Izolator termiczny a przewodnik termiczny
Izolatory termiczne i przewodniki termiczne można traktować jako dwie proste klasyfikacje materiałów. Izolacja cieplna i przewodnictwo cieplne to bardzo ważne tematy, jeśli chodzi o ciepło i termodynamikę. Koncepcje te odgrywają ogromną rolę w dziedzinie eksploracji kosmosu, przemysłu, maszyn, mechaniki silników, elektrotechniki, produkcji sprzętu elektronicznego, projektowania budynków i architektury, a nawet gotowania. Aby uzyskać dobre rozeznanie w tych dziedzinach, niezbędna jest dobra znajomość przewodności cieplnej i izolacji termicznej. W tym artykule omówimy czym jest przewodność cieplna i izolacja cieplna, czym są przewodniki cieplne i izolatory cieplne, jakie są ich podobieństwa, jakie są praktyczne zastosowania tych materiałów i wreszcie ich różnice.
Przewody cieplne
Aby zrozumieć, czym jest przewodnik ciepła, musimy najpierw zrozumieć, czym jest przewodnictwo cieplne. Przewodnictwo cieplne to proces przenoszenia energii cieplnej (ciepła) z jednego miejsca do drugiego w wyniku gradientu temperatury. W przypadku transferu energii cieplnej między dwoma punktami musi istnieć gradient temperatury. Przenoszenie energii odbywa się do momentu wyrównania temperatur (tj. gradient temperatury wynosi zero). Przewodnik termiczny to materiał, który zapewnia dobrą szybkość wymiany energii cieplnej ze względu na dowolny gradient temperatury. Teoretycznie idealny przewodnik termiczny pozwoli na przenoszenie ciepła nawet przy zerowym gradiencie temperatury, a czas potrzebny do osiągnięcia równowagi termicznej byłby zerowy. Ale nie ma doskonałych przewodników ciepła. Zwykle metale są dobrymi przewodnikami ciepła, natomiast tworzywa sztuczne i polimery nie. Ale zawsze są wyjątki. Grzejnik samochodu składa się z dobrych przewodników ciepła. W ten sposób maksymalizując szybkość produkcji energii i utrzymując niską temperaturę silnika. Patelnia jest wykonana z przewodników termicznych, aby dostarczyć maksymalną energię do gotowanego przedmiotu. W urządzeniach elektronicznych i elektrycznych elementy o dużej mocy są chronione przez radiator, który pochłania ciepło z elementu i uwalnia je do powietrza.
Izolatory termiczne
Doskonały izolator termiczny to materiał, który nie pozwala na transfer energii cieplnej z powodu gradientu temperatury. Idealny izolator termiczny potrzebowałby nieskończonego czasu, aby dojść do równowagi termicznej. Ale w praktyce izolator termiczny zawsze pozwoli na wymianę ciepła, ale w znikomym tempie. Większość tworzyw sztucznych i polimerów to dobre izolatory termiczne. Zastosowań izolacji termicznej jest bardzo dużo. Przedział pasażerski samochodu jest w większości izolowany termicznie, aby uniknąć ciepła z zewnątrz i ciepła z silnika ogrzewającego wnętrze. Na brzuchu promu kosmicznego zamocowane są specjalne cegiełki termoizolacyjne, które chronią wnętrze przed nagrzewaniem w powrocie. Budynek, który jest izolowany termicznie, może być bardzo przydatny, jeśli chodzi o redukcję kosztów, ponieważ zużywa praktycznie zero energii na utrzymanie chłodu lub ciepła w budynku.
|
Jaka jest różnica między izolatorem termicznym a przewodnikiem? • Izolatory termiczne nie przenoszą energii, ale przewodniki termiczne tak. • Izolatory termiczne składają się głównie z dużych łańcuchów cząsteczek, które nie są w stanie drgać z powodu energii cieplnej, ale większość przewodników termicznych składa się z pojedynczych atomów lub związków w kształcie sieci, które mogą drgać. |
Powiązany temat:
Różnica między przewodem elektrycznym a izolatorem
