Kaj določa toplotna prevodnost
Glede na toplotno prevodnost kovin in zlitin (tabela je bila ustvarjena ne samo za kovine, temveč tudi za druge materiale), je treba upoštevati, da je koeficient toplotne prevodnosti najpomembnejši kazalnik. Odvisno od spodnjih točk:
Vrsta materiala in njegova kemična sestava. Toplotna prevodnost železa se bo bistveno razlikovala od ustreznega indikatorja aluminija, kar je povezano z značilnostmi kristalne mreže materialov in njihovih drugih lastnosti.- Koeficient se lahko spremeni, ko se kovina segreje ali ohladi. V tem primeru so lahko spremembe pomembne, saj ima vsak material lastno tališče, ko se molekule začnejo preurediti.
V tabelah za nekatere kovine in zlitine je koeficient toplotne prevodnosti že prikazan v tekoči fazi.
Danes v praksi praktično ne merijo obravnavanega kazalnika. To je posledica dejstva, da koeficient toplotne prevodnosti z nepomembno spremembo kemične sestave ostaja skoraj nespremenjen. Tablični podatki se uporabljajo pri načrtovanju in izvajanju drugih izračunov.
Koncept toplotne prevodnosti
Znak λ, količina toplote, ki se prenaša na enoto časa skozi enoto površine v času povišanja temperature, se uporablja za označevanje obravnavane vrednosti. Ta vrednost se uporablja za različne izračune.
Opis lastnosti toplotne prevodnosti mnogih kovin se izvaja po formuli k = 2, 5 · 10−8σT. Ta formula upošteva:
- Temperatura, merjena v kelvinih.
- Indeks prevodnosti.
To razmerje je najprimernejše za določanje lastnosti prevodnikov v času obratovanja med segrevanjem, pred kratkim pa se uporablja tudi za merjenje stopnje prevodnosti toplotne energije.
Polprevodniki in izolatorji imajo nižje stopnje toplotne prevodnosti zaradi strukturnih značilnosti njihove kristalne rešetke .
Ko se upošteva
Pri obravnavi različnih lastnosti materialov se pogosto pojavlja pozornost in toplotna prevodnost. Ta kazalnik je pomemben v naslednjih primerih:
Ko morate odstraniti toploto iz objekta. Termična energija se lahko pojavi zaradi trenja. V tem primeru segrevanje povzroči spremembe osnovnih lastnosti kovin in zlitin: trdnost in trdoto površine. Primer je zasnova motorja z notranjim zgorevanjem. Med gibanjem bata v bloku valja se ogrevajo glavni strukturni elementi. Zaradi previsokega segrevanja se tudi kovine, ki so odporne na visoke temperature, začnejo izgubljati moč in postanejo bolj duktilne. Posledica tega je sprememba geometrijskih dimenzij pomembnih strukturnih elementov in ne uspe. Toplotna prevodnost se upošteva tudi pri izdelavi rezalnega orodja, ki pokriva zrakoplove ali vlake za visoke hitrosti.- Ko morate prenesti toplotno energijo. Sistem centralnega ogrevanja temelji na ogrevanju delovnega okolja, ki se nato oddaja potrošniku, energija pa se prenaša v okolje. Da bi izboljšali učinkovitost sistema, ki ga ustvarjajo, so cevi in radiatorji za ogrevanje izdelani iz kovin, ki lahko hitro prenašajo toploto.
- Ko morate izolirati površino . Obstaja situacija, ko morate zmanjšati verjetnost površinskega ogrevanja. V ta namen se uporabljajo posebni materiali, ki imajo visoke izolacijske lastnosti. Nekatere kovine in zlitine imajo odsevne lastnosti in ne segrevajo, prav tako ne prenašajo toplote. Primer je folija, ki se pogosto uporablja kot odsevni zaslon. Izdelana je tudi iz tanke kovinske plasti z nizkim koeficientom prevodnosti.
V zaključku ugotavljamo, da se je pred razvojem molekularno-kinetične teorije prenos toplotne energije štel za znak prenosa hipotetične kalorične kisline. Pojav sodobne opreme nam je omogočil preučevanje strukture materialov in preučevanje obnašanja delcev pri izpostavljenosti visoki temperaturi. Prenos energije nastane zaradi hitrega gibanja molekul, ki se začnejo trčiti, in sproži druge molekule, ki so v stanju mirovanja.