Cosa sono i materiali per la conduzione del calore?

il materiali termoconduttori 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 loro processi.

Quelli materiali che non sono buoni conduttori di calore sono noti come isolanti. Tra i materiali isolanti più comunemente utilizzati 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 che conducono al calore e all'elettricità sono, tra gli altri, alluminio, rame e argento.

Diversi materiali e le loro rispettive proprietà di conduzione del calore possono essere trovati in manuali di chimica che riassumono i risultati di guida sperimentale 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 agli shock 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.

Diversi materiali hanno diverse strutture molecolari, 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 termoconduttore come il rame, trovato in natura, ha una conduttività termica di 401 W / K m, sono stati riportati 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:

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