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Was sind Wärmeleitmaterialien?
Die Wärmeleitmaterialien sind jene, die es ermöglichen, dass Wärme effizient zwischen einer Oberfläche (oder einer Flüssigkeit) mit hoher Temperatur und einer anderen mit niedrigerer Temperatur übertragen wird.
Die wärmeleitenden Materialien werden in verschiedenen technischen Anwendungen verwendet. Zu den wichtigsten Anwendungen gehören der Bau von Kühlgeräten, Wärmeabfuhrgeräten und im Allgemeinen alle Geräte, die in ihren Prozessen Wärme austauschen müssen.
Diejenigen Materialien, die keine guten Wärmeleiter sind, sind als Isolatoren bekannt. Zu den am häufigsten verwendeten Dämmstoffen gehören Kork und Holz.
Es ist üblich, dass Materialien, die Wärme gut leiten, auch gute elektrische Leiter sind.
Einige Beispiele für gute Materialien, die Wärme und Elektrizität fördern, sind unter anderem Aluminium, Kupfer und Silber.
Verschiedene Materialien und ihre jeweiligen Wärmeleitungseigenschaften können in chemischen Handbüchern gefunden werden, die die experimentellen Fahrresultate, die in diesen Materialien gemacht werden, zusammenfassen.
Wärmeleitung
Die Wärmeleitung ist die Wärmeübertragung, die zwischen zwei Schichten des gleichen Materials oder zwischen Oberflächen in Kontakt von zwei Materialien stattfindet, die keine Materie austauschen.
In diesem Fall ist die Übertragung von Wärme in den Materialien dank der molekularen Schocks gegeben, die zwischen den Schichten oder Oberflächen auftreten.
Molekulare Schocks ermöglichen den Austausch von innerer und kinetischer Energie zwischen den Atomen des Materials.
Somit überträgt sich die Schicht oder Oberfläche mit Atomen höherer innerer Energie und kinetischer Energie auf die Schichten oder Oberflächen niedrigerer Energie, wodurch deren Temperatur erhöht wird.
Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Molekülstrukturen, so dass nicht alle Materialien die gleiche Wärmeleitfähigkeit haben.
Wärmeleitfähigkeit
Um die Fähigkeit eines Materials oder eines Fluids zum Leiten von Wärme auszudrücken, wird die physikalische Eigenschaft "Wärmeleitfähigkeit" verwendet, die üblicherweise durch den Buchstaben dargestellt wird k.
Wärmeleitfähigkeit ist eine Eigenschaft, die experimentell gefunden werden muss. Experimentelle Abschätzungen der Wärmeleitfähigkeit für feste Materialien sind relativ einfach, aber das Verfahren ist komplex für Feststoffe und Gase.
Die Wärmeleitfähigkeit für Materialien und Flüssigkeiten wird für eine Materialmenge mit einer Strömungsfläche von 1 Quadratfuß, einer Dicke von 1 Fuß, für eine Stunde bei einer Temperaturdifferenz von 1 K angegeben.
Wärmeleitmaterialien
Obwohl theoretisch alle Materialien Wärme übertragen können, haben einige eine bessere Wärmeleitung als andere.
In der Natur gibt es Materialien wie Kupfer oder Aluminium, die gute Wärmeleiter sind, jedoch haben Materialwissenschaften, Nanotechnologie und Ingenieurwesen die Entwicklung neuer Materialien mit guten antreibenden Eigenschaften ermöglicht.
Während ein wärmeleitendes Material wie Kupfer, das in der Natur vorkommt, eine Wärmeleitfähigkeit von 401 W / K m aufweist, wurden Kohlenstoffnanoröhrchen mit Wärmeleitfähigkeiten nahe 6600 W / K m beschrieben.
Die Wärmeleitfähigkeitswerte für verschiedene Materialien können der folgenden Tabelle entnommen werden:
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