عایق حرارتی در مقابل رسانای حرارتی
عایق های حرارتی و هادی های حرارتی را می توان به عنوان دو طبقه بندی ساده از مواد در نظر گرفت. عایق حرارتی و هدایت حرارتی موضوعات بسیار مهمی در زمینه گرما و ترمودینامیک هستند. این مفاهیم نقش بسیار زیادی در زمینه های اکتشاف فضا، صنعت، ماشین آلات، مکانیک موتور، مهندسی برق، ساخت تجهیزات الکترونیکی، طراحی ساختمان و معماری و حتی آشپزی دارند. داشتن درک خوب از هدایت حرارتی و عایق حرارتی برای به دست آوردن یک درک خوب در این زمینه ها حیاتی است.در این مقاله قصد داریم به این موضوع بپردازیم که رسانایی حرارتی و عایق حرارتی چیست، هادی های حرارتی و عایق های حرارتی چیست، شباهت های آنها چیست، کاربردهای عملی این مواد و در نهایت تفاوت های آنها چیست.
رساناهای حرارتی
برای اینکه بفهمیم رسانای حرارتی چیست، ابتدا باید بفهمیم که رسانایی حرارتی چیست. هدایت حرارتی فرآیند انتقال انرژی حرارتی (گرما) از یک مکان به مکان دیگر به دلیل گرادیان دما است. برای انتقال انرژی حرارتی، باید یک گرادیان دما بین دو نقطه وجود داشته باشد. انتقال انرژی تا زمانی انجام می شود که دماها برابر شوند (یعنی گرادیان دما صفر شود). رسانای حرارتی ماده ای است که با توجه به هر گرادیان دما، سرعت انتقال انرژی حرارتی خوبی را به همراه دارد. از نظر تئوری، یک رسانای حرارتی عالی امکان انتقال حرارت را حتی در گرادیان دمایی صفر فراهم می کند و زمان لازم برای تعادل حرارتی صفر خواهد بود.اما هیچ هادی حرارتی کاملی وجود ندارد. معمولاً فلزات رسانای حرارتی خوبی هستند در حالی که پلاستیک ها و پلیمرها اینطور نیستند. اما همیشه استثناهایی وجود دارد. رادیاتور خودرو از هادی های حرارتی خوبی تشکیل شده است. در نتیجه، سرعت خروجی انرژی را به حداکثر می‌رساند و موتور را خنک نگه می‌دارد. یک تابه پخت و پز از هادی های حرارتی ساخته شده است تا حداکثر انرژی را به محصولی که در حال طبخ می شود تامین کند. در دستگاه های الکترونیکی و الکتریکی، قطعات با توان خروجی بالا توسط یک هیت سینک محافظت می شوند که گرمای خروجی قطعه را جذب کرده و در هوا آزاد می کند.
عایق های حرارتی
یک عایق حرارتی کامل ماده ای است که اجازه انتقال انرژی حرارتی را به دلیل هر گرادیان دما نمی دهد. یک عایق حرارتی کامل به زمان بی نهایتی نیاز دارد تا به تعادل حرارتی برسد. اما در عمل، یک عایق حرارتی همیشه اجازه انتقال حرارت را می دهد اما با سرعت ناچیز. بیشتر پلاستیک ها و پلیمرها عایق های حرارتی خوبی هستند.عایق حرارتی کاربردهای زیادی دارد. محفظه سرنشین یک خودرو عمدتاً عایق حرارتی است تا از گرمای خارج و گرمای ناشی از گرم شدن موتور در داخل جلوگیری کند. آجرهای مخصوص عایق حرارتی روی شکم شاتل فضایی تعبیه شده اند تا از گرمای داخلی در ورودی مجدد محافظت کنند. ساختمانی که عایق حرارتی است، در کاهش هزینه می تواند بسیار مفید باشد، زیرا انرژی تقریباً صفر را برای خنک یا گرم نگه داشتن ساختمان مصرف می کند.
|
تفاوت بین عایق حرارتی و هادی چیست؟ • عایق های حرارتی انرژی را منتقل نمی کنند، اما هادی های حرارتی این کار را انجام می دهند. • عایق‌های حرارتی عمدتاً از زنجیره‌های بزرگی از مولکول‌ها تشکیل شده‌اند که به دلیل انرژی حرارتی قادر به ارتعاش نیستند، اما بیشتر رسانای‌های حرارتی از اتم‌های منفرد یا ترکیبات شبکه‌ای تشکیل شده‌اند که قادر به ارتعاش هستند. |
موضوع مرتبط:
تفاوت بین هادی الکتریکی و عایق
