個人は、アイテムを加熱するための調理器具や、温かいアイテムを温かく保ち、冷たいアイテムを冷たく保つための断熱容器など、熱伝導率が異なるアイテムを作成します。原子仮説によれば、固体、液体、気体はすべて「原子」と呼ばれる小さな粒子で構成されています。
材料の 1 つのコンポーネントが加熱されると、伝導が発生する可能性があります。このセクションの原子はより速い速度で振動するため、隣接する原子と衝突する傾向があります。衝突により、これらの原子もより速く移動し、その過程で熱エネルギーがそれらに伝達されます。その結果、エネルギーはこのように固体を通過します。ご存知のように、空気は熱伝導率が低いです。
熱伝導は、熱エネルギー伝達の 3 つの基本モード (他の 2 つは対流と放射) の 1 つであり、事実上すべてのプロセス熱伝達手順に関与しています (対流と放射は他の 2 つです)。たとえば、市販の熱交換装置は、温度差が異なる 2 つの流体を分離する固体壁 (通常はチューブ壁) を介して熱を伝導します。それとは別に、熱伝導の基本式から導き出される熱抵抗の考え方は、産業機器の設計および操作で発生する問題の分析に頻繁に使用されます。通常のプロセス エンジニアリングの問題の多くは、熱伝導方程式の他の単純な解と同様に、長方形、円筒形、球形のジオメトリの熱伝導方程式の単純な解を使用して、許容できる精度で処理できます。
最も熱伝導率が高いのは?
給湯器や調理器具など、現代の機器の大部分が適切に機能するには、良好な熱伝導率が必要です。このため、それらの大部分はさまざまな種類の金属でできています。対照的に、合金などの特定の金属は他の金属よりも効率的に熱を伝達するため、これらの電化製品が要件に応じて効果的に機能するのに役立つ場合があります。
伝熱科学における伝導とは何ですか?また、その仕組みは?
熱は、伝導、対流、および放射熱伝達の 3 つの輸送モードによってのみ輸送されます。伝導はおそらく最も頻繁に発生するものであり、自然界では定期的に発生しています。簡単に言えば、物理的な接触によってある物体から別の物体に熱が伝わることです。窓ガラスに手を当てたり、活性要素に水を入れた鍋を置いたり、火の中に鉄を入れたりすると、それが起こります。
温度勾配は、特定の空間内の特定の位置で温度が変化する方向と速度を表す物理量です。その結果、寒さは熱エネルギーの欠如に過ぎないため、温度は常に最も熱い源から最も冷たい源へ移動します。物体間の移動は、物体間の温度差が小さくなるまで続き、その時点で熱平衡と呼ばれる状態に達します。
熱伝導のプロセスは、温度勾配、関与する材料の断面積、熱がたどる経路の長さ、およびプロセスに関与する材料の品質という 4 つの基本的な要因によって支配されます。
ルートの断面と長さは、その他の重要な考慮事項です。移動に関与する物質のサイズが大きいほど、それを温めるのに必要な熱量が高くなります。さらに、外気にさらされる表面積が大きいほど、建物からの熱損失のリスクが高くなります。熱エネルギーの損失を最小限に抑えるには、断面積が小さく、短い物体を使用するのが最も効果的な方法です。
最高の熱伝導体
ステンレス鋼
ステンレス鋼は、その耐熱性と耐食性から、蒸気タービンやガスタービンなどの発電所に使用されています。建築物の下では、ステンレス鋼のクラッディングは高温に長時間耐えることができるため、直射日光の下でも構造物を涼しく保つことができます。
アルミニウム
アルミニウムは銅よりも熱伝導率がわずかに低いですが、軽量で安価であるため、多くの用途で費用対効果が高く、加工しやすい材料です。空気中に伸びるアルミ製のフィンを備えた小型のヒートシンクは、たとえば、LED やレーザー ダイオードなどのマイクロエレクトロニクスで使用されます。受動的に、または強制気流対流または熱電冷却器の助けを借りて、電子機器によって生成された熱はチップからアルミニウム基板に伝達され、その後周囲の環境に伝達されます。
銅
銅は非常に高い熱伝導率を持ち、すべての金属の中で熱を伝達するのに最適な金属である銀よりもはるかに安価で入手しやすい.銅の耐食性と生物付着に対する耐性は、太陽熱温水器、ガス給湯器、産業用熱交換器、冷蔵庫、エアコン、ヒートポンプでの使用に適した材料です。
結論
伝導は、物理的な接触を介してあるアイテムから別のアイテムに熱が移動することとして定義されます。物を加熱すると、その中の分子が震え、動き始めます。それらはまた、振動して隣人を動かし、振動する分子の数が多いほど、発生する熱伝達の量が大きくなります。熱伝導率は、熱を伝導する能力を評価する金属の特性です。これらの特性はさまざまな種類の金属で異なり、高い動作温度が日常的に発生する状況では特に考慮する必要があります。給湯器や調理器具など、現代の機器の大部分が適切に機能するには、良好な熱伝導率が必要です。このため、それらの大部分はさまざまな種類の金属でできています。
