Toplotni izolator v primerjavi s toplotnim vodnikom
Toplotni izolatorji in toplotni vodniki lahko štejemo za dve enostavni klasifikaciji materialov. Toplotna izolacija in toplotna prevodnost sta zelo pomembni temi na področju toplote in termodinamike. Ti koncepti igrajo veliko vlogo na področju raziskovanja vesolja, industrije, strojev, motorne mehanike, elektrotehnike, proizvodnje elektronske opreme, oblikovanja stavb in arhitekture ter celo kuhanja. Za dobro razumevanje teh področij je nujno dobro razumeti toplotno prevodnost in toplotno izolacijo. V tem članku bomo razpravljali o tem, kaj sta toplotna prevodnost in toplotna izolacija, kaj so toplotni vodniki in toplotni izolatorji, kakšne so njihove podobnosti, kakšne so praktične uporabe teh materialov in na koncu njihove razlike.
Toplotni vodniki
Da bi razumeli, kaj je toplotni vodnik, moramo najprej razumeti, kaj je toplotna prevodnost. Toplotna prevodnost je postopek prenosa toplotne energije (toplote) z enega kraja na drugega zaradi temperaturnega gradienta. Za prenos toplotne energije mora obstajati temperaturni gradient med obema točkama. Prenos energije se izvaja, dokler temperature niso enake (tj. Temperaturni gradient je nič). Toplotni vodnik je material, ki bi zaradi katerega koli temperaturnega gradienta dobil dobro hitrost prenosa toplotne energije. Teoretično popoln toplotni vodnik omogoča prenos toplote tudi pri ničelnem temperaturnem gradientu in čas, potreben za toplotno ravnovesje, bi bil enak nič. Toda popolnih toplotnih vodnikov ni. Običajno so kovine dobri toplotni prevodniki, plastika in polimeri pa ne. A vedno obstajajo izjeme. Radiator avtomobila je sestavljen iz dobrih toplotnih vodnikov. S tem maksimiziramo stopnjo izhodne energije in ohranjamo hladen motor. Kuhalna posoda je narejena iz toplotnih vodnikov, ki dovajajo največ energije do predmeta, ki ga kuhamo. V elektronskih in električnih napravah so komponente z visoko izhodno močjo zaščitene s hladilnikom, ki bo absorbiral toploto iz komponente in jo spuščal v zrak.ki bo absorbiral izhodno toploto komponente in jo spuščal v zrak.ki bo absorbiral izhodno toploto komponente in jo spuščal v zrak.
Toplotni izolatorji
Popoln toplotni izolator je material, ki zaradi kakršnega koli temperaturnega gradienta ne dopušča prenosa toplotne energije. Popoln toplotni izolator bi potreboval neskončen čas, da pride do toplotnega ravnovesja. Toda v praksi toplotni izolator vedno omogoča prenos toplote, vendar z zanemarljivo hitrostjo. Večina plastike in polimerov je dobra toplotna izolacija. Obstaja veliko aplikacij toplotne izolacije. Potniški prostor avtomobila je večinoma toplotno izoliran, da se izogne vročini od zunaj in toploti iz motorja, ki ogreva notranjost. Na trebuh vesoljskega plovila so nameščene posebne opečne izolacijske opeke, ki ščitijo notranjost pred ogrevanjem v vstopni točki. Stavba, ki je toplotno izolirana, je lahko zelo koristna pri zmanjšanju stroškov,ker uporablja skoraj nič energije, da ohranja zgradbo hladno ali toplo.
Kakšna je razlika med toplotnim izolatorjem in vodnikom?
• Toplotni izolatorji ne prenašajo energije, toplotni vodniki pa.
• Toplotni izolatorji so večinoma sestavljeni iz velikih verig molekul, ki zaradi toplotne energije ne morejo vibrirati, vendar je večina toplotnih vodnikov narejena iz enojnih atomov ali mrežastih spojin, ki lahko vibrirajo.
Sorodna tema:
Razlika med električnim vodnikom in izolatorjem
