Cosa sono i materiali per la conduzione del calore?
I materiali termoconduttivi sono quelli che consentono il trasferimento efficiente del calore tra una superficie (o un liquido) con una temperatura elevata e un'altra con una temperatura più bassa.
I materiali termoconduttori sono utilizzati in diverse applicazioni ingegneristiche. Tra le applicazioni più importanti vi sono la costruzione di apparecchiature di raffreddamento, apparecchiature per la dissipazione del calore e in generale qualsiasi apparecchiatura che richiede lo scambio di calore nei suoi processi.
Quelli materiali che non sono buoni conduttori di calore sono noti come isolanti. Tra i materiali isolanti più comunemente usati sono il sughero e il legno.
È comune che i materiali che conducono bene il calore sono anche buoni conduttori di elettricità.
Alcuni esempi di buoni materiali conduttivi di calore ed elettricità sono alluminio, rame e argento, tra gli altri.
Diversi materiali e le loro rispettive proprietà di conduzione del calore possono essere trovati in manuali di chimica che riassumono i risultati di guida sperimentali realizzati in questi materiali.
Conduzione di calore
La conduzione è il trasferimento di calore che avviene tra due strati dello stesso materiale o tra superfici a contatto di due materiali che non scambiano la materia.
In questo caso, il trasferimento di calore nei materiali viene dato grazie alle collisioni molecolari che si verificano tra gli strati o le superfici.
Gli shock molecolari consentono lo scambio di energia interna e cinetica tra gli atomi del materiale.
Pertanto, lo strato o la superficie con gli atomi di energia interna più elevata e l'energia cinetica si trasferiscono agli strati o alle superfici di energia inferiore aumentando così la temperatura di questi.
Materiali diversi hanno strutture molecolari differenti, il che significa che non tutti i materiali hanno la stessa capacità di condurre il calore.
Conducibilità termica
Per esprimere la capacità di un materiale o di un fluido di condurre il calore, viene utilizzata la proprietà fisica "conduttività termica", che di solito è rappresentata dalla lettera k .
La conducibilità termica è una proprietà che deve essere trovata sperimentalmente. Le stime sperimentali della conducibilità termica per i materiali solidi sono relativamente semplici, ma il processo è complesso per solidi e gas.
La conducibilità termica per materiali e fluidi è riportata per una quantità di materiale con un'area di flusso di 1 piede quadrato, uno spessore di 1 piede, per un'ora a una differenza di temperatura di 1 ° K.
Materiali termoconduttivi
Sebbene in teoria tutti i materiali possano trasferire calore, alcuni hanno una conduzione migliore di altri.
In natura ci sono materiali come il rame o l'alluminio che sono buoni conduttori di calore, tuttavia la scienza dei materiali, la nanotecnologia e l'ingegneria hanno permesso la creazione di nuovi materiali con buone proprietà di guida.
Mentre un materiale conduttore di calore come il rame, trovato in natura, ha una conduttività termica di 401 W / K m, sono stati segnalati nanotubi di carbonio fabbricati con conduttività termica vicino a 6600 W / K m.
I valori di conducibilità termica per vari materiali sono riportati nella seguente tabella:
