ما هي المواد الموصلة للحرارة؟
المواد الموصلة للحرارة هي تلك التي تسمح بنقل الحرارة بكفاءة بين سطح (أو سائل) بدرجة حرارة عالية وآخر درجة حرارة منخفضة.
تستخدم المواد الموصلة للحرارة في التطبيقات الهندسية المختلفة. من بين أهم التطبيقات إنشاء معدات التبريد ومعدات تبديد الحرارة وبشكل عام أي معدات تتطلب تبادل الحرارة في عملياتها.
تُعرف المواد التي ليست جيدة الموصلات الحرارية باسم العوازل. من بين المواد العازلة الأكثر استخدامًا الفلين والخشب.
من الشائع أن المواد التي تعمل بشكل جيد للحرارة هي أيضًا موصلات جيدة للكهرباء.
بعض الأمثلة على المواد الموصلة الجيدة للحرارة والكهرباء هي الألومنيوم والنحاس والفضة وغيرها.
يمكن العثور على مواد مختلفة وخصائص التوصيل الحراري الخاصة بها في أدلة الكيمياء التي تلخص نتائج القيادة التجريبية التي تم إجراؤها في هذه المواد.
توصيل الحرارة
التوصيل هو نقل الحرارة الذي يحدث بين طبقتين من نفس المادة أو بين الأسطح الملامسة لمادتين لا تتبادلان المادة.
في هذه الحالة ، يتم توفير انتقال الحرارة في المواد بفضل التصادمات الجزيئية التي تحدث بين الطبقات أو الأسطح.
تسمح الصدمات الجزيئية بتبادل الطاقة الداخلية والحركية بين ذرات المادة.
وبالتالي ، فإن الطبقة أو السطح ذو الذرات ذات الطاقة الداخلية الأعلى والطاقة الحركية ينتقل إلى طبقات أو أسطح الطاقة المنخفضة وبالتالي يزيد من درجة حرارة هذه.
المواد المختلفة لها هياكل جزيئية مختلفة مما يعني أنه ليس كل المواد لديها نفس القدرة على إجراء الحرارة.
الموصلية الحرارية
للتعبير عن قدرة مادة أو مائع على إجراء الحرارة ، يتم استخدام "التوصيل الحراري" للممتلكات الفيزيائية ، والتي يتم تمثيلها عادةً بالحرف k .
الموصلية الحرارية هي خاصية يجب أن توجد بشكل تجريبي. تعتبر التقديرات التجريبية للتوصيل الحراري للمواد الصلبة بسيطة نسبيًا ، ولكن العملية معقدة بالنسبة للمواد الصلبة والغازات.
يتم الإبلاغ عن الموصلية الحرارية للمواد والسوائل لكمية من المواد مع مساحة تدفق 1 قدم مربع ، وسمك 1 قدم ، لمدة ساعة في فرق درجة الحرارة من 1 درجة مئوية.
المواد الموصلة للحرارة
على الرغم من أن جميع المواد من الناحية النظرية يمكنها نقل الحرارة ، فإن بعضها لديه توصيل أفضل من غيرها.
في الطبيعة ، هناك مواد مثل النحاس أو الألمنيوم التي هي موصلات جيدة للحرارة ، لكن علوم المواد والتكنولوجيا النانوية والهندسة قد سمحت بإنشاء مواد جديدة ذات خصائص قيادة جيدة.
في حين أن المواد الموصلة للحرارة مثل النحاس ، الموجودة في الطبيعة ، لها الموصلية الحرارية التي تبلغ 401 واط / كلفن ، تم الإبلاغ عن الأنابيب النانوية الكربونية المصنعة مع التوصيلات الحرارية بالقرب من 6600 وات / ك.
يمكن رؤية قيم الموصلية الحرارية للمواد المختلفة في الجدول التالي:
