Lämpöeriste vs lämpöjohdin
Lämpöeristeet ja lämpöjohtimet voidaan pitää kahdena yksinkertaisena materiaaliluokituksena. Lämmöneristys ja lämmönjohtavuus ovat erittäin tärkeitä aiheita lämmön ja termodynamiikan alalla. Näillä konsepteilla on v altava rooli avaruustutkimuksen, teollisuuden, koneiden, moottorimekaniikan, sähkötekniikan, elektroniikkalaitteiden valmistuksen, rakennussuunnittelun ja arkkitehtuurin sekä jopa ruoanlaiton aloilla. Lämmönjohtavuuden ja lämmöneristyksen hyvä ymmärtäminen on elintärkeää näiden alojen hyvän käsityksen saamiseksi. Tässä artikkelissa keskustelemme siitä, mitä lämmönjohtavuus ja lämmöneristys ovat, mitä lämmönjohtimet ja lämmöneristeet ovat, mitkä ovat niiden yhtäläisyydet, mitkä ovat näiden materiaalien käytännön sovellukset ja lopuksi niiden erot.
Lämpöjohtimet
Ymmärtääksemme, mikä lämmönjohdin on, meidän on ensin ymmärrettävä, mitä lämmönjohtavuus on. Lämmönjohtavuus on prosessi, jossa lämpöenergiaa (lämpöä) siirretään paikasta toiseen lämpötilagradientin vuoksi. Lämpöenergian siirtoa varten näiden kahden pisteen välillä on oltava lämpötilagradientti. Energiaa siirretään, kunnes lämpötilat ovat samat (eli lämpötilagradientti on nolla). Lämmönjohdin on materiaali, joka antaisi hyvän lämpöenergian siirtonopeuden minkä tahansa lämpötilagradientin vuoksi. Teoriassa täydellinen lämmönjohdin mahdollistaa lämmönsiirron jopa nollalämpötilagradientissa ja lämpötasapainoon kuluva aika olisi nolla. Mutta täydellisiä lämmönjohtimia ei ole olemassa. Yleensä metallit ovat hyviä lämmönjohtimia, kun taas muovit ja polymeerit eivät ole. Mutta aina on poikkeuksia. Auton jäähdytin koostuu hyvistä lämmönjohtimista. Näin maksimoi energian tuotto ja moottori pysyy viileänä. Keittoastia on valmistettu lämpöjohtimista, jotta kypsennettyyn esineeseen saadaan mahdollisimman paljon energiaa. Elektronisissa ja sähkölaitteissa suuren tehon omaavat komponentit on suojattu jäähdytyselementillä, joka imee komponentista tulevan lämmön ja vapauttaa sen ilmaan.
Lämpöeristeet
Täydellinen lämmöneriste on materiaali, joka ei salli lämpöenergian siirtymistä lämpötilagradientin vuoksi. Täydellinen lämpöeriste vaatisi äärettömän ajan päästäkseen lämpötasapainoon. Mutta käytännössä lämpöeriste mahdollistaa aina lämmönsiirron, mutta mitättömällä nopeudella. Useimmat muovit ja polymeerit ovat hyviä lämmöneristeitä. Lämmöneristyssovelluksia on monia. Auton matkustamo on pääosin lämpöeristetty, jotta vältetään lämpö ulkopuolelta ja moottorin lämpö sisäpuolelta. Avaruussukkulan vatsaan on asennettu erityisiä lämmöneristystiilejä suojaamaan sisätilaa lämpenemiseltä paluumatkan aikana. Lämpöeristetty rakennus voi olla erittäin hyödyllinen kustannusten alentamisen kann alta, koska se kuluttaa käytännössä nollaenergiaa rakennuksen viileänä tai kuumana pitämiseen.
|
Mitä eroa on lämpöeristeellä ja johtimella? • Lämmöneristimet eivät siirrä energiaa, mutta lämpöjohtimet siirtävät. • Lämmöneristimet koostuvat enimmäkseen suurista molekyyliketjuista, jotka eivät pysty värähtelemään lämpöenergian vuoksi, mutta suurin osa lämpöjohtimista on valmistettu yksittäisistä atomeista tai hilan muotoisista yhdisteistä, jotka pystyvät värähtelemään. |
Aiheeseen liittyvä:
Ero sähköjohtimen ja eristeen välillä
