Što određuje toplinsku vodljivost
S obzirom na toplinsku provodljivost metala i legura (tablica je izrađena ne samo za metale, već i za druge materijale), treba napomenuti da je koeficijent toplinske vodljivosti najvažniji pokazatelj. To ovisi o sljedećim točkama:
Vrsta materijala i njegov kemijski sastav. Toplinska provodljivost željeza bitno će se razlikovati od odgovarajućeg indikatora aluminija, što je povezano s karakteristikama kristalne rešetke materijala i njihovim drugim svojstvima.- Koeficijent se može promijeniti kada se metal zagrije ili ohladi. U ovom slučaju, promjene mogu biti značajne, jer svaki materijal ima svoju točku taljenja, kada molekule počinju mijenjati.
U tablicama za neke metale i legure, koeficijent toplinske vodljivosti je već prikazan u tekućoj fazi.
Danas u praksi praktički ne mjere pokazatelj koji se razmatra. To je zbog činjenice da koeficijent toplinske vodljivosti s neznatnom promjenom kemijskog sastava ostaje gotovo nepromijenjen. Tablični podaci koriste se u oblikovanju i izvedbi drugih izračuna.
Pojam toplinske vodljivosti
Oznaka λ, količina topline koja se prenosi u jedinici vremena kroz jedinicu površine u vrijeme povećanja temperature, koristi se za označavanje vrijednosti koja se razmatra. Ova se vrijednost koristi za različite izračune.
Opis svojstava toplinske vodljivosti mnogih metala provodi se prema formuli k = 2, 5 · 10−8σT. Ova formula uzima u obzir:
- Temperatura izmjerena u Kelvinu.
- Indeks vodljivosti.
Taj je omjer najpogodniji za određivanje svojstava vodiča u vrijeme rada tijekom grijanja, ali se nedavno koristi i za mjerenje stupnja provodljivosti toplinske energije.
Poluvodiči i izolatori imaju nižu brzinu provođenja topline zbog strukturnih značajki njihove kristalne rešetke .
Kada se uzme u obzir
Pri razmatranju različitih svojstava materijala često se navode pažnja i toplinska vodljivost. Ovaj je pokazatelj važan u sljedećim slučajevima:
Kada trebate ukloniti toplinu iz objekta. Termička energija može nastati uslijed trenja. U ovom slučaju, zagrijavanje uzrokuje promjene u osnovnim svojstvima metala i legura: čvrstoću i tvrdoću površine. Primjer je konstrukcija motora s unutarnjim izgaranjem. Za vrijeme hoda klipa u bloku cilindra zagrijavaju se glavni strukturni elementi. Zbog previsokog zagrijavanja, čak i metali koji su otporni na visoke temperature počinju gubiti snagu i postaju duktilniji. Kao rezultat, dolazi do promjene u geometrijskim dimenzijama važnih elemenata konstrukcije, a ona ne uspijeva. Toplinska provodljivost također se uzima u obzir prilikom izrade alata za rezanje, koji pokriva zrakoplove ili vlakove velike brzine.- Kada trebate prenijeti toplinsku energiju. Sustav centralnog grijanja temelji se na zagrijavanju radnog okruženja, koji se potom isporučuje potrošaču, a energija se prenosi u okoliš. Kako bi se poboljšala učinkovitost sustava koji se stvara, cijevi i radijatori za grijanje izrađeni su od metala koji mogu brzo prenijeti toplinu.
- Kada trebate izolirati površinu . Postoji situacija kada trebate smanjiti vjerojatnost zagrijavanja površine. U tu svrhu koriste se posebni materijali koji imaju visoke izolacijske kvalitete. Neki metali i legure također imaju svojstva refleksije i ne zagrijavaju se i ne prenose toplinu. Primjer je folija koja se često koristi kao reflektirajući zaslon. Također je izrađen od tankog metalnog sloja s niskim koeficijentom vodljivosti.
U zaključku, napominjemo da je prije razvoja molekularno-kinetičke teorije prijenos toplinske energije smatran znakom prijenosa hipotetske kalorične kiseline. Pojava moderne opreme omogućila nam je proučavanje strukture materijala i proučavanje ponašanja čestica pri visokoj temperaturi. Prijenos energije nastaje zbog brzog kretanja molekula koje počinju sudariti i pokreće druge molekule koje su u stanju mirovanja.