و مواد موصلة حرارة هي تلك التي تسمح الحرارة ل يتم نقلها بكفاءة من واحد (أو السائلة) ارتفاع في درجة الحرارة السطحية وانخفاض درجة الحرارة.
تستخدم مواد التوصيل الحراري في تطبيقات هندسية مختلفة. من بين أهم التطبيقات هي بناء معدات التبريد ومعدات تبديد الحرارة وبشكل عام أي معدات تتطلب التبادل الحراري في عملياتها.
التوصيل الحراري في مادة
تُعرف تلك المواد التي لا تعتبر موصلات جيدة للحرارة بالعوازل. من بين المواد العازلة الأكثر استخدامًا الفلين والخشب.
من الشائع أن المواد التي توصل الحرارة جيدًا هي أيضًا موصلات جيدة للكهرباء. بعض الأمثلة على المواد جيدة التوصيل للحرارة والكهرباء هي الألومنيوم والنحاس والفضة وغيرها.
يمكن العثور على مواد مختلفة وخصائص التوصيل الحراري الخاصة بكل منها في كتيبات الكيمياء التي تلخص نتائج التوصيل التجريبية التي تم إجراؤها على هذه المواد.
توصيل الحرارة
التوصيل هو انتقال الحرارة الذي يحدث بين طبقتين من نفس المادة أو بين الأسطح التي تلامس مادتين لا تتبادلان المادة.
في هذه الحالة ، يحدث انتقال الحرارة في المواد بفضل الاصطدامات الجزيئية التي تحدث بين الطبقات أو الأسطح.
تسمح الصدمات الجزيئية بتبادل الطاقة الداخلية والحركية بين ذرات المادة.
وبالتالي ، فإن الطبقة أو السطح الذي يحتوي على ذرات ذات طاقة داخلية وحركية أعلى تنقل الطاقة إلى الطبقات أو الأسطح ذات الطاقة المنخفضة ، وبالتالي زيادة درجة حرارتها.
المواد المختلفة لها هياكل جزيئية مختلفة مما يؤدي إلى عدم تمتع كل المواد بنفس القدرة على توصيل الحرارة.
توصيل حراري
للتعبير عن قدرة مادة أو مائع على توصيل الحرارة ، يتم استخدام الخاصية الفيزيائية "التوصيل الحراري" ، والتي يتم تمثيلها عادةً بالحرف k.
الموصلية الحرارية هي خاصية يجب العثور عليها تجريبياً. التقديرات التجريبية للتوصيل الحراري للمواد الصلبة بسيطة نسبيًا ، ولكن العملية معقدة بالنسبة للمواد الصلبة والغازات.
تم الإبلاغ عن الموصلية الحرارية للمواد والسوائل لكمية من المواد بمساحة تدفق تبلغ 1 قدم مربع ، بسمك 1 قدم ، لمدة ساعة واحدة بفرق درجة حرارة 1 درجة كلفن.
المواد الموصلة للحرارة
على الرغم من أنه من الناحية النظرية ، يمكن لجميع المواد نقل الحرارة ، إلا أن بعضها يتمتع بتوصيل أفضل من البعض الآخر.
توجد في الطبيعة مواد مثل النحاس أو الألمنيوم موصلة جيدة للحرارة ، لكن علم المواد وتكنولوجيا النانو والهندسة سمحت بإنشاء مواد جديدة ذات خصائص توصيل جيدة.
في حين أن مادة موصلة للحرارة مثل النحاس ، الموجودة في الطبيعة ، لها موصلية حرارية تبلغ 401 واط / كلفن م ، تم الإبلاغ عن الأنابيب النانوية الكربونية المصنعة بوصلات حرارية قريبة من 6600 وات / ك م.
يمكن رؤية قيم التوصيل الحراري للمواد المختلفة في الجدول التالي:
المراجع
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. موصلية حرارية عالية غير عادية للأنابيب النانوية الكربونية. رسائل المراجعات المادية. 2000 ؛ 84: 4613
- تشن كيو وآخرون. معيار بديل في تحسين نقل الحرارة. وقائع الجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية.2011 ؛ 467 (2128): 1012-1028.
- Cortes L. et al. 2010. التوصيل الحراري للمواد. ندوة المقاييس.
- Kaufman WC Bothe D. Meyer SD قدرات العزل الحراري لمواد ملابس Qutdoor. علم. 1982 ؛ 215 (4533): 690 - 691.
- كيرن د. 1965. عمليات نقل الحرارة. ماكجرو هيل.
- ميرابيا س وآخرون. انتقال الحرارة من الجسيمات النانوية: تحليل الحالة المقابل. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية. 2009 ؛ 106 (36): 15113-15118.
- Salunkhe PB Jaya Krishna D. تحقيقات حول مواد تخزين الحرارة الكامنة لتطبيقات المياه وتسخين الفضاء. مجلة تخزين الطاقة. 2017 ؛ 12: 243-260.