열 전도체는 , 그 구조는 열을 쉽게 통과 할 수 있도록 인 물질이다. 모든 물질은 일정한 진동 운동을하는 원자와 분자로 구성되어 있으며, 열은 이러한 입자의 더 큰 교반으로 변환된다는 것을 기억해야합니다.
일부 재료는 내부 구성이 이러한 에너지 흐름을 촉진하기 때문에 다른 재료보다 열을 더 잘 전달합니다. 예를 들어 목재는 가열하는 데 시간이 오래 걸리기 때문에 열 전도체가 좋지 않습니다. 그러나 반면에 철, 구리 및 기타 금속은 입자가 매우 빠르게 운동 에너지를 획득한다는 것을 의미합니다.
컴퓨터 칩에 사용되는 열전달 그리스는 열 전도체는 좋지만 전기는 아닙니다. 출처 : Wikimedia Commons.
이것이 바로 금속이 냄비 나 프라이팬과 같은 주방 도구를 만드는 데 가장 선호되는 이유입니다. 그들은 빨리 가열되고 음식이 제대로 조리 될 수있을만큼 충분히 높은 온도에 도달합니다.
그러나 사용자의 손에 닿는 손잡이와 손잡이는 다른 단열재로 만들어져 있습니다. 이런 식으로 팬이 뜨거워도 다루기 쉽습니다.
지휘자의 유형
열을 전달하는 방식에 따라 재료는 다음과 같이 분류됩니다.
- 열전 도체 : 다이아몬드 및 구리, 철, 아연, 알루미늄 등의 금속. 일반적으로 좋은 전기 전도체는 또한 좋은 열 전도체입니다.
- 단열재 : 목재, 고무, 유리 섬유, 플라스틱, 종이, 양모, 애니메이션, 코르크, 폴리머 등이 좋은 예입니다. 가스도 좋은 전도체가 아닙니다.
재료의 열전도율
그들 각각이 열을 전도하는 방식을 본질적으로 특징 짓는 특성을 열전도율이라고합니다. 물질의 열전도율이 높을수록 열을 더 잘 전달합니다.
물질의 열전도도는 실험적으로 결정됩니다. SI 국제 단위계에서 열전도율은 와트 / (미터 x 켈빈) 또는 W / (mK) 단위로 측정됩니다. 다음과 같이 해석됩니다.
앵글로색슨 국가에서 사용되는 열전도율의 또 다른 단위는 BTUH / (ft.ºF)이며, 여기서 BTUH는 시간당 영국 열 단위를 나타냅니다.
끝 사이의 온도 차이가있을 때 고체를 통해 열이 흐릅니다. 출처 : Wikimedia Commons.
열전도도 값
다음은 자연에서 발견되고 산업에서 자주 사용되는 일부 요소 및 재료의 열전도율입니다.
그러나 여전히 실험 단계에있는 합성 화합물이 있으며, 그 열전도율은 테이블을 앞선 다이아몬드의 열전도율을 훨씬 능가합니다.
온도는 금속의 열전도도 값에서 결정적입니다. 온도가 증가하면 열전도도도 증가합니다 (전기 전도도는 감소하지만). 비금속의 경우 열전도율은 넓은 온도 범위에서 거의 일정합니다.
표의 값은 25ºC 및 1 기압에서 지정됩니다.
열적 특성을 위해 재료를 선택할 때 열에 의해 팽창한다는 점을 고려해야합니다. 이 용량은 열팽창 계수로 제공됩니다.
주요 열 전도체
다이아몬드
다이아몬드는 자연에서 최고의 열전 도체입니다. 출처 : Wikimedia Commons를 통한 Robert Lavinsky.
구리 및 기타 금속보다 훨씬 우수한 실온에서 최고의 열 전도체입니다. 전기 절연체 인 다이아몬드에서 열은 전도 전자를 통해 흐르지 않고 고도로 조직화 된 결정 구조에서 진동의 전파를 통해 흐릅니다. 이러한 진동을 포논이라고합니다.
또한 열팽창 계수가 낮아 가열시 치수가 원래 치수에 가깝게 유지됩니다. 전기를 전도하지 않는 좋은 열전도 체가 필요한 경우 다이아몬드가 최선의 선택입니다.
결과적으로 컴퓨터 및 기타 전자 장치의 회로에서 발생하는 열을 제거하는 데 널리 사용됩니다. 그러나 이것은 매우 비싸다는 큰 단점이 있습니다. 합성 다이아몬드가 있지만 만들기가 쉽지 않고 가격도 비쌉니다.
은
은화
광택, 색상 및 가단성으로 인해 장식용으로 높이 평가되는 금속입니다. 산화에 강하며 모든 금속 중에서 열전도도가 가장 높고 전기 전도도가 뛰어납니다.
이러한 이유로이 제품은 산업 분야에서 단독으로 또는 니켈 및 팔라듐과 같은 다른 원소와의 합금으로 여러 용도로 사용됩니다.
순은을 사용하여 인쇄 회로, 고온 초전도 케이블을 만들고 전자 제품에 사용되는 도체를 코팅하고 전기 접점을 만들기 위해 합금에 사용합니다.
상대적으로 희소하고 비싸다는 단점이 있지만 이러한 응용 분야의 고유 한 물리적 특성 조합은 매우 유연하고 길이가 좋은 도체를 얻을 수 있기 때문에 탁월한 대안이됩니다.
구리
구리선
쉽게 부식되지 않고 녹는 점이 상당히 높아 열에 노출 되어도 쉽게 녹지 않기 때문에 좋은 열전도율이 필요한 경우 가장 많이 사용되는 금속 중 하나입니다.
다른 장점은 자성이 아니라 연성입니다. 구리는 재활용이 가능하며은보다 훨씬 저렴합니다. 그러나 열팽창 계수가 높기 때문에 가열하면 치수가 크게 변합니다.
우수한 열적 특성으로 인해 예를 들어 강철로 덮인 구리 냄비와 같은 주방 용품에 널리 사용됩니다. 또한 온수 탱크, 중앙 난방 시스템, 자동차 라디에이터에서 열교환기를 제조하고 전자 장치의 열을 발산합니다.
금
프리 히스패닉 골드 마스크
그것은 귀금속 부분의 우수성이며 인류 역사에서 우세한 위치를 차지합니다. 이 특별한 의미와는 별도로 금은 가단성이 있고 저항력이 있으며 열과 전기의 우수한 전도체입니다.
금은 부식되지 않기 때문에 고체 전자 부품에서 작은 전류를 전달하는 데 사용됩니다. 이러한 전류는 매우 작아서 아주 작은 부식 신호에서도 쉽게 차단 될 수 있습니다. 이것이 바로 금이 신뢰할 수있는 전자 부품을 보장하는 이유입니다.
또한 헤드폰 커넥터, 접점, 릴레이 및 패치 케이블을 제조하는 데 사용됩니다. 스마트 폰, 계산기, 랩톱 및 데스크톱, TV와 같은 장치에는 소량의 금이 포함되어 있습니다.
에어컨 공간을위한 특수 유리에는 또한 분산 된 금이 포함되어있어 외부의 태양 복사를 반사하여 매우 더울 때 내부의 신선함을 유지하는 데 도움이됩니다. 같은 방식으로 겨울철에 건물 내부의 열을 유지하는 데 도움이됩니다.
리튬
리튬 이온 배터리. 저자 : ち ゅ ら さ ん. Lithium_Battery * 촬영 일 2005 년 8 월 * 촬영가 Aney. 출처 : Wikimedia Commons.
매우 반응성이 높지만 쉽게 부식되지만 모든 금속 중에서 가장 가볍습니다. 또한 가연성이 높기 때문에주의해서 다루어야합니다. 이로 인해 풍부하지만 자유 상태가 아닌 화합물에서 발견되기 때문에 일반적으로 전 해법으로 분리해야합니다.
열전도율은 금과 비슷하지만 이보다 훨씬 저렴합니다. 탄산 리튬은 내열성 유리 및 세라믹 제조에 사용되는 화합물입니다.
리튬의 또 다른 널리 사용되는 용도는 금속 리튬을 추출하는 데 염화 리튬이 사용되는 오래 지속되는 경량 배터리의 제조입니다. 알루미늄 가공에 추가되어 전기 전도성을 높이고 작동 온도를 낮 춥니 다.
알류미늄
알루미늄 금속 버킷. 출처 : Carsten Niehaus
가볍고 저렴하며 저항력이 높고 작업하기 쉬운이 금속은 에어컨 및 히터와 같은 에어컨 장비의 열교환기를 만드는 데 사용되는 주요 재료 중 하나입니다.
알루미늄 식기는 국내 및 산업적으로 전 세계 주방에서 광범위하게 사용됩니다.
냄비, 팬, 베이킹 시트와 같은 알루미늄 도구는 매우 효율적입니다. 그들은 음식의 풍미를 바꾸지 않으며 요리 할 때 열이 빠르고 고르게 퍼지도록합니다.
그럼에도 불구하고 알루미늄 냄비와 팬은 스테인리스 스틸로 대체되어 열전 도체만큼 좋지 않습니다. 이것은 스테인리스 스틸이 토마토 소스와 같은 강한 산과 반응하지 않기 때문입니다.
그렇기 때문에 일부는 제산제, 활석, 탈취제 및 기타 많은 제품에 존재하는 알루미늄과 퇴행성 질환의 출현과 관련이 있기 때문에 알루미늄이 식품에 들어가는 것을 방지하기 위해 강철 도구에 토마토 소스를 만드는 것이 바람직합니다. 대부분의 전문가와 FDA는이 가설을 거부합니다.
전경에있는 알루미늄 냄비. 출처 : Pixabay.
양극 산화 처리 된 알루미늄으로 만든 조리기구는 알루미늄 입자를 방출 할 위험이 없으며 원칙적으로 더 안전하게 사용할 수 있습니다.
청동
이 고대 종의 청동은 장식용 또는 종교적 목적으로 금속의 유용성을 보여줍니다. 출처 : Pxhere.
청동은 주로 구리와 주석의 합금이며 다른 금속은 그보다 덜합니다. 인류 역사상 고대부터 존재 해 왔습니다.
사람들이이 합금의 특성을 발견하고 사용하기 시작한시기 인 선사 시대를 청동기 시대로 명명하는 것은 매우 중요합니다.
청동은 부식에 강하고 작업하기 쉽습니다. 처음에는 다양한 도구, 도구, 보석류, 예술품 (예 : 조각품) 및 무기를 만들고 동전을 주조하는 데 사용되었습니다. 오늘날에도 여전히 파이프, 기계 부품 및 악기를 만드는 데 사용됩니다.
아연
산화 아연으로 시계 유리. 출처 : Adam Rędzikowski
녹는 점이 낮지 만 작업하기 쉬운 매우 가단하고 연성이있는 청백색 금속입니다. 주로 합금에 사용되는 고대부터 알려져 왔습니다.
현재 강철을 아연 도금하여 부식으로부터 보호하는 데 사용됩니다. 또한 배터리, 안료를 제조하고 건설 산업을위한 특수 아연 시트를 제조합니다.
철
자석에 철 파일링. 출처 : Commons Wikimedia를 통한 Aney.
철은 역사적 중요성을 지닌 또 다른 금속입니다. 청동과 마찬가지로 철은 위대한 기술 발전이 일어난 선사 시대의 단계 인 철기 시대와 연결되어 있습니다.
오늘날 주철은 도구, 도구, 건축 및 자동차 부품 제조용 재료를 만들기위한 많은 응용 분야를 계속해서 가지고 있습니다.
철은 우리가 본 것처럼 매우 좋은 열 전도체입니다. 철제 물체는 열을 잘 분산시키고 오랫동안 보관합니다. 또한 녹는 점이 높아 고온에 견딜 수 있으므로 산업 및 가정용 모든 유형의 오븐 제조에 유용합니다.
참고 문헌
- CK-12. 열 전도체 및 절연체. 출처 : ck12.org.
- 구리 : 특성 및 응용. 출처 : copperalliance.org.
- 에 푼다. 커먼즈 고체 물질의 속성. efunda.com에서 복구
- Hill, D. 주철의 열적 특성. 출처 : ehow.com.
- King, H. 금의 많은 용도. 출처 : geology.com.
- 리튬. 출처 : gob.mx.
- 재창조 물리학. 열 전달. 출처 : fisicarecreativa.com.
- Wikipedia. 열전도율 목록. 출처 : es.wikipedia.org.