения R_в;

5. перепад
   τ_в-τ_{н—
   термическим
   сопротивлением конструкции Rк;}

6. перепад
   τ_н—t_н
   — сопротивлением
   теплоотдаче
   наружной поверхности ограждения R_н.

Сопротивления
тепловосприятию и теплоотдаче иногда
называют сопротивлениями теплообмену;
они имеют такую же размерность, как и
термическое сопротивление, т. е. м²·
^оС/Вт.

Общее
(приведенное) термическое сопротивление
однослойной ограждающей конструкции
R_o,
м²·
^оС/Вт,
равно сумме всех отдельных сопротивлений,
т. е.

,
(3)

где
α_{в—
коэффициент теплоотдачи внутренней
поверхности ограждающих конструкций,
Вт/(м²·^оС),
определяемый по табл. 4* [1], см. также
табл. 5 настоящего пособия;}

α_н
—
коэффициент теплоотдачи наружной
поверхности ограждающих конструкций,
Вт/(м²·^оС),
определяемый по табл. 6* [1], см. также
табл. 6 настоящего пособия;

R_{к—
термическое сопротивление однослойной
конструкции, определяемое по формуле
(2).}

Маловероятный конкурент алмазу как лучшему проводнику тепла Письма о физическом обзоре

.

Открытие того, что химическое соединение бора и мышьяка может соперничать с алмазом, самым известным проводником тепла, удивило группу физиков-теоретиков из Бостонского колледжа и Военно-морской исследовательской лаборатории. Но новый теоретический подход позволил команде раскрыть секрет потенциально экстраординарной способности арсенида бора проводить тепло.

Меньшие, более быстрые и мощные микроэлектронные устройства создают сложную задачу по отводу выделяемого ими тепла. Хорошие теплопроводники, соприкасающиеся с такими устройствами, быстро отводят тепло от нежелательных «горячих точек», что снижает эффективность этих устройств и может привести к их выходу из строя.

Алмаз — самый ценный из драгоценных камней. Но, помимо своего блеска и ювелирной красоты, он обладает многими другими замечательными свойствами. Наряду со своими углеродными родственниками графитом и графеном алмаз является лучшим проводником тепла при комнатной температуре, имея теплопроводность более 2000 ватт на метр на кельвин, что в пять раз выше, чем у лучших металлов, таких как медь. В настоящее время алмаз широко используется для отвода тепла от компьютерных чипов и других электронных устройств. К сожалению, алмазы редки и дороги, а производство высококачественных синтетических алмазов сложно и дорого. Это подтолкнуло к поиску новых материалов со сверхвысокой теплопроводностью, но в последние годы достигнут незначительный прогресс.

По словам соавтора Дэвида Бройдо, профессора физики Бостонского колледжа, хорошо изучена высокая теплопроводность алмаза, обусловленная легкостью составляющих его атомов углерода и жесткими химическими связями между ними. С другой стороны, не ожидалось, что арсенид бора будет особенно хорошим проводником тепла, и фактически было оценено — с использованием обычных критериев оценки — его теплопроводность в 10 раз меньше, чем у алмаза.

Команда обнаружила, что расчетная теплопроводность кубического арсенида бора чрезвычайно высока: более 2000 Вт на метр на кельвин при комнатной температуре и выше, чем у алмаза при более высоких температурах, по словам Бройдо и соавторов Тома Райнеке, старшего научного сотрудника в Лаборатория военно-морских исследований и Лукас Линдсей, научный сотрудник NRL, получивший докторскую степень в Британской Колумбии.

Бройдо сказал, что команда использовала недавно разработанный теоретический подход для расчета теплопроводности, который они ранее протестировали со многими другими хорошо изученными материалами. Уверенные в своем теоретическом подходе, команда более внимательно изучила арсенид бора, теплопроводность которого никогда не измерялась.

В отличие от металлов, где электроны переносят тепло, алмаз и арсенид бора являются электрическими изоляторами. Для них тепло переносится колебательными волнами составляющих атомов, и столкновение этих волн друг с другом создает внутреннее сопротивление тепловому потоку. Команда была удивлена, обнаружив необычное взаимодействие определенных колебательных свойств в арсениде бора, которое выходит за рамки рекомендаций, обычно используемых для оценки теплопроводности электрических изоляторов. Оказывается, ожидаемые столкновения между колебательными волнами гораздо менее вероятны в определенном диапазоне частот. Таким образом, на этих частотах арсенид бора может проводить большое количество тепла.

«Эта работа дает новый важный взгляд на физику переноса тепла в материалах и иллюстрирует мощь современных вычислительных методов в количественном прогнозировании материалов, теплопроводность которых еще предстоит измерить», — сказал Бройдо. «Мы рады видеть, что наше неожиданное открытие для арсенида бора может быть подтверждено измерениями. Если это так, это может открыть новые возможности для приложений пассивного охлаждения с использованием арсенида бора, и это еще раз продемонстрирует важную роль, которую такая теоретическая работа может играть в предоставление полезного руководства для определения новых материалов с высокой теплопроводностью».

Предоставлено
Бостонский колледж

Цитата :
Маловероятный конкурент алмазу как лучшему теплопроводнику (8 июля 2013 г.)
получено 13 ноября 2022 г.
с https://phys.org/news/2013-07-competitor-diamond-thermal-conductor.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Что такое теплопроводность?

Медь известна многими свойствами: коррозионной стойкостью, электропроводностью, противомикробными свойствами, возможностью вторичной переработки и теплопроводностью. Но что такое теплопроводность и почему она так важна для определенных отраслей? Давайте посмотрим вместе.

Вы когда-нибудь внимательно рассматривали чайник и сомневались в его конструкции? Хотя большая часть этого предмета сделана из нержавеющей стали, ручка и крышка часто изготавливаются из пластика. Почему это? Ну, причина кроется в разной теплопроводности двух материалов. Нержавеющая сталь, как и практически все металлы, хорошо проводит тепло. Это важно для чайника, так как его задача — нагревать воду. Тем не менее, вы не хотите обжечь руки при кипячении воды. Поэтому ручка сделана из пластика, так как этот материал очень плохо проводит тепло. Таким образом, чайник выполняет именно ту цель, которую он должен выполнять.

Старинный медный чайник с деревянной ручкой

Что такое теплопроводность металлов?

Теплопроводность определяется как способность передавать тепло от горячего объекта к холодному объекту. Каждый материал имеет разную теплопроводность. Это зависит от трех факторов: пористости, содержания воды и плотности. В неметаллических твердых телах теплопроводность в значительной степени основана на механическом соединении соседних атомов и связанной с этим передачей колебательной энергии.

С другой стороны, в металлах электроны проводимости в значительной степени ответственны за теплопроводность. Те же самые электроны проводимости ответственны за электронную проводимость. Они гарантируют, что металлы имеют очень хорошую теплопроводность.

Свободные электроны сталкиваются с частицами решетки. Поскольку они вибрируют более сильно в точке нагрева, они передают часть своей избыточной энергии другим электронам при ударе. Они могут свободно перемещаться в решетке металла и, следовательно, передавать ранее поглощенную дополнительную энергию частицам решетки вне точки нагрева при их столкновении с ними. Твердые тела, которые не состоят из металла, не имеют свободных электронов — поэтому они не проводят электрический ток — и поэтому гораздо хуже проводят тепло.

Медь и ее теплопроводность

Медь очень хорошо проводит электричество и используется для изготовления электрических кабелей во многих областях. Гораздо менее известно, что медь также хорошо проводит тепло. И не случайно кастрюли и сковороды из меди пользуются популярностью для приготовления пищи.

Лишь немногие материалы лучше проводят тепло, чем медь. Одним из них, например, является алмаз. Ни один другой материал не обладает лучшей теплопроводностью, чем алмаз. Алмаз достигает своей непревзойденной теплопроводности благодаря своей уникальной кристаллической структуре – схеме расположения атомов. В отличие от металлов, в алмазах тепло переносится колебаниями решетки, а не электронами проводимости.

Из-за своей высокой теплопроводности медь является популярным материалом для труб отопления.

Серебро – единственный металл, имеющий более высокую теплопроводность, чем медь. Однако он лишь незначительно выше. А поскольку и алмаз, и серебро довольно дороги для покупки, медь является наиболее часто используемым металлом для изготовления проводящих устройств. Это связано с его превосходной теплопроводностью, а также с хорошей электропроводностью, высокой температурой плавления и умеренной скоростью коррозии.

Теплопроводность в обрабатывающей промышленности

Хорошая теплопроводность делает медь востребованным материалом в промышленности. Медь является лучшим выбором там, где требуется быстрая теплопередача. Часто забывают, что медь не только превосходно поглощает тепло, но и рассеивает его. Это делает медь отличным охлаждающим материалом. Например, медь используется в теплообменниках систем кондиционирования воздуха, автомобильных радиаторах или в качестве процессорных кулеров в компьютерах. И даже в производстве пластмасс медные сплавы, такие как AMPCOLOY®, могут помочь сделать процесс более эффективным.

1.2 Теплопроводность строительных материалов

Характеризуется
коэффициентом теплопроводности λ,
Вт/м·
^оС,
выражающим количество тепла, проходящего
через 1 м²
ограждения при его толщине 1 метр и при
разности температур на внутренней и
наружной поверхности ограждения 1 ^оС.

На
коэффициент теплопроводности материала
влияют следующие свойства материала.

Плотность
(пористость): чем больше в материале
замкнутых пор, тем меньше коэффициент
теплопроводности,
поскольку

любого
плотного материала не менее чем в 100 раз
превышает
воздуха.

• Химико-минералогический
  состав. Любой строительный материал
  имеет в своем составе кристаллические
  и аморфные вещества в различных
  соотношениях. Чем выше процент
  кристаллических веществ, тем больше
  коэффициент теплопроводности.

• Собственная
  температура материала. Чем она выше,
  тем большей теплопроводностью обладает
  конструкция.

• Влажность
  материала. При увлажнении конструкции
  в поры, заполненные воздухом, попадает
  вода, коэффициент теплопроводности
  которой выше, чем у воздуха, приблизительно
  в 20 раз. Поэтому теплопроводность
  материала резко возрастает, возникает
  опасность промерзания ограждающей
  конструкции. При промерзании конструкции
  вода, находящаяся в порах, превращается
  в лёд, коэффициент теплопроводности
  которого выше, чем у воды, еще в 4 раза.
  Поэтому так важно не допускать
  переувлажнения ограждающих конструкций.

Наибольшим
коэффициентом теплопроводности обладают
металлы: сталь — 50 Вт/м·^оС,
алюминий — 190 Вт/м·^оС,
медь — 330 Вт/м·^оС.
Наименьший коэффициент теплопроводности
у эффективных утеплителей, пенополистирола
и пенополиуретана: 0,03-0,04 Вт/м·^оС.

1.3 Термическое сопротивление (сопротивление теплопередаче)

R,
м²·^оС
/Вт,
—
важнейшее теплотехническое свойство
ограждения. Оно характеризуется разностью
температур внутренней и наружной
поверхности ограждения, через 1 м²
которого проходит 1 ватт тепловой энергии
(1 килокалория в час).

,
(2)

где
δ
—
толщина ограждения, м;

λ
— коэффициент теплопроводности, Вт/м·^оС.

Чем
больше термическое сопротивление
ограждающей конструкции, тем лучше её
теплозащитные свойства. Из формулы (2)
видно, что для увеличения термического
сопротивления R
необходимо либо увеличить толщину
ограждения δ,
либо уменьшить коэффициент теплопроводности
λ,
то есть использовать более эффективные
материалы. Последнее более выгодно из
экономических соображений.

2. Теплопередача в однородном ограждении при установившемся потоке тепла

Представим
себе условную ограждающую конструкцию,
состоящую из однородного материала,
через которую в холодное время года
проходит постоянный тепловой поток. В
этом случае график распределения
температуры внутри ограждения выглядит
следующим образом (рис. 1).

Рис.
1. Распределение температур в однородной
ограждающей конструкции при постоянном
тепловом потоке

При
передаче тепла через ограждающую
конструкцию происходит падение
температуры от t_в
до
t_н.
При этом общий температурный перепад
t_в—
t_нсостоит
из суммы трех температурных перепадов:

1. температурный
   перепад t_в-τ_в
   возникает из-за того, что температура
   внутренней поверхности ограждения τ_в
   всегда
   на несколько градусов ниже, чем
   температура воздуха в помещении t_в;

2. τ_в-τ_н—
   температурный перепад в пределах
   толщины ограждающей конструкции;

3. τ_н—t_н
   — температурный перепад, возникающий
   вследствие того, что температура
   наружной поверхности ограждения τ_н
   несколько
   выше температуры наружного воздуха
   t_н.

Каждый
из этих температурных перепадов вызван
конкретным сопротивлением переносу
тепла:

4. перепад
   t_в-τ_в
   —
   сопротивлением
   тепловосприятию
   внутренней поверхности ограждения R_в;

5. перепад
   τ_в-τ_н—
   термическим
   сопротивлением конструкции R_к;

6. перепад
   τ_н—t_н
   — сопротивлением
   теплоотдаче
   наружной поверхности ограждения R_н.

Сопротивления
тепловосприятию и теплоотдаче иногда
называют сопротивлениями теплообмену;
они имеют такую же размерность, как и
термическое сопротивление, т. е. м²·
^оС/Вт.

Общее
(приведенное) термическое сопротивление
однослойной ограждающей конструкции
R_o,
м²·
^оС/Вт,
равно сумме всех отдельных сопротивлений,
т. е.

,
(3)

где
α_в—
коэффициент теплоотдачи внутренней
поверхности ограждающих конструкций,
Вт/(м²·^оС),
определяемый по табл. 4* [1], см. также
табл. 5 настоящего пособия;

α_н
—
коэффициент теплоотдачи наружной
поверхности ограждающих конструкций,
Вт/(м²·^оС),
определяемый по табл. 6* [1], см. также
табл. 6 настоящего пособия;

R_к—
термическое сопротивление однослойной
конструкции, определяемое по формуле
(2).

Потенциал арсенида бора для охлаждения — ScienceDaily

Маловероятный материал, кубический арсенид бора, может обеспечить необычайно высокую теплопроводность — на уровне отраслевого стандарта, установленного дорогостоящим алмазом — сообщают исследователи в текущем выпуске журнала Письма о физическом обзоре .

Открытие того, что химическое соединение бора и мышьяка может соперничать с алмазом, самым известным проводником тепла, удивило группу физиков-теоретиков из Бостонского колледжа и Военно-морской исследовательской лаборатории. Но новый теоретический подход позволил команде раскрыть секрет потенциально экстраординарной способности арсенида бора проводить тепло.

Меньшие, более быстрые и мощные микроэлектронные устройства создают сложную задачу по отводу выделяемого ими тепла. Хорошие теплопроводники, соприкасающиеся с такими устройствами, быстро отводят тепло от нежелательных «горячих точек», что снижает эффективность этих устройств и может привести к их выходу из строя.

Алмаз — самый ценный из драгоценных камней. Но, помимо своего блеска и ювелирной красоты, он обладает многими другими замечательными свойствами. Наряду со своими углеродными родственниками графитом и графеном алмаз является лучшим проводником тепла при комнатной температуре, имея теплопроводность более 2000 ватт на метр на кельвин, что в пять раз выше, чем у лучших металлов, таких как медь. В настоящее время алмаз широко используется для отвода тепла от компьютерных чипов и других электронных устройств. К сожалению, алмазы редки и дороги, а производство высококачественных синтетических алмазов сложно и дорого. Это подтолкнуло к поиску новых материалов со сверхвысокой теплопроводностью, но в последние годы достигнут незначительный прогресс.

По словам соавтора Дэвида Бройдо, профессора физики Бостонского колледжа, хорошо изучена высокая теплопроводность алмаза, обусловленная легкостью составляющих его атомов углерода и жесткими химическими связями между ними. С другой стороны, не предполагалось, что арсенид бора будет особенно хорошим проводником тепла, и фактически было установлено, что с использованием обычных критериев оценки его теплопроводность в 10 раз меньше, чем у алмаза.

Команда обнаружила, что расчетная теплопроводность кубического арсенида бора чрезвычайно высока: более 2000 Вт на метр на кельвин при комнатной температуре и выше, чем у алмаза при более высоких температурах, по словам Бройдо и соавторов Тома Райнеке, старшего научного сотрудника в Лаборатория военно-морских исследований и Лукас Линдсей, научный сотрудник NRL, получивший докторскую степень в Британской Колумбии.

Бройдо сказал, что команда использовала недавно разработанный теоретический подход для расчета теплопроводности, который они ранее протестировали со многими другими хорошо изученными материалами. Уверенные в своем теоретическом подходе, команда более внимательно изучила арсенид бора, теплопроводность которого никогда не измерялась.

В отличие от металлов, где электроны переносят тепло, алмаз и арсенид бора являются электрическими изоляторами. Для них тепло переносится колебательными волнами составляющих атомов, и столкновение этих волн друг с другом создает внутреннее сопротивление тепловому потоку. Команда была удивлена, обнаружив необычное взаимодействие определенных колебательных свойств в арсениде бора, которое выходит за рамки рекомендаций, обычно используемых для оценки теплопроводности электрических изоляторов. Оказывается, ожидаемые столкновения между колебательными волнами гораздо менее вероятны в определенном диапазоне частот. Таким образом, на этих частотах арсенид бора может проводить большое количество тепла.

«Эта работа дает новый важный взгляд на физику переноса тепла в материалах и иллюстрирует мощь современных вычислительных методов в количественном прогнозировании материалов, теплопроводность которых еще предстоит измерить», — сказал Бройдо. «Мы рады видеть, что наше неожиданное открытие для арсенида бора может быть подтверждено измерениями. Если это так, это может открыть новые возможности для приложений пассивного охлаждения с использованием арсенида бора, и это еще раз продемонстрирует важную роль, которую такая теоретическая работа может играть в предоставление полезного руководства для определения новых материалов с высокой теплопроводностью».

Исследование проводилось при поддержке Программы тепловых транспортных процессов Национального научного фонда, Управления военно-морских исследований США и Управления науки Министерства энергетики США.

Топ-10 материалов с самой высокой теплопроводностью в мире

Топ-10 материалов с самой высокой теплопроводностью в мире

0 Комментарий
админ

Просмотры сообщений:
408

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность (обозначаемая k, λ или κ) относится к способности материала проводить тепло при определенной температуре и давлении и измеряется в Вт/м•К (ватт на метр-Кельвин). Для изготовления радиаторов используются материалы с высокой теплопроводностью. Материалы, которые медленно передают тепло, действуют как отличные изоляторы.
Различные материалы имеют разную теплопроводность. Воздух имеет низкую проводимость 0,024 Вт/м•К при 0°C, в то время как такие металлы, как серебро (429 Вт/м•К) и медь (398 Вт/м•К), выделяются своей способностью к теплопередаче. В этой статье мы собираемся изучить 10 лучших материалов с самой высокой теплопроводностью и области их применения. Здесь мы используем средние значения и помним, что на эти значения влияют температура, давление и другие факторы.
Связанное чтение: Теплопроводность

10 лучших теплопроводящих материалов

1. Алмаз (2200 Вт/м·K)

Алмаз обладает самой высокой теплопроводностью, которая в 5 раз больше, чем у меди (398 Вт/м·K). К). Он имеет простую молекулярную структуру, поэтому эффективно передает тепло и широко используется для изготовления портативных электронных устройств. Алмаз также используется в качестве добавки для улучшения теплопроводности других материалов.

Алмаз

2. Серебро (429 Вт/м•K)

Серебро обладает наилучшей теплопроводностью среди металлов. Кроме того, он обилен и довольно податлив. Серебро обычно применяется в Соединенных Штатах для изготовления электрических инструментов и электроники.

3. Медь (398 Вт/м•K)

Медь также используется для изготовления проводящих устройств по следующим причинам. Помимо высокой теплопроводности, он имеет высокую температуру плавления, низкую скорость коррозии и более низкую цену. Поэтому довольно легко найти кастрюли и трубы из меди.

Медные листы

4. Золото (315 Вт/м·K)

Золото довольно дорогое по сравнению с другими металлами с высокой проводимостью. Однако он может выдерживать более суровые условия и редко подвергается коррозии.

5. Нитрид алюминия (310 Вт/м•K)

Керамика из нитрида алюминия занимает 5-е место в списке. Тем не менее, он не обладает хорошей электропроводностью, как другие материалы с высокой теплопроводностью. Он служит электрическим изолятором в механических чипах.
Связанное чтение: Какие керамические материалы обладают высокой теплопроводностью?

6. Карбид кремния (270 Вт/м•К)

Карбид кремния занимает 6 место. При смешивании кремния и углерода получается чрезвычайно прочный и долговечный материал для изготовления автомобильных тормозов и турбин.

7. Алюминий (247 Вт/м•К)

Алюминий является седьмым материалом с высокой теплопроводностью. Он является заменителем меди благодаря следующим особенностям. Во-первых, у него большие ресурсы. Кроме того, с ним легко манипулировать благодаря низкой температуре плавления. Таким образом, алюминий заменяет медь по более низкой цене и применяется для изготовления компонентов светодиодов.

8. Вольфрам (173 Вт/м•К)

Вольфрам имеет относительно высокую теплопроводность 173 Вт/м•К. Из-за своей химической инертности он не изменяет электрические токи и не вызывает отрицательных эффектов при использовании в электродах.