Różnica między izolatorem termicznym a przewodnikiem cieplnym

Izolator termiczny vs przewodnik cieplny

Izolatory termiczne i przewodniki cieplne można traktować jako dwie proste klasyfikacje materiałów. Izolacja termiczna i przewodnictwo cieplne są bardzo ważnymi tematami w dziedzinie ciepła i termodynamiki. Koncepcje te odgrywają ogromną rolę w eksploracji kosmosu, przemyśle, maszynach, mechanice silnikowej, elektrotechnice, produkcji sprzętu elektronicznego, projektowaniu i architekturze budynków, a nawet gotowaniu. Niezbędne jest dobre zrozumienie przewodności cieplnej i izolacji termicznej, aby uzyskać dobre zrozumienie w tych dziedzinach. W tym artykule omówimy przewodnictwo cieplne i izolację termiczną, czym są przewodniki cieplne i izolatory termiczne, jakie są ich podobieństwa, jakie są praktyczne zastosowania tych materiałów i wreszcie ich różnice.

Przewodniki cieplne

Aby zrozumieć, czym jest przewodnik cieplny, musimy najpierw zrozumieć, czym jest przewodnictwo cieplne. Przewodnictwo cieplne to proces przenoszenia energii cieplnej (ciepła) z jednego miejsca do drugiego z powodu gradientu temperatury. Do transferu energii cieplnej między dwoma punktami musi być gradient temperatury. Transfer energii odbywa się do momentu, aż temperatury będą równe (tj. Gradient temperatury wyniesie zero). Przewodnik cieplny jest materiałem, który zapewniłby dobrą szybkość transferu energii cieplnej z powodu dowolnego gradientu temperatury. Teoretycznie idealny przewodnik cieplny pozwoli na transfer ciepła nawet przy zerowym gradiencie temperatury, a czas potrzebny do osiągnięcia równowagi termicznej wyniósłby zero. Ale nie ma doskonałych przewodników cieplnych. Zwykle metale są dobrymi przewodnikami ciepła, podczas gdy tworzywa sztuczne i polimery nie. Ale zawsze są wyjątki. Grzejnik samochodu składa się z dobrych przewodników cieplnych. W ten sposób maksymalizując tempo produkcji energii i utrzymując chłodzenie silnika. Naczynie do gotowania jest wykonane z przewodników termicznych, aby zapewnić maksymalną energię gotowanemu przedmiotowi. W urządzeniach elektronicznych i elektrycznych elementy o wysokiej mocy wyjściowej są chronione przez radiator, który pochłonie moc cieplną z elementu i uwolni go do powietrza.

Izolatory termiczne

Idealny izolator termiczny to materiał, który nie pozwalałby na żaden transfer energii cieplnej z powodu jakiegokolwiek gradientu temperatury. Idealny izolator termiczny wymagałby nieskończonego czasu do osiągnięcia równowagi termicznej. Ale w praktyce izolator termiczny zawsze pozwoli na wymianę ciepła, ale w znikomym tempie. Większość tworzyw sztucznych i polimerów to dobre izolatory termiczne. Istnieje wiele zastosowań izolacji termicznej. Kabina samochodu jest w większości izolowana termicznie, aby uniknąć ciepła z zewnątrz i ciepła z silnika ogrzewającego wnętrze. Na brzuchu promu kosmicznego zamontowane są specjalne cegły termoizolacyjne, aby chronić wnętrze przed nagrzewaniem na wlocie. Budynek, który jest izolowany termicznie, może być bardzo przydatny, jeśli chodzi o redukcję kosztów, ponieważ zużywa praktycznie zerową energię, aby utrzymać chłód lub ciepło w budynku.

Temat pokrewny:

Różnica między przewodnikiem elektrycznym a izolatorem