วัสดุที่นำความร้อนเป็นคนที่ช่วยให้ความร้อน จะ ถูกโอนได้อย่างมีประสิทธิภาพจากที่หนึ่ง (หรือของเหลว) อุณหภูมิพื้นผิวสูงและอุณหภูมิต่ำ
วัสดุนำความร้อนถูกใช้ในงานวิศวกรรมที่แตกต่างกัน การใช้งานที่สำคัญที่สุด ได้แก่ การสร้างอุปกรณ์ระบายความร้อนอุปกรณ์กระจายความร้อนและโดยทั่วไปอุปกรณ์ใด ๆ ที่ต้องแลกเปลี่ยนความร้อนในกระบวนการ
การนำความร้อนในวัสดุ
วัสดุที่ไม่เป็นตัวนำความร้อนที่ดีเรียกว่าฉนวน วัสดุฉนวนที่ใช้มากที่สุด ได้แก่ ไม้ก๊อกและไม้
เป็นเรื่องธรรมดาที่วัสดุที่นำความร้อนได้ดีก็เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีเช่นกัน ตัวอย่างวัสดุนำไฟฟ้าที่ดีสำหรับความร้อนและไฟฟ้า ได้แก่ อลูมิเนียมทองแดงและเงินเป็นต้น
วัสดุที่แตกต่างกันและคุณสมบัติการนำความร้อนตามลำดับสามารถพบได้ในคู่มือเคมีที่สรุปผลการนำการทดลองที่ทำกับวัสดุเหล่านี้
การนำความร้อน
การนำความร้อนคือการถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างสองชั้นของวัสดุชนิดเดียวกันหรือระหว่างพื้นผิวที่สัมผัสกับวัสดุสองชนิดที่ไม่มีการแลกเปลี่ยนสสาร
ในกรณีนี้การถ่ายเทความร้อนในวัสดุเกิดขึ้นเนื่องจากการชนกันของโมเลกุลที่เกิดขึ้นระหว่างชั้นหรือพื้นผิว
การกระแทกของโมเลกุลทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนพลังงานภายในและพลังงานจลน์ระหว่างอะตอมของวัสดุ
ดังนั้นชั้นหรือพื้นผิวที่มีอะตอมของพลังงานภายในและพลังงานจลน์ที่สูงกว่าจะถ่ายโอนพลังงานไปยังชั้นหรือพื้นผิวที่มีพลังงานต่ำกว่าซึ่งจะทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น
วัสดุที่แตกต่างกันมีโครงสร้างโมเลกุลที่แตกต่างกันซึ่งทำให้วัสดุบางชนิดมีความสามารถในการนำความร้อนไม่เท่ากัน
การนำความร้อน
เพื่อแสดงความสามารถของวัสดุหรือของไหลในการนำความร้อนจะใช้คุณสมบัติทางกายภาพ "การนำความร้อน" ซึ่งโดยปกติจะแสดงด้วยตัวอักษร k
การนำความร้อนเป็นคุณสมบัติที่ต้องพบในการทดลอง การทดลองประมาณค่าการนำความร้อนสำหรับวัสดุที่เป็นของแข็งนั้นค่อนข้างตรงไปตรงมา แต่กระบวนการนี้ซับซ้อนสำหรับของแข็งและก๊าซ
มีรายงานการนำความร้อนสำหรับวัสดุและของเหลวสำหรับปริมาณวัสดุที่มีพื้นที่การไหล 1 ตารางฟุตความหนา 1 ฟุตเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงที่อุณหภูมิต่างกัน 1 ° K
วัสดุนำความร้อน
แม้ว่าตามทฤษฎีแล้ววัสดุทั้งหมดสามารถถ่ายเทความร้อนได้ แต่บางชนิดก็มีการนำความร้อนได้ดีกว่าวัสดุอื่น ๆ
ในธรรมชาติมีวัสดุเช่นทองแดงหรืออลูมิเนียมที่เป็นตัวนำความร้อนได้ดีอย่างไรก็ตามวัสดุศาสตร์นาโนเทคโนโลยีและวิศวกรรมทำให้สามารถสร้างวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าได้ดี
ในขณะที่วัสดุนำความร้อนเช่นทองแดงที่พบในธรรมชาติมีการนำความร้อน 401 W / K m แต่มีรายงานว่าท่อนาโนคาร์บอนที่ผลิตโดยมีค่าการนำความร้อนใกล้เคียงกับ 6600 W / K m
ค่าการนำความร้อนสำหรับวัสดุต่างๆสามารถดูได้ในตารางต่อไปนี้:
อ้างอิง
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. การนำความร้อนสูงผิดปกติของท่อนาโนคาร์บอน จดหมายวิจารณ์ทางกายภาพ 2000 84: 4613
- Chen Q. et al. เกณฑ์ทางเลือกในการเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2011; 467 (2128): 1012-1028
- Cortes L. และคณะ 2553. การนำความร้อนของวัสดุ. การประชุมวิชาการมาตรวิทยา.
- Kaufman WC Bothe D. Meyer SD ความสามารถในการฉนวนกันความร้อนของวัสดุเสื้อผ้า Qutdoor วิทยาศาสตร์. 1982; 215 (4533): 690–691
- Kern D. 1965. กระบวนการถ่ายเทความร้อน. เนินเขา McGraw
- Merabia S. et al. การถ่ายเทความร้อนจากอนุภาคนาโน: การวิเคราะห์สถานะที่สอดคล้องกัน การดำเนินการของ National Academy of Sciences of the United States of America 2009; 106 (36): 15113-15118
- Salunkhe PB Jaya Krishna D. การตรวจสอบวัสดุกักเก็บความร้อนแฝงสำหรับการใช้น้ำพลังงานแสงอาทิตย์และการให้ความร้อนในอวกาศ วารสารการจัดเก็บพลังงาน. 2017; 12: 243-260.