Përçueshmëria termike e bakrit është dy anët e së njëjtës monedhë. Dendësia e hekurit Fe, kapaciteti specifik i nxehtësisë, përçueshmëria termike dhe vetitë e tjera të tij

Përçueshmëria termike është një sasi fizike që përcakton aftësinë e materialeve për të përcjellë nxehtësinë. Me fjalë të tjera, përçueshmëria termike është aftësia e substancave për të transferuar energjinë kinetike të atomeve dhe molekulave në substanca të tjera që janë në kontakt të drejtpërdrejtë me to. Në SI, kjo vlerë matet në W/(K*m) (Watt për metër Kelvin), që është ekuivalente me J/(s*m*K) (Jule për sekondë Kelvin meter).

Koncepti i përçueshmërisë termike

Është një sasi fizike intensive, domethënë një sasi që përshkruan një veti të materies që nuk varet nga sasia e kësaj të fundit. Sasi intensive janë edhe temperatura, presioni, përçueshmëria elektrike, domethënë këto karakteristika janë të njëjta në çdo pikë të së njëjtës substancë. Një grup tjetër i sasive fizike janë të gjera, të cilat përcaktohen nga sasia e materies, për shembull, masa, vëllimi, energjia dhe të tjera.

Vlera e kundërt për përçueshmërinë termike është rezistenca termike, e cila pasqyron aftësinë e një materiali për të parandaluar transferimin e nxehtësisë që kalon përmes tij. Për një material izotropik, domethënë një material, vetitë e të cilit janë të njëjta në të gjitha drejtimet hapësinore, përçueshmëria termike është një sasi skalare dhe përcaktohet si raporti i fluksit të nxehtësisë përmes një njësie sipërfaqe për njësi të kohës me gradientin e temperaturës. Kështu, një përçueshmëri termike prej një vat për metër-Kelvin do të thotë që energjia termike e një Xhaul transferohet përmes materialit:

• në një sekondë;
• përmes një sipërfaqe prej një metër katror;
• në një distancë prej një metër;
• kur diferenca e temperaturës ndërmjet sipërfaqeve që janë një metër larg njëra-tjetrës në një material është një Kelvin.

Është e qartë se sa më e lartë të jetë vlera e përçueshmërisë termike, aq më mirë materiali përçon nxehtësinë dhe anasjelltas. Për shembull, vlera e kësaj vlere për bakrin është 380 W / (m * K), dhe ky metal transferon nxehtësinë 10,000 herë më mirë se poliuretani, përçueshmëria termike e të cilit është 0,035 W / (m * K).

Transferimi i nxehtësisë në nivel molekular

Kur lënda nxehet, energjia mesatare kinetike e grimcave përbërëse të saj rritet, domethënë rritet niveli i çrregullimit, atomet dhe molekulat fillojnë të lëkunden më intensivisht dhe me amplitudë më të madhe rreth pozicioneve të tyre të ekuilibrit në material. Transferimi i nxehtësisë, i cili në nivelin makroskopik mund të përshkruhet me ligjin Furier, në nivelin molekular është shkëmbimi i energjisë kinetike midis grimcave (atomeve dhe molekulave) të një lënde, pa transferuar këtë të fundit.

Ky shpjegim i mekanizmit të përcjelljes së nxehtësisë në nivel molekular e dallon atë nga mekanizmi i konvekcionit termik, në të cilin transferimi i nxehtësisë ndodh për shkak të transferimit të materies. Të gjitha trupat e ngurtë kanë aftësinë për të përcjellë nxehtësinë, ndërsa konvekcioni termik është i mundur vetëm në lëngje dhe gazra. Në të vërtetë, trupat e ngurtë transferojnë nxehtësinë kryesisht për shkak të përçueshmërisë termike, ndërsa lëngjet dhe gazrat, nëse ka gradient të temperaturës në to, transferojnë nxehtësinë kryesisht për shkak të proceseve të konvekcionit.

Përçueshmëria termike e materialeve

Metalet kanë një aftësi të theksuar për të përcjellë nxehtësinë. Polimerët karakterizohen nga përçueshmëri e ulët termike, dhe disa prej tyre praktikisht nuk përcjellin nxehtësi, për shembull, tekstil me fije qelqi, materiale të tilla quhen izolues të nxehtësisë. Që të ekzistojë kjo ose ajo rrjedhë e nxehtësisë nëpër hapësirë, është e nevojshme të ketë një substancë në këtë hapësirë, prandaj, në hapësirën e hapur (hapësirë ​​boshe), përçueshmëria termike është zero.

Çdo material homogjen (homogjen) karakterizohet nga një koeficient i përçueshmërisë termike (i shënuar me shkronjën greke lambda), domethënë një vlerë që përcakton se sa nxehtësi duhet të transferohet në një sipërfaqe prej 1 m², në mënyrë që në një sekondë, duke kaluar nëpër një trashësi materiali prej një metër, temperatura në skajet e tij ndryshon për 1 K. Kjo veti është e natyrshme në çdo material dhe ndryshon në varësi të temperaturës së tij, kështu që ky koeficient zakonisht matet në temperaturën e dhomës (300 K) për të krahasuar karakteristikat e substancave të ndryshme.

Nëse materiali është heterogjen, për shembull, betoni i armuar, atëherë futet koncepti i një koeficienti të dobishëm të përçueshmërisë termike, i cili matet sipas koeficientëve të substancave homogjene që përbëjnë këtë material.

Tabela më poshtë tregon koeficientët e përçueshmërisë termike të disa metaleve dhe lidhjeve në W / (m * K) për një temperaturë prej 300 K (27 ° C):

• çeliku 47-58;
• alumini 237;
• bakri 372,1-385,2;
• bronzi 116-186;
• zink 106-140;
• titan 21,9;
• kallaj 64.0;
• plumbi 35.0;
• hekur 80,2;
• tunxh 81-116;
• ari 308,2;
• argjendi 406,1-418,7.

Tabela e mëposhtme jep të dhëna për trupat e ngurtë jo metalikë:

• fibër qelqi 0,03-0,07;
• xhami 0,6-1,0;
• asbest 0,04;
• pema 0,13;
• parafinë 0,21;
• tulla 0,80;
• diamant 2300.

Nga të dhënat e marra mund të shihet se përçueshmëria termike e metaleve është shumë më e lartë se ajo e jometaleve. Përjashtim bën diamanti, i cili ka një koeficient të transferimit të nxehtësisë pesë herë më të lartë se bakri. Kjo veti e diamantit është për shkak të lidhjeve të forta kovalente midis atomeve të karbonit që formojnë rrjetën e tij kristalore. Falë kësaj vetie, një person ndihet i ftohtë kur prek një diamant me buzët e tij. Aftësia e diamantit për të transferuar mirë energjinë termike përdoret në mikroelektronikë për të hequr nxehtësinë nga mikroqarqet. Dhe gjithashtu kjo pronë përdoret në pajisje speciale që ju lejojnë të dalloni një diamant të vërtetë nga një fals.

Në disa procese industriale, tentohet të rritet aftësia e transferimit të nxehtësisë, e cila arrihet ose me përcjellës të mirë ose duke rritur zonën e kontaktit midis përbërësve të strukturës. Shembuj të strukturave të tilla janë shkëmbyesit e nxehtësisë dhe shpërndarësit e nxehtësisë. Në raste të tjera, përkundrazi, ata përpiqen të zvogëlojnë përçueshmërinë termike, e cila arrihet përmes përdorimit të izolatorëve të nxehtësisë, zbrazëtirave në struktura dhe zvogëlimit të zonës së kontaktit të elementeve.

Koeficientët e transferimit të nxehtësisë së çeliqeve

Aftësia për të transferuar nxehtësinë për çeliqet varet nga dy faktorë kryesorë: përbërja dhe temperatura.

Me një rritje të përmbajtjes së karbonit, çeliqet e thjeshtë të karbonit zvogëlojnë gravitetin e tyre specifik, sipas të cilit aftësia e tyre për të transferuar nxehtësinë gjithashtu zvogëlohet nga 54 në 36 W / (m * K) me një ndryshim në përqindjen e karbonit në çelik nga 0,5 në 1,5 %.

Çeliqet inox përmbajnë krom (10% ose më shumë), i cili, së bashku me karbonin, formon karbide komplekse që parandalojnë oksidimin e materialit dhe gjithashtu rrit potencialin e elektrodës së metalit. Përçueshmëria termike e çelikut inox është e ulët në krahasim me çeliqet e tjerë dhe varion nga 15 në 30 W / (m * K) në varësi të përbërjes së tij. Çeliqet rezistente ndaj nxehtësisë krom-nikel kanë vlera edhe më të ulëta të këtij koeficienti (11-19 W / (m * K).

Një klasë tjetër janë çeliqet e galvanizuar me peshë specifike 7850 kg/m3, të cilët përftohen nga veshja e çelikut me hekur dhe zink. Meqenëse zinku e përcjell nxehtësinë më lehtë se hekuri, përçueshmëria termike e çelikut të galvanizuar do të jetë relativisht e lartë në krahasim me klasat e tjera të çelikut. Ai varion nga 47 në 58 W / (m * K).

Përçueshmëria termike e çelikut në temperatura të ndryshme, si rregull, nuk ndryshon shumë. Për shembull, koeficienti i përçueshmërisë termike të çelikut 20 zvogëlohet nga 86 në 30 W / (m * K) me një rritje të temperaturës nga temperatura e dhomës në 1200 ° C, dhe për klasën e çelikut 08X13, një rritje e temperaturës nga 100 në 900 ° C nuk e ndryshon koeficientin e përçueshmërisë termike (27-28 W/(m*K).

Faktorët që ndikojnë në sasinë fizike

Aftësia për të përcjellë nxehtësinë varet nga një sërë faktorësh, duke përfshirë temperaturën, strukturën dhe vetitë elektrike të substancës.

Temperatura e materialit

Efekti i temperaturës në aftësinë për të përcjellë nxehtësinë ndryshon për metalet dhe jometalet. Në metale, përçueshmëria shoqërohet kryesisht me elektrone të lira. Sipas ligjit Wiedemann-Franz, përçueshmëria termike e një metali është proporcionale me produktin e temperaturës absolute, të shprehur në Kelvin, dhe përçueshmërinë e tij elektrike. Në metalet e pastra, përçueshmëria elektrike zvogëlohet me rritjen e temperaturës, kështu që përçueshmëria termike mbetet afërsisht konstante. Në rastin e lidhjeve, përçueshmëria elektrike ndryshon pak me rritjen e temperaturës, kështu që përçueshmëria termike e lidhjeve rritet në raport me temperaturën.

Nga ana tjetër, transferimi i nxehtësisë në jometalet shoqërohet kryesisht me dridhjet e rrjetës dhe shkëmbimin e fononeve të rrjetës. Me përjashtim të kristaleve me cilësi të lartë dhe temperaturave të ulëta, rruga e fononit në grilë nuk zvogëlohet ndjeshëm në temperatura të larta, dhe për këtë arsye përçueshmëria termike mbetet konstante në të gjithë gamën e temperaturës, domethënë është e parëndësishme. Në temperaturat nën temperaturën Debye, aftësia e jometaleve për të përcjellë nxehtësinë, së bashku me kapacitetin e tyre të nxehtësisë, zvogëlohet shumë.

Tranzicionet dhe struktura e fazave

Kur një material përjeton një kalim fazor të rendit të parë, si p.sh. nga një e ngurtë në një lëng ose nga një lëng në një gaz, përçueshmëria e tij termike mund të ndryshojë. Një shembull i mrekullueshëm i një ndryshimi të tillë është ndryshimi në këtë sasi fizike për akullin (2,18 W/(m*K) dhe ujin (0,90 W/(m*K).

Ndryshimet në strukturën kristalore të materialeve ndikojnë gjithashtu në përçueshmërinë termike, e cila shpjegohet me vetitë anizotropike të modifikimeve të ndryshme alotropike të një substance me të njëjtën përbërje. Anizotropia ndikon në intensitetin e ndryshëm të shpërndarjes së fononeve të rrjetës, bartësit kryesorë të nxehtësisë në jometalet dhe në drejtime të ndryshme në kristal. Këtu, një shembull i mrekullueshëm është safiri, përçueshmëria e të cilit varion nga 32 në 35 W/(m*K) në varësi të drejtimit.

Përçueshmëria elektrike

Përçueshmëria termike në metale ndryshon së bashku me përçueshmërinë elektrike sipas ligjit Wiedemann-Franz. Kjo për faktin se elektronet e valencës, duke lëvizur lirshëm përgjatë rrjetës kristalore të metalit, mbajnë jo vetëm energji elektrike, por edhe energji termike. Për materialet e tjera, korrelacioni midis këtyre llojeve të përcjellshmërisë nuk është i theksuar, për shkak të kontributit të parëndësishëm të komponentit elektronik në përçueshmërinë termike (në jometalet, fononet e rrjetës luajnë rolin kryesor në mekanizmin e transferimit të nxehtësisë).

procesi i konvekcionit

Ajri dhe gazrat e tjerë janë përgjithësisht izolues të mirë termik në mungesë të konvekcionit. Funksionimi i shumë materialeve izoluese të nxehtësisë që përmbajnë një numër të madh zbrazëtish dhe poresh të vogla bazohet në këtë parim. Kjo strukturë nuk lejon që konveksioni të përhapet në distanca të gjata. Shembuj të materialeve të tilla të prodhuara nga njeriu janë polistireni dhe aeroxheli silicid. Në natyrë, izolues të tillë të nxehtësisë si lëkura e kafshëve dhe pendët e zogjve punojnë në të njëjtin parim.

Gazrat e lehta, si hidrogjeni dhe xheli, kanë vlera të larta të përçueshmërisë termike, ndërsa gazrat e rëndë, si argoni, ksenoni dhe radoni, janë përçues të dobët të nxehtësisë. Për shembull, argoni, një gaz inert që është më i rëndë se ajri, përdoret shpesh si një mbushës gazi izolues në dritaret e dyfishta dhe llambat e lehta. Përjashtim bën heksafluoridi i squfurit (SF6), i cili është një gaz i rëndë dhe ka një përçueshmëri termike relativisht të lartë për shkak të kapacitetit të tij të lartë të nxehtësisë.

Metalet kanë një numër të madh karakteristikash që përcaktojnë performancën e tyre dhe mundësinë e përdorimit të tyre në prodhimin e produkteve të caktuara. Një karakteristikë e rëndësishme e të gjitha materialeve mund të quhet përçueshmëri termike. Ky tregues përcakton aftësinë e një trupi material për të transferuar energji termike. Tabela e përçueshmërisë termike të metaleve gjendet në libra të ndryshëm referimi, mund të varet nga karakteristikat e tyre të ndryshme. Një shembull është fakti që mekanizmi i transferimit të energjisë termike varet kryesisht nga gjendja e grumbullimit të substancës.

Çfarë përcakton përçueshmërinë termike

Duke marrë parasysh përçueshmërinë termike të metaleve dhe lidhjeve (tabela është krijuar jo vetëm për metalet, por edhe për materialet e tjera), duhet të kihet parasysh se treguesi më i rëndësishëm është koeficienti i përçueshmërisë termike. Varet nga pikat e mëposhtme:

Në tabelat për disa metale dhe lidhje, përçueshmëria termike tregohet tashmë në fazën e lëngshme.

Sot, praktikisht mos e matni treguesin në fjalë. Kjo për faktin se koeficienti i përçueshmërisë termike mbetet praktikisht i pandryshuar me një ndryshim të parëndësishëm në përbërjen kimike. Të dhënat tabelare përdoren në projektim dhe në llogaritjet e tjera.

Koncepti i përçueshmërisë termike

Për të përcaktuar vlerën në shqyrtim, përdoret simboli λ - sasia e nxehtësisë që transferohet për njësi të kohës përmes një njësie të sipërfaqes në kohën e rritjes së temperaturës. Kjo vlerë përdoret në llogaritje të ndryshme.

Përshkrimi i vetive të përçueshmërisë termike të shumë metaleve kryhet sipas formulës k = 2,5·10−8σT. Kjo formulë merr parasysh:

1. Temperatura e matur në Kelvin.
2. Indeksi i përçueshmërisë.

Ky raport është më i përshtatshëm për përcaktimin e vetive të përcjellësve në momentin e funksionimit kur nxehen, por kohët e fundit është përdorur për të matur shkallën e përçueshmërisë së energjisë termike.

Gjysmëpërçuesit dhe izolatorët kanë vlera më të ulëta të përçueshmërisë termike për shkak të strukturat e rrjetës së tyre kristalore.

Kur merret parasysh

Kur merren parasysh vetitë e ndryshme të materialeve, shpesh i kushtohet vëmendje përçueshmërisë termike. Ky tregues është i rëndësishëm në rastet e mëposhtme:

Si përfundim, vërejmë se para zhvillimit të teorisë molekulare-kinetike, ishte zakon të konsiderohej transferimi i energjisë termike si një shenjë e tejmbushjes së kalorive hipotetike. Ardhja e pajisjeve moderne bëri të mundur studimin e strukturës së materialeve dhe studimin e sjelljes së grimcave kur ekspozohen ndaj temperaturave të larta. Transferimi i energjisë ndodh për shkak të lëvizjes së shpejtë të molekulave që fillojnë të përplasen, dhe vë në lëvizje molekulat e tjera që janë në gjendje të qetë.

Në shumë degë të industrisë moderne, një material si bakri përdoret shumë gjerësisht. Përçueshmëria elektrike e këtij metali është shumë e lartë. Kjo shpjegon përshtatshmërinë e aplikimit të tij kryesisht në inxhinierinë elektrike. Bakri bën përçues me karakteristika të shkëlqyera të performancës. Sigurisht, ky metal përdoret jo vetëm në inxhinierinë elektrike, por edhe në industri të tjera. Kërkesa e tij shpjegohet, ndër të tjera, me cilësitë e tij si rezistenca ndaj dëmtimit nga korrozioni në një sërë mjedisesh agresive, refraktariteti, duktiliteti, etj.

Referencë historike

Bakri është një metal i njohur për njeriun që nga kohërat e lashta. Njohja e hershme e njerëzve me këtë material shpjegohet kryesisht nga shpërndarja e tij e gjerë në natyrë në formën e copave. Shumë shkencëtarë besojnë se ishte bakri që ishte metali i parë i gjetur nga njeriu nga përbërjet e oksigjenit. Një herë e një kohë, shkëmbinjtë thjesht nxeheshin në zjarr dhe ftoheshin ashpër, si rezultat i së cilës ata plasheshin. Më vonë, rikuperimi i bakrit filloi të kryhet në zjarre me shtimin e qymyrit dhe fryrjen me shakull. Përmirësimi i kësaj metode solli përfundimisht krijimin.Edhe më vonë ky metal filloi të përftohej nga shkrirja oksiduese e xeheve.

Bakri: përçueshmëria elektrike e materialit

Në pushim, të gjitha elektronet e lira të çdo metali rrotullohen rreth bërthamës. Kur lidhet një burim i jashtëm ndikimi, ato rreshtohen në një sekuencë të caktuar dhe bëhen bartës të rrymës. Shkalla e aftësisë së një metali për ta kaluar këtë të fundit përmes vetvetes quhet përçueshmëri elektrike. Njësia e matjes së saj në SI ndërkombëtare është siemens, e përcaktuar si 1 cm = 1 ohm -1.

Përçueshmëria elektrike e bakrit është shumë e lartë. Sipas këtij treguesi, ai tejkalon të gjitha metalet bazë të njohura sot. Vetëm argjendi kalon rrymë më mirë se ai. Indeksi i përçueshmërisë elektrike të bakrit është 57x104 cm -1 në një temperaturë prej +20 °C. Për shkak të kësaj veçorie, ky metal është aktualisht përçuesi më i zakonshëm nga të gjithë që përdoren për qëllime industriale dhe shtëpiake.

Bakri i reziston në mënyrë të përkryer të përhershme dhe gjithashtu dallohet nga besueshmëria dhe qëndrueshmëria. Ndër të tjera, ky metal karakterizohet edhe nga një pikë e lartë shkrirjeje (1083,4 ° C). Dhe kjo, nga ana tjetër, lejon që bakri të punojë për një kohë të gjatë në një gjendje të nxehtë. Për sa i përket përhapjes si përcjellës i rrymës, vetëm alumini mund të konkurrojë me këtë metal.

Ndikimi i papastërtive në përçueshmërinë elektrike të bakrit

Natyrisht, në kohën tonë, për të shkrirë këtë metal të kuq përdoren teknika shumë më të avancuara sesa në antikitet. Megjithatë, edhe sot është pothuajse e pamundur të merret Cu plotësisht i pastër. Ka gjithmonë lloje të ndryshme të papastërtive në bakër. Mund të jetë, për shembull, silic, hekur ose berilium. Ndërkohë, sa më shumë papastërti në bakër, aq më e ulët është përçueshmëria e tij elektrike. Për prodhimin e telave, për shembull, vetëm metali mjaft i pastër është i përshtatshëm. Sipas rregulloreve, për këtë mund të përdoret bakri me një sasi papastërtie jo më të madhe se 0.1%.

Shumë shpesh ky metal përmban një përqindje të caktuar të squfurit, arsenikut dhe antimonit. Substanca e parë ul ndjeshëm plasticitetin e materialit. Përçueshmëria elektrike e bakrit dhe squfurit është shumë e ndryshme. Kjo papastërti nuk përcjell fare rrymë. Kjo do të thotë, është një izolant i mirë. Sidoqoftë, squfuri nuk ka pothuajse asnjë efekt në përçueshmërinë elektrike të bakrit. E njëjta gjë vlen edhe për përçueshmërinë termike. Me antimon dhe arsenik vërehet tabloja e kundërt. Këta elementë mund të zvogëlojnë ndjeshëm përçueshmërinë elektrike të bakrit.

aliazhet

Aditivë të ndryshëm mund të përdoren gjithashtu posaçërisht për të rritur forcën e një materiali të tillë plastik si bakri. Ato gjithashtu zvogëlojnë përçueshmërinë e tij elektrike. Por nga ana tjetër, përdorimi i tyre mund të zgjasë ndjeshëm jetën e shërbimit të llojeve të ndryshme të produkteve.

Më shpesh, Cd (0.9%) përdoret si një aditiv që rrit forcën e bakrit. Rezultati është bronzi i kadmiumit. Përçueshmëria e tij është 90% ajo e bakrit. Ndonjëherë alumini përdoret gjithashtu si një shtesë në vend të kadmiumit. Përçueshmëria e këtij metali është 65% e asaj të bakrit. Për të rritur forcën e telave në formën e një aditiv, mund të përdoren materiale dhe substanca të tjera - kallaj, fosfor, krom, berilium. Rezultati është bronzi i një shkalle të caktuar. Kombinimi i bakrit dhe zinkut quhet bronz.

Karakteristikat e aliazhit

Mund të varet jo vetëm nga sasia e papastërtive të pranishme në to, por edhe nga tregues të tjerë. Për shembull, me rritjen e temperaturës së ngrohjes, aftësia e bakrit për të kaluar rrymë përmes vetvetes zvogëlohet. Edhe mënyra se si është bërë ndikon në përçueshmërinë elektrike të një teli të tillë. Në jetën e përditshme dhe në prodhim, mund të përdoren si përçuesit e butë të bakrit të pjekjes, ashtu edhe ato me tërheqje të fortë. Në varietetin e parë, aftësia për të kaluar rrymë përmes vetvetes është më e lartë.

Megjithatë, ndikimi më i madh, natyrisht, janë aditivët e përdorur dhe sasia e tyre në përçueshmërinë elektrike të bakrit. Tabela e mëposhtme i ofron lexuesit informacion të plotë në lidhje me kapacitetin aktual mbajtës të lidhjeve më të zakonshme të këtij metali.

Përçueshmëria elektrike e bronzit dhe bakrit është e krahasueshme. Sidoqoftë, për metalin e parë, kjo shifër, natyrisht, është pak më e ulët. Por në të njëjtën kohë është më i lartë se ai i bronzëve. Tunxh përdoret gjerësisht si përçues. Ai transmeton rrymë më keq se bakri, por në të njëjtën kohë kushton më pak. Më shpesh, kontaktet, kapëset dhe pjesët e ndryshme për pajisjet radio janë prej bronzi.

Lidhjet e bakrit me rezistencë të lartë

Materialet e tilla përcjellëse përdoren kryesisht në prodhimin e rezistorëve, reostateve, instrumenteve matëse dhe pajisjeve elektrike të ngrohjes. Lidhjet e bakrit më të përdorura për këtë qëllim janë konstantani dhe manganina. Rezistenca e të parës (86% Cu, 12% Mn, 2% Ni) është 0,42-0,48 µOhm/m, dhe e dyta (60% Cu, 40% Ni) është 0,48-0,52 µOhm/m.

Lidhja me koeficientin e përçueshmërisë termike

Bakri - 59.500.000 S/m. Ky tregues, siç u përmend tashmë, është i saktë, por vetëm në një temperaturë prej +20 o C. Ekziston një marrëdhënie e caktuar midis përçueshmërisë termike të çdo metali dhe përçueshmërisë specifike. Vendos ligjin e tij Wiedemann-Franz. Ajo kryhet për metale në temperatura të larta dhe shprehet në formulën e mëposhtme: K / γ \u003d π 2 / 3 (k / e) 2 T, ku y është përçueshmëria specifike, k është konstanta Boltzmann, e është elementare ngarkuar.

Sigurisht, ka një lidhje të ngjashme me një metal të tillë si bakri. Përçueshmëria e tij termike dhe përçueshmëria elektrike janë shumë të larta. Është në vendin e dytë pas argjendit në të dy këta tregues.

Lidhja e telave të bakrit dhe aluminit

Kohët e fundit, pajisjet elektrike me fuqi gjithnjë e më të lartë kanë filluar të përdoren në jetën e përditshme dhe në industri. Në kohët sovjetike, instalimet elektrike bëheshin kryesisht nga alumini i lirë. Fatkeqësisht, karakteristikat e tij operative nuk korrespondojnë më me kërkesat e reja. Prandaj, sot në jetën e përditshme dhe në industri ato shumë shpesh ndryshojnë në bakër. Avantazhi kryesor i këtyre të fundit, përveç refraktaritetit, është se vetitë e tyre përcjellëse nuk ulen gjatë procesit oksidativ.

Shpesh, kur modernizohen rrjetet elektrike, duhet të lidhen telat e aluminit dhe bakrit. Ju nuk mund ta bëni këtë drejtpërdrejt. Në fakt, përçueshmëria elektrike e aluminit dhe bakrit nuk ndryshon shumë. Por vetëm për vetë këto metale. Filmat oksidues të aluminit dhe bakrit kanë veti të ndryshme. Për shkak të kësaj, përçueshmëria në kryqëzim zvogëlohet ndjeshëm. Filmi i oksidimit të aluminit është shumë më rezistent se ai i bakrit. Prandaj, lidhja e këtyre dy llojeve të përçuesve duhet të bëhet ekskluzivisht përmes përshtatësve të veçantë. Këto mund të jenë, për shembull, kapëse që përmbajnë një pastë që mbron metalet nga shfaqja e oksidit. Ky version i përshtatësve përdoret zakonisht kur është jashtë. Kapëset e degëve përdoren më shpesh në ambiente të mbyllura. Dizajni i tyre përfshin një pllakë të veçantë që përjashton kontaktin e drejtpërdrejtë midis aluminit dhe bakrit. Në mungesë të përcjellësve të tillë në kushte shtëpiake, në vend që të përdredhni drejtpërdrejt telat, rekomandohet të përdorni një rondele dhe arrë si një "urë" e ndërmjetme.

Vetitë fizike

Kështu, ne zbuluam se cila është përçueshmëria elektrike e bakrit. Ky tregues mund të ndryshojë në varësi të papastërtive që përbëjnë këtë metal. Megjithatë, kërkesa për bakër në industri përcaktohet edhe nga vetitë e tjera të dobishme fizike të tij, informacion rreth të cilave mund të merret nga tabela e mëposhtme.

Vetitë kimike

Sipas këtyre karakteristikave, bakri, përçueshmëria elektrike dhe termike e të cilit është shumë e lartë, zë një pozicion të ndërmjetëm midis elementeve të treshes së parë të grupit të tetë dhe elementeve alkaline të grupit të parë të tabelës periodike. Karakteristikat e tij kryesore kimike përfshijnë:

tendenca për formimin e komplekseve;

aftësia për të dhënë komponime me ngjyrë dhe sulfide të patretshme.

Gjëja më karakteristike e bakrit është gjendja dyvalente. Praktikisht nuk ka ngjashmëri me metalet alkali. Aktiviteti i tij kimik është gjithashtu i ulët. Në prani të CO 2 ose lagështisë, një film karbonat i gjelbër formohet në sipërfaqen e bakrit. Të gjitha kripërat e bakrit janë helmuese. Në gjendjen një dhe dyvalente ky metal formon metale shumë të qëndrueshme.Metalet e amoniakut kanë rëndësi më të madhe për industrinë.

Fusha e përdorimit

Përçueshmëria e lartë termike dhe elektrike e bakrit përcakton aplikimin e tij të gjerë në industri të ndryshme. Sigurisht, më shpesh ky metal përdoret në inxhinierinë elektrike. Sidoqoftë, kjo është larg nga fusha e vetme e aplikimit të saj. Ndër të tjera, bakri mund të përdoret:

në bizhuteri;

në arkitekturë;

kur montoni sisteme hidraulike dhe ngrohje;

në tubacionet e gazit.

Për prodhimin e llojeve të ndryshme të bizhuterive, përdoret kryesisht një aliazh bakri dhe ari. Kjo ju lejon të rrisni rezistencën e bizhuterive ndaj deformimit dhe gërryerjes. Në arkitekturë, bakri mund të përdoret për veshjen e çatisë dhe fasadave. Avantazhi kryesor i këtij përfundimi është qëndrueshmëria. Për shembull, çatia e një pikë referimi të njohur arkitekturore, Katedralja Katolike në qytetin gjerman të Hildesheim, është e veshur me fletë të këtij metali të veçantë. Çatia prej bakri e kësaj ndërtese ka mbrojtur me besueshmëri hapësirën e saj të brendshme për gati 700 vjet.

Komunikimi Inxhinierik

Përparësitë kryesore të hidraulikës së bakrit janë gjithashtu qëndrueshmëria dhe besueshmëria. Përveç kësaj, ky metal është në gjendje t'i japë ujit veti të veçanta unike, duke e bërë atë të dobishëm për trupin. Për montimin e tubacioneve të gazit dhe sistemeve të ngrohjes, tubat e bakrit janë gjithashtu ideale - kryesisht për shkak të rezistencës së tyre ndaj korrozionit dhe duktilitetit. Në rast të një rritje emergjente të presionit, linja të tilla janë në gjendje të përballojnë një ngarkesë shumë më të madhe se ato të çelikut. E vetmja pengesë e tubacioneve të bakrit është kostoja e tyre e lartë.

Përçueshmëria e lartë termike e bakrit dhe karakteristikat e tjera të dobishme të tij ishin një nga arsyet e zhvillimit të hershëm të këtij metali nga njeriu. Dhe sot e kësaj dite ato gjejnë zbatim pothuajse në të gjitha fushat e jetës sonë.

Pak për përçueshmërinë termike

Në fizikë, përçueshmëria termike kuptohet si lëvizja e energjisë në një objekt nga grimcat më të nxehta në ato më pak të nxehta. Falë këtij procesi, temperatura e objektit në fjalë në tërësi nivelohet. Vlera e aftësisë për të përcjellë nxehtësinë karakterizohet nga koeficienti i përçueshmërisë termike. Ky parametër është i barabartë me sasinë e nxehtësisë që një material me trashësi 1 metër kalon në vetvete përmes një sipërfaqe prej 1 m2 për një sekondë në një ndryshim të temperaturës njësi.

Bakri ka një përçueshmëri termike prej 394 W / (m * K) në një temperaturë prej 20 deri në 100 ° C. Vetëm argjendi mund të konkurrojë me të. Dhe për çelikun dhe hekurin, kjo shifër është përkatësisht 9 dhe 6 herë më e ulët (shih tabelën). Duhet të theksohet se përçueshmëria termike e produkteve të bakrit varet kryesisht nga papastërtitë (megjithatë, kjo vlen edhe për metalet e tjera). Për shembull, shpejtësia e përcjelljes së nxehtësisë zvogëlohet nëse substanca të tilla si:

• hekuri;
• arsenik;
• oksigjen;
• selenium;
• alumini;
• antimoni;
• fosfor;
• squfuri.

Nëse shtoni zink në bakër, merrni bronz, i cili ka një përçueshmëri termike shumë më të ulët. Në të njëjtën kohë, shtimi i substancave të tjera në bakër mund të zvogëlojë ndjeshëm koston e produkteve të gatshme dhe t'u japë atyre karakteristika të tilla si forca dhe rezistenca ndaj konsumit. Për shembull, bronzi karakterizohet nga veti më të larta teknologjike, mekanike dhe kundër fërkimit.

Meqenëse përçueshmëria e lartë termike karakterizohet nga shpërndarja e shpejtë e energjisë së ngrohjes në të gjithë objektin, bakri është përdorur gjerësisht në sistemet e transferimit të nxehtësisë. Për momentin, radiatorë dhe tuba për frigoriferë, impiante vakum dhe makina janë bërë prej tij për të hequr shpejt nxehtësinë. Gjithashtu, elementët e bakrit përdoren në instalimet e ngrohjes, por tashmë për ngrohje.

Për të ruajtur përçueshmërinë termike të metalit në një nivel të lartë (dhe, për rrjedhojë, për ta bërë funksionimin e pajisjeve të bakrit sa më efikas që të jetë e mundur), rrjedhja e ajrit të detyruar nga tifozët përdoret në të gjitha sistemet e shkëmbimit të nxehtësisë. Ky vendim është për faktin se me një rritje të temperaturës së mediumit, përçueshmëria termike e çdo materiali zvogëlohet ndjeshëm, sepse transferimi i nxehtësisë ngadalësohet.

Alumini dhe bakri - cili është më i mirë?

Alumini ka një disavantazh në krahasim me bakrin: përçueshmëria e tij termike është 1.5 herë më pak, përkatësisht 201–235 W / (m * K). Megjithatë, krahasuar me metalet e tjera, këto vlera janë mjaft të larta. Alumini, si bakri, ka veti të larta kundër korrozionit. Përveç kësaj, ajo ka përparësi të tilla si:

• densitet i ulët (pesha specifike është 3 herë më e vogël se ajo e bakrit);
• kosto e ulët (3.5 herë më pak se bakri).

Falë llogaritjeve të thjeshta, rezulton se një pjesë alumini mund të jetë pothuajse 10 herë më e lirë se një pjesë bakri, sepse peshon shumë më pak dhe është bërë nga një material më i lirë. Ky fakt, së bashku me përçueshmërinë e lartë termike, lejon përdorimin e aluminit si material për enët dhe folenë ushqimore për furrat. Disavantazhi kryesor i aluminit është se është më i butë, kështu që mund të përdoret vetëm në lidhje (për shembull, duralumin).

Për transferim efikas të nxehtësisë, shkalla e transferimit të nxehtësisë në mjedis luan një rol të rëndësishëm, dhe kjo promovohet në mënyrë aktive nga fryrja e radiatorëve. Si rezultat, përçueshmëria më e ulët termike e aluminit (në raport me bakrin) nivelohet, dhe pesha dhe kostoja e pajisjeve zvogëlohen. Këto avantazhe të rëndësishme lejojnë që alumini të zëvendësojë gradualisht bakrin nga përdorimi në sistemet e ajrit të kondicionuar.

Në disa industri, si radioja dhe elektronika, bakri është i domosdoshëm. Fakti është se ky metal është në thelb shumë plastik: mund të tërhiqet në një tel jashtëzakonisht të hollë (0,005 mm), si dhe të krijojë elementë të tjerë specifikë përçues për pajisjet elektronike. Dhe përçueshmëria e lartë termike lejon që bakri të largojë në mënyrë shumë efektive nxehtësinë që ndodh në mënyrë të pashmangshme gjatë funksionimit të pajisjeve elektrike, gjë që është shumë e rëndësishme për teknologjinë moderne me precizion të lartë, por në të njëjtën kohë kompakte.

Përdorimi i bakrit është i rëndësishëm në rastet kur kërkohet të bëhet një sipërfaqe e një forme të caktuar në një pjesë çeliku. Në këtë rast, përdoret një shabllon bakri, i cili nuk është i lidhur me elementin që do të saldohet. Përdorimi i aluminit për këto qëllime është i pamundur, pasi ai do të shkrihet ose digjet. Vlen gjithashtu të përmendet se bakri është në gjendje të veprojë si katodë në saldimin me hark të karbonit.

1 - ingranazh, 2 - shabllone fiksimi, 3 - dhëmbë ingranazhi i depozituar, 4 - shabllone bakri

Disavantazhet e përçueshmërisë së lartë termike të bakrit dhe lidhjeve të tij

Bakri ka një kosto shumë më të lartë se bronzi ose alumini. Në të njëjtën kohë, ky metal ka të metat e tij, të lidhura drejtpërdrejt me avantazhet e tij. Përçueshmëria e lartë termike çon në nevojën për të krijuar kushte të veçanta gjatë prerjes, saldimit dhe saldimit të elementeve të bakrit. Meqenëse elementët e bakrit duhet të nxehen shumë më të koncentruar në krahasim me çelikun. Shpesh kërkohet edhe parangrohja dhe pasnxehja e pjesës.

Mos harroni se tubat e bakrit kërkojnë izolim të kujdesshëm nëse përbëhen nga instalime elektrike kryesore ose të sistemit të ngrohjes. E cila çon në një rritje të kostos së instalimit të rrjetit në krahasim me opsionet kur përdoren materiale të tjera.

Vështirësitë lindin edhe me bakrin: ky proces do të kërkojë djegës më të fuqishëm. Kur saldoni metal me trashësi 8-10 mm, do të kërkohen dy ose tre pishtarë. Ndërsa një pishtar përdoret për saldim, tjetri po ngroh pjesën. Në përgjithësi, puna e saldimit me bakër kërkon rritje të kostove për materialet harxhuese.

Duhet të thuhet gjithashtu për nevojën e përdorimit të mjeteve speciale. Pra, për prerje deri në 15 cm të trasha, do t'ju duhet një prerës që mund të punojë me çelik të pasur me krom me trashësi 30 cm. Për më tepër, i njëjti mjet mjafton për të punuar me trashësi vetëm 5 cm.

Midis numrit të madh të parametrave që karakterizojnë metalet, ekziston një gjë e tillë si përçueshmëria termike. Rëndësia e tij është e vështirë të mbivlerësohet. Ky parametër përdoret në llogaritjen e pjesëve dhe montimeve. Për shembull, ingranazhet. Në përgjithësi, përçimi i nxehtësisë merret me një degë të tërë të shkencës të quajtur termodinamikë.

Çfarë është përçueshmëria termike dhe rezistenca termike

Përçueshmëria termike e metaleve mund të karakterizohet si më poshtë - kjo është aftësia e materialeve (gaz, lëng, etj.) për të transferuar energjinë e tepërt termike nga pjesët e nxehta të trupit në ato të ftohta. Transferimi kryhet nga grimcat elementare që lëvizin lirshëm, të cilat përfshijnë atome, elektrone, etj.

Procesi i transferimit të nxehtësisë në vetvete ndodh në çdo trup, por metoda e transferimit të energjisë varet kryesisht nga gjendja e grumbullimit të trupit.

Përveç kësaj, përçueshmëria termike mund të jepet një përkufizim tjetër - ky është një parametër sasior i aftësisë së një trupi për të kryer energji termike. Nëse krahasojmë rrjetet termike dhe elektrike, atëherë ky koncept është i ngjashëm me përçueshmërinë elektrike.

Aftësia e një trupi fizik për të parandaluar përhapjen e dridhjeve termike të molekulave quhet rezistencë termike. Nga rruga, disa njerëz gabohen sinqerisht, duke e ngatërruar këtë koncept me përçueshmërinë termike.

Koncepti i përçueshmërisë termike

Koeficienti i përçueshmërisë termike quhet një vlerë që është e barabartë me sasinë e nxehtësisë së transferuar nëpër një sipërfaqe njësi në një sekondë.
Përçueshmëria termike e metalit u krijua që në vitin 1863. Atëherë u vërtetua se elektronet e lira janë përgjegjës për transferimin e nxehtësisë, prej të cilave ka shumë në metal. Kjo është arsyeja pse koeficienti i përçueshmërisë termike të metaleve është shumë më i lartë se ai i materialeve dielektrike.

Çfarë përcakton përçueshmërinë termike

Përçueshmëria termike është një sasi fizike dhe në pjesën më të madhe varet nga parametrat e temperaturës, presionit dhe llojit të substancës. Shumica e koeficientëve përcaktohen në mënyrë empirike. Për këtë janë zhvilluar shumë metoda. Rezultatet përmblidhen në tabela referuese, të cilat më pas përdoren në llogaritje të ndryshme shkencore dhe inxhinierike.
Trupat kanë temperatura të ndryshme dhe gjatë shkëmbimit të nxehtësisë ajo (temperatura) do të shpërndahet në mënyrë të pabarabartë. Me fjalë të tjera, është e nevojshme të dihet se si koeficienti i përçueshmërisë termike varet nga temperatura.

Eksperimentet e shumta tregojnë se për shumë materiale lidhja ndërmjet koeficientit dhe vetë përçueshmërisë termike është lineare.

Përçueshmëria termike e metaleve është për shkak të formës së rrjetës së saj kristalore.

Në shumë aspekte, koeficienti i përçueshmërisë termike varet nga struktura e materialit, madhësia e poreve dhe lagështia e tij.

Kur merret parasysh koeficienti i përcjellshmërisë termike

Parametrat e përçueshmërisë termike duhet të merren parasysh gjatë zgjedhjes së materialeve për zarfet e ndërtimit - mure, tavane, etj. Në dhomat ku muret janë prej materialesh me përçueshmëri të lartë termike, do të jetë mjaft e freskët gjatë stinës së ftohtë. As dekorimi i dhomës nuk do të ndihmojë. Për të shmangur këtë, muret duhet të bëhen mjaft të trasha. Kjo sigurisht që do të rrisë koston e materialeve dhe punës.

Kjo është arsyeja pse ndërtimi i mureve parashikon përdorimin e materialeve me përçueshmëri të ulët termike (lesh mineral, polistiren, etj.).

Treguesit për çelik

• Në materialet referuese për përçueshmërinë termike të materialeve të ndryshme, një vend të veçantë zënë të dhënat e paraqitura për çeliqet e klasave të ndryshme.
  Pra, në materialet e referencës, mblidhen të dhëna eksperimentale dhe të llogaritura të llojeve të mëposhtme të lidhjeve të çelikut:
  rezistent ndaj korrozionit, temperaturë të lartë;
• të destinuara për prodhimin e sustave, veglave prerëse;
• të ngopur me dopantë.

Tabelat përmbledhin treguesit që u mblodhën për çeliqet në intervalin e temperaturës nga -263 në 1200 gradë.
Mesataret janë për:

• çeliqe me karbon 50 - 90 W/(m×deg);
• aliazhe rezistente ndaj korrozionit, rezistente ndaj nxehtësisë dhe nxehtësisë të lidhura me martenzitin - nga 30 në 45 W/(m×deg);
• lidhjet e lidhura me austenitik nga 12 në 22 W/(m×deg).

Këto materiale referimi përmbajnë informacion dhe veti të gizës.

Koeficientët e përçueshmërisë termike të lidhjeve të aluminit, bakrit dhe nikelit

Gjatë llogaritjeve në lidhje me metalet dhe lidhjet me ngjyra, projektuesit përdorin materiale referuese të vendosura në tabela të veçanta.

Ato paraqesin materiale mbi përçueshmërinë termike të metaleve dhe lidhjeve me ngjyra, përveç këtyre të dhënave, tregohen informacione për përbërjen kimike të lidhjeve. Studimet janë kryer në temperatura nga 0 deri në 600°C.

Sipas informacionit të mbledhur në këto materiale tabelare, mund të shihet se lidhjet me bazë magnezi dhe nikel janë metale me ngjyra dhe me përçueshmëri të lartë termike. Metalet me përçueshmëri të ulët termike përfshijnë nikromin, invarin dhe disa të tjerë.

Shumica e metaleve kanë përçueshmëri të mirë termike, disa kanë më shumë se të tjerët. Metalet me përçueshmëri të mirë termike përfshijnë ari, bakri dhe disa të tjerë. Materialet me përçueshmëri të ulët termike përfshijnë kallajin, aluminin, etj.

Përçueshmëria e lartë termike mund të jetë një avantazh dhe një disavantazh. E gjitha varet nga shtrirja. Për shembull, përçueshmëria e lartë termike është e mirë për enët e gatimit. Materialet me përçueshmëri të ulët termike përdoren për të krijuar nyje të përhershme të pjesëve metalike. Ekzistojnë familje të tëra lidhjesh të bëra në bazë të kallajit.

Disavantazhet e përçueshmërisë së lartë termike të bakrit dhe lidhjeve të tij

Bakri ka një vlerë shumë më të lartë se alumini ose bronzi. Por ndërkohë ky material ka një sërë mangësish që lidhen me aspektet pozitive të tij.
Përçueshmëria e lartë termike e këtij metali detyron krijimin e kushteve të veçanta për përpunimin e tij. Kjo do të thotë, boshllëqet e bakrit duhet të nxehen më saktë se çeliku. Përveç kësaj, shpesh, para fillimit të përpunimit, ngrohja paraprake ose ngrohja e njëkohshme.
Nuk duhet të harrojmë se tubat prej bakri nënkuptojnë se do të kryhet izolim i plotë termik. Kjo është veçanërisht e vërtetë për ato raste kur një sistem furnizimi me ngrohje është montuar nga këto tuba. Kjo rrit shumë koston e punës së instalimit.
Disa vështirësi lindin kur përdorni saldimin me gaz. Kërkohet një mjet më i fuqishëm për të përfunduar punën. Ndonjëherë, për përpunimin e bakrit me trashësi 8 - 10 mm, mund të jetë e nevojshme të përdoren dy ose edhe tre ndezës. Në të njëjtën kohë, njëri prej tyre është duke salduar një tub bakri, dhe pjesa tjetër është e zënë me ngrohjen e tij. Përveç kësaj, puna me bakër kërkon më shumë materiale harxhuese.

Puna me bakër kërkon përdorimin e mjeteve të specializuara. Për shembull, kur preni pjesë prej bronzi ose bronzi me trashësi 150 mm, do t'ju duhet një prestar që mund të punojë me çelik me një sasi të madhe kromi. Nëse përdoret për përpunimin e bakrit, atëherë trashësia maksimale nuk do të kalojë 50 mm.

A është e mundur të rritet përçueshmëria termike e bakrit

Jo shumë kohë më parë, një grup shkencëtarësh perëndimorë kryen një sërë studimesh për të përmirësuar përçueshmërinë termike të bakrit dhe lidhjeve të tij. Për punë, ata përdorën filma të bërë prej bakri me një shtresë të hollë grafeni të depozituar në sipërfaqen e saj. Për aplikimin e tij u përdor teknologjia e depozitimit të tij nga gazi. Gjatë hulumtimit, janë përdorur shumë instrumente, të cilat janë krijuar për të konfirmuar objektivitetin e rezultateve të marra.
Rezultatet e hulumtimit treguan se grafeni ka një nga përçueshmëritë më të larta termike. Pasi u depozitua në një nënshtresë bakri, përçueshmëria termike ra disi. Por, gjatë këtij procesi bakri nxehet dhe në të shtohen kokrrat dhe për rrjedhojë rritet përshkueshmëria e elektroneve.

Kur bakri ngrohej, por pa aplikuar këtë material, kokrrat ruanin madhësinë e tyre.
Një nga qëllimet e bakrit është heqja e nxehtësisë së tepërt nga qarqet elektronike dhe elektrike. Përdorimi i spërkatjes së grafenit do ta zgjidhë këtë problem në mënyrë shumë më efikase.

Efekti i përqendrimit të karbonit

Çeliqet me përmbajtje të ulët karboni kanë përçueshmëri të lartë termike. Kjo është arsyeja pse materialet e kësaj klase përdoren për prodhimin e tubave dhe pajisjeve për të. Përçueshmëria termike e çeliqeve të këtij lloji qëndron në intervalin 47-54 W/(m×K).

Rëndësia në jetën e përditshme dhe në prodhim

Përdorimi i përçueshmërisë termike në ndërtim

Çdo material ka përçueshmërinë e tij termike. Sa më e ulët të jetë vlera e tij, aq më i ulët është niveli i shkëmbimit të nxehtësisë midis mjedisit të jashtëm dhe atij të brendshëm. Kjo do të thotë se në një ndërtesë të ndërtuar nga një material me përçueshmëri të ulët termike, do të jetë e ngrohtë në dimër dhe e freskët në verë.

Kur ndërtoni ndërtesa të ndryshme, përfshirë ndërtesat e banimit, nuk mund të bëhet pa njohuri për përçueshmërinë termike të materialeve të ndërtimit. Gjatë projektimit të strukturave të ndërtimit, është e nevojshme të merren parasysh të dhënat për vetitë e materialeve të tilla si betoni, qelqi, leshi mineral dhe shumë të tjerë. Ndër to, përçueshmëria termike kufizuese i takon betonit, ndërkohë për drurin është 6 herë më pak.

Sistemet e ngrohjes

Detyra kryesore e çdo sistemi ngrohjeje është transferimi i energjisë termike nga ftohësi në ambiente. Për ngrohje të tillë, përdoren bateri ose radiatorë ngrohjeje. Ato janë të nevojshme për transferimin e energjisë termike në ambiente.

• Një radiator ngrohjeje është një strukturë brenda që lëviz ftohësin. Karakteristikat kryesore të këtij produkti përfshijnë:
  materiali nga i cili është bërë;
• lloji i ndërtimit;
• dimensionet, duke përfshirë numrin e seksioneve;
• treguesit e transferimit të nxehtësisë.

Është transferimi i nxehtësisë ai që është parametri kryesor. Gjë është se ajo përcakton sasinë e energjisë që transferohet nga radiatori në dhomë. Sa më e lartë kjo shifër, aq më e ulët është humbja e nxehtësisë.
Ekzistojnë tabela referimi që përcaktojnë materialet që janë optimale për përdorim në sistemet e ngrohjes. Nga të dhënat që përmbajnë, bëhet e qartë se bakri konsiderohet si materiali më efektiv. Por, për shkak të çmimit të lartë dhe vështirësive të caktuara teknologjike që lidhen me përpunimin e bakrit, zbatueshmëria e tyre nuk është aq e lartë.

Kjo është arsyeja pse modelet e bëra nga çeliku ose lidhjet e aluminit po përdoren gjithnjë e më shumë. Shpesh përdoret një kombinim i materialeve të ndryshme, për shembull, çeliku dhe alumini.
Çdo prodhues i radiatorëve, kur shënon produktet e gatshme, duhet të tregojë një karakteristikë të tillë si fuqia e transferimit të nxehtësisë.
Në tregun e sistemeve të ngrohjes, mund të blini radiatorë prej gize, çeliku, alumini dhe bimetal.

Metodat për studimin e parametrave të përçueshmërisë termike

Kur kryeni një studim të parametrave të përçueshmërisë termike, duhet të mbahet mend se karakteristikat e një metali të veçantë ose lidhjeve të tij varen nga metoda e prodhimit të tij. Për shembull, parametrat e një metali të marrë nga derdhja mund të ndryshojnë ndjeshëm nga karakteristikat e një materiali të bërë duke përdorur metodat e metalurgjisë pluhur. Karakteristikat e metalit të papërpunuar janë thelbësisht të ndryshme nga ato që kanë kaluar përmes trajtimit të nxehtësisë.

Paqëndrueshmëria termike, domethënë transformimi i disa vetive të metalit pas ekspozimit ndaj temperaturave të larta, është i zakonshëm për pothuajse të gjitha materialet. Si shembull, metalet pas ekspozimit të zgjatur ndaj temperaturave të ndryshme janë në gjendje të arrijnë nivele të ndryshme rikristalizimi, dhe kjo reflektohet në parametrat e përçueshmërisë termike.

Mund të themi sa vijon - gjatë kryerjes së hulumtimit mbi parametrat e përçueshmërisë termike, është e nevojshme të përdoren mostra të metaleve dhe lidhjeve të tyre në një gjendje standarde dhe të caktuar teknologjike, për shembull, pas trajtimit të nxehtësisë.

Për shembull, ka kërkesa për bluarjen e metalit për kërkimin e tij duke përdorur metoda të analizës termike. Në të vërtetë, një kërkesë e tillë ekziston në një numër studimesh. Ekziston edhe një kërkesë e tillë - si prodhimi i pllakave speciale dhe shumë të tjera.

Stabiliteti jo termik i metaleve paraqet një sërë kufizimesh në përdorimin e metodave të kërkimit termofizik. Fakti është se kjo metodë e kryerjes së hulumtimit kërkon ngrohjen e mostrave të paktën dy herë, në një interval të caktuar temperaturash.

Një nga metodat quhet relacionale-dinamike. Është projektuar për të kryer matje masive të kapacitetit të nxehtësisë së metaleve. Në këtë metodë, kurba e tranzicionit të temperaturës së kampionit ndërmjet dy gjendjeve të palëvizshme është e fiksuar. Ky proces është pasojë e një kërcimi në fuqinë termike të futur në kampionin e provës.

Kjo metodë mund të quhet relative. Ai përdor mostra testimi dhe referencë. Gjëja kryesore është që mostrat të kenë të njëjtën sipërfaqe rrezatimi. Gjatë kryerjes së hulumtimit, temperatura që vepron në mostra duhet të ndryshojë me hapa, dhe me arritjen e parametrave të specifikuar, është e nevojshme të përballoni një kohë të caktuar. Drejtimi i ndryshimit të temperaturës dhe hapi i tij duhet të zgjidhen në mënyrë të tillë që kampioni i destinuar për testim të nxehet në mënyrë të barabartë.

Në këto momente, flukset e nxehtësisë do të barazohen dhe raporti i transferimit të nxehtësisë do të përcaktohet si ndryshim në shkallët e luhatjeve të temperaturës.
Ndonjëherë gjatë këtyre studimeve, burimi i ngrohjes indirekte të testit dhe mostrës krahasuese.
Në njërën nga mostrat, mund të krijohen ngarkesa termike shtesë në krahasim me kampionin e dytë.

Cila është metoda më e mirë e matjes së përçueshmërisë termike për materialin tuaj?

Ekzistojnë metoda të matjes së përçueshmërisë termike si LFA, GHP, HFM dhe TCT. Ato ndryshojnë nga njëri-tjetri në madhësinë dhe parametrat gjeometrikë të mostrave të përdorura për të testuar përçueshmërinë termike të metaleve.

Këto shkurtesa mund të deshifrohen si:

• GHP (Metoda e Zonës së Rojës së Nxehtë);
• HFM (metoda e rrjedhës së nxehtësisë);
• TCT (metoda me tela të nxehtë).

Metodat e mësipërme përdoren për të përcaktuar koeficientët e metaleve të ndryshme dhe lidhjeve të tyre. Në të njëjtën kohë, duke përdorur këto metoda, po studiohen materiale të tjera, për shembull, qeramika minerale ose materiale zjarrduruese.

Mostrat e metaleve mbi të cilat është kryer hulumtimi kanë përmasa të përgjithshme 12,7×12,7×2.