Siltumizolators pret siltumvadītāju
Siltumizolatorus un siltumvadītājus var uzskatīt par divām vienkāršām materiālu klasifikācijām. Siltumizolācija un siltumvadītspēja ir ļoti svarīgas tēmas siltuma un termodinamikas jomā. Šīm koncepcijām ir milzīga nozīme kosmosa izpētes, rūpniecības, mašīnu, motoru mehānikas, elektrotehnikas, elektronisko iekārtu ražošanas, ēku projektēšanas un arhitektūras un pat kulinārijas jomās. Lai iegūtu labu izpratni par šīm jomām, ir ļoti svarīgi labi izprast siltumvadītspēju un siltumizolāciju. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir siltumvadītspēja un siltumizolācija, kas ir siltumvadītāji un siltumizolatori, kādas ir to līdzības, kāds ir šo materiālu praktiskais pielietojums un, visbeidzot, atšķirības.
Siltumvadītāji
Lai saprastu, kas ir siltumvadītājs, vispirms ir jāsaprot, kas ir siltumvadītspēja. Siltumvadītspēja ir siltumenerģijas (siltuma) pārneses process no vienas vietas uz otru temperatūras gradienta dēļ. Siltumenerģijas pārnesei starp diviem punktiem jābūt temperatūras gradientam. Enerģijas pārnešana tiek veikta, līdz temperatūra ir vienāda (t.i., temperatūras gradients ir nulle). Siltumvadītājs ir materiāls, kas nodrošina labu siltumenerģijas pārneses ātrumu jebkura temperatūras gradienta dēļ. Teorētiski ideāls siltumvadītājs nodrošinās siltuma pārnesi pat pie nulles temperatūras gradienta, un laiks, kas nepieciešams siltuma līdzsvara sasniegšanai, būtu nulle. Taču ideālu siltumvadītāju nav. Parasti metāli ir labi siltumvadītāji, savukārt plastmasa un polimēri nav. Bet vienmēr ir izņēmumi. Automašīnas radiators sastāv no labiem siltumvadītājiem. Tādējādi tiek maksimāli palielināts enerģijas izvadīšanas ātrums un dzinējs paliek vēss. Cepšanas panna ir izgatavota no siltumvadītājiem, lai nodrošinātu maksimālu enerģiju gatavojamajam ēdienam. Elektroniskajās un elektriskās ierīcēs komponentus ar lielu jaudu aizsargā siltuma izlietne, kas absorbēs komponenta siltumenerģiju un izdalīs to gaisā.
Siltumizolatori
Perfekts siltumizolators ir materiāls, kas nepieļautu siltumenerģijas pārnesi jebkāda temperatūras gradienta dēļ. Ideālam siltumizolatoram būtu nepieciešams bezgalīgs laiks, lai sasniegtu termisko līdzsvaru. Bet praksē siltumizolators vienmēr nodrošinās siltuma pārnesi, bet ar nenozīmīgu ātrumu. Lielākā daļa plastmasas un polimēru ir labi siltumizolatori. Siltumizolācijai ir daudz pielietojumu. Automašīnas pasažieru salons pārsvarā ir siltumizolēts, lai izvairītos no karstuma no ārpuses un siltuma no dzinēja, kas silda iekšpusē. Kosmosa kuģa iekšpusei ir uzstādīti speciāli siltumizolācijas ķieģeļi, lai pasargātu interjeru no sasilšanas atpakaļieešanas laikā. Ēka, kurai ir siltumizolācija, var būt ļoti noderīga izmaksu samazināšanā, jo tā patērē gandrīz nulles enerģijas, lai uzturētu ēku vēsu vai karstu.
|
Kāda ir atšķirība starp siltumizolatoru un vadītāju? • Siltumizolatori nenodod enerģiju, bet siltumvadītāji to dara. • Siltumizolatori pārsvarā sastāv no lielām molekulu ķēdēm, kuras nespēj vibrēt siltumenerģijas dēļ, bet lielākā daļa siltumvadītāju ir izgatavoti no atsevišķiem atomiem vai režģveida savienojumiem, kas spēj vibrēt. |
Saistītā tēma:
Atšķirība starp elektrisko vadītāju un izolatoru
