Šilumos izoliatorius prieš šilumos laidininką
Šilumos izoliatoriai ir šilumos laidininkai gali būti traktuojami kaip dvi paprastos medžiagų klasifikacijos. Šilumos izoliacija ir šilumos laidumas yra labai svarbios temos, kai kalbama apie šilumos ir termodinamikos sritį. Šios koncepcijos vaidina didžiulį vaidmenį kosmoso tyrinėjimo, pramonės, mašinų, variklių mechanikos, elektrotechnikos, elektroninės įrangos gamybos, pastatų projektavimo ir architektūros bei net maisto gaminimo srityse. Labai svarbu gerai išmanyti šilumos laidumą ir šilumos izoliaciją, kad būtų galima gerai suprasti šias sritis. Šiame straipsnyje aptarsime, kas yra šilumos laidumas ir šilumos izoliacija, kas yra šilumos laidininkai ir šilumos izoliatoriai, kokie jų panašumai, koks yra šių medžiagų praktinis pritaikymas ir galiausiai jų skirtumai.
Šilumos laidininkai
Norėdami suprasti, kas yra šilumos laidininkas, pirmiausia turime suprasti, kas yra šilumos laidumas. Šilumos laidumas – tai šiluminės energijos (šilumos) pernešimo iš vienos vietos į kitą procesas dėl temperatūros gradiento. Norint perduoti šiluminę energiją, tarp dviejų taškų turi būti temperatūros gradientas. Energijos perdavimas vyksta tol, kol temperatūros tampa vienodos (t. y. temperatūros gradientas lygus nuliui). Šilumos laidininkas yra medžiaga, kuri suteiktų gerą šilumos energijos perdavimo greitį dėl bet kokio temperatūros gradiento. Teoriškai tobulas šilumos laidininkas leis šilumą perduoti net esant nuliniam temperatūros gradientui, o laikas, kurio reikia šiluminei pusiausvyrai, būtų lygus nuliui. Tačiau tobulų šilumos laidininkų nėra. Paprastai metalai yra geri šilumos laidininkai, o plastikai ir polimerai – ne. Bet visada yra išimčių. Automobilio radiatorius susideda iš gerų šilumos laidininkų. Taip maksimaliai padidinama energijos išeiga ir išlaikomas variklis vėsus. Keptuvė yra pagaminta iš šilumos laidininkų, kad būtų tiekiama maksimali energija gaminamam gaminiui. Elektroniniuose ir elektriniuose įrenginiuose didelės galios komponentai yra apsaugoti aušintuvu, kuris sugers iš komponento išeinančią šilumą ir išleis ją į orą.
Šilumos izoliatoriai
Puikus šilumos izoliatorius yra medžiaga, kuri neleis jokios šilumos energijos perdavimo dėl bet kokio temperatūros gradiento. Tobulam šilumos izoliatoriui prireiktų begalinio laiko, kad būtų pasiekta šiluminė pusiausvyra. Tačiau praktiškai šilumos izoliatorius visada leis šilumą perduoti, bet nereikšmingu greičiu. Dauguma plastikų ir polimerų yra geri šilumos izoliatoriai. Yra daug šilumos izoliacijos pritaikymų. Automobilio salonas dažniausiai yra izoliuotas, kad būtų išvengta karščio iš išorės ir šilumos iš variklio, kaitinančio vidų. Ant erdvėlaivio pilvo sumontuotos specialios šilumą izoliuojančios plytos, kurios apsaugo vidų nuo įkaitimo grįžtant. Pastatas, kuris yra izoliuotas, gali būti labai naudingas mažinant sąnaudas, nes jis sunaudoja beveik nulį energijos, kad pastatas būtų vėsus arba karštas.
|
Kuo skiriasi šilumos izoliatorius ir laidininkas? • Šilumos izoliatoriai neperduoda energijos, o šilumos laidininkai. • Šilumos izoliatoriai dažniausiai susideda iš didelių molekulių grandinių, kurios negali vibruoti dėl šiluminės energijos, tačiau dauguma šilumos laidininkų yra pagaminti iš pavienių atomų arba gardelės formos junginių, kurie gali vibruoti. |
Susijusi tema:
Skirtumas tarp elektros laidininko ir izoliatoriaus
