9 PENGALIR HABA DAN CIRI-CIRINYA - SAINS - 2024

The konduktor haba adalah bahan-bahan yang struktur adalah seperti yang haba boleh melalui mereka dengan mudah. Harus diingat bahawa semua jirim terdiri daripada atom dan molekul dalam pergerakan getaran berterusan, dan bahawa haba diterjemahkan menjadi pergolakan zarah-zarah ini yang lebih besar.

Sebilangan bahan mengalirkan haba lebih baik daripada yang lain, kerana konfigurasi dalamannya memudahkan aliran tenaga ini. Kayu, misalnya, bukan pengalir haba yang baik kerana memerlukan masa yang lama untuk memanaskan badan. Tetapi sebaliknya, besi, tembaga dan logam lain adalah, yang bermaksud bahawa zarahnya memperoleh tenaga kinetik dengan cepat.

Gris haba yang digunakan dalam cip komputer adalah konduktor haba yang baik, tetapi bukan elektrik. Sumber: Wikimedia Commons.

Inilah sebabnya mengapa logam menjadi kegemaran untuk membuat peralatan dapur, seperti periuk dan kuali. Mereka panas dengan cepat dan mencapai suhu yang cukup tinggi agar makanan dapat dimasak dengan betul.

Walau bagaimanapun, pemegang dan pemegang, yang bersentuhan dengan tangan pengguna, diperbuat daripada bahan penebat panas yang lain. Dengan cara ini, kuali mudah dikendalikan walaupun panas.

Jenis konduktor

Bergantung pada cara mereka melakukan haba, bahan dikelaskan kepada:

- Konduktor haba : berlian dan logam seperti tembaga, besi, zink dan aluminium, antara lain. Biasanya konduktor elektrik yang baik juga konduktor haba yang baik.

- Penebat haba : kayu, getah, kaca gentian, plastik, kertas, bulu, anime, gabus, polimer adalah contoh yang baik. Gas juga bukan konduktor yang baik.

Kekonduksian terma bahan

Sifat yang secara intrinsik mencirikan cara masing-masing melakukan haba disebut kekonduksian terma. Semakin tinggi kekonduksian terma suatu bahan, semakin baik pengaliran haba.

Kekonduksian terma bahan ditentukan secara eksperimen. Dalam Sistem Unit Antarabangsa SI, kekonduksian terma diukur dalam Watt / (meter x kelvin) atau W / (mK). Ia ditafsirkan sebagai berikut:

Satu lagi unit untuk kekonduksian terma yang digunakan di negara-negara Anglo-Saxon adalah BTUH / (ft.ºF), di mana BTUH bermaksud Unit Termal Britain per jam.

Haba mengalir melalui pepejal apabila terdapat perbezaan suhu antara hujungnya. Sumber: Wikimedia Commons.

Nilai kekonduksian terma

Berikut adalah kekonduksian termal dari beberapa elemen dan bahan yang terdapat di alam semula jadi dan yang sering digunakan dalam industri.

Namun, harus diperhatikan bahawa terdapat sebatian sintetik, yang masih dalam fasa eksperimen, yang kekonduksian termalnya jauh melebihi berlian, yang mengetuai meja.

Suhu sangat menentukan nilai kekonduksian termal logam. Apabila suhu meningkat, begitu juga kekonduksian terma (walaupun kekonduksian elektrik menurun). Untuk bukan logam, kekonduksian terma kira-kira tetap pada julat suhu yang luas.

Nilai dalam jadual dinyatakan pada 25 atmosphereC dan 1 tekanan atmosfera.

Semasa memilih bahan untuk sifat termalnya, perlu diambil kira bahawa bahan itu mengembang dengan panas. Kapasiti ini diberikan oleh pekali pengembangan haba.

Pengalir haba utama

Berlian

Diamond adalah pengalir haba terbaik di alam semula jadi. Sumber: Robert Lavinsky melalui Wikimedia Commons.

Ia adalah konduktor haba terbaik pada suhu bilik, jauh lebih baik daripada tembaga dan logam lain. Dalam berlian, yang merupakan penebat elektrik, haba tidak mengalir melalui elektron konduksi tetapi melalui penyebaran getaran dalam struktur kristalnya yang sangat teratur. Getaran ini dipanggil fonon.

Ia juga mempunyai pekali pengembangan haba yang rendah, yang bermaksud bahawa dimensinya akan tetap dekat dengan yang asal ketika dipanaskan. Apabila konduktor haba yang baik diperlukan yang tidak mengalirkan elektrik, berlian adalah pilihan terbaik.

Akibatnya, ia digunakan secara meluas untuk menghilangkan haba yang dihasilkan oleh litar di komputer dan alat elektronik lain. Tetapi ia mempunyai kelemahan besar: sangat mahal. Walaupun terdapat berlian sintetik, ia tidak mudah dibuat dan harganya juga mahal.

Perak

Syiling perak

Ia adalah logam yang sangat dihargai untuk hiasan kerana kilauan, warna dan kelenturannya. Ia tahan terhadap pengoksidaan dan di antara semua logam adalah yang mempunyai kekonduksian terma tertinggi, dan juga kekonduksian elektrik yang sangat baik.

Atas sebab ini, ia mempunyai banyak aplikasi dalam industri, baik bersendirian dan aloi dengan unsur lain seperti nikel dan paladium.

Dengan perak tulen, litar bercetak, kabel superkonduktor suhu tinggi dibuat dan konduktor yang digunakan dalam elektronik dilapisi, selain digunakan dalam aloi untuk membuat hubungan elektrik.

Ia mempunyai kelemahan yang agak langka dan mahal, tetapi kombinasi sifat fizikal yang unik untuk aplikasi ini menjadikannya alternatif yang sangat baik, kerana sangat fleksibel dan dengan itu, konduktor dengan panjang yang baik diperolehi.

Tembaga

Wayar tembaga

Ini adalah salah satu logam yang paling banyak digunakan apabila kekonduksian terma yang baik diperlukan, kerana ia tidak mudah karat dan titik leburnya cukup tinggi, yang bermaksud bahawa ia tidak akan mencair dengan mudah apabila terkena panas.

Kelebihan lain yang dimilikinya ialah kemuluran, selain tidak bersifat magnet. Tembaga boleh dikitar semula dan jauh lebih murah daripada perak. Walau bagaimanapun, pekali pengembangan haba adalah tinggi, dengan dimensinya berubah dengan ketara apabila dipanaskan.

Oleh kerana sifat termal yang baik, ia digunakan secara meluas di perkakas dapur, seperti periuk tembaga yang ditutup dengan keluli, misalnya. Juga untuk mengeluarkan penukar haba di tangki air panas, dalam sistem pemanasan pusat, radiator kereta dan untuk menghilangkan haba dalam alat elektronik.

Emas

Topeng emas preispanik

Ia adalah logam mulia yang unggul dan menduduki tempat utama dalam sejarah umat manusia. Terlepas dari makna khas ini, emas mudah ditempa, tahan dan pengalir haba dan elektrik yang sangat baik.

Oleh kerana emas tidak menghakis, ia digunakan untuk membawa arus kecil dalam komponen elektronik keadaan pepejal. Arus ini sangat kecil sehingga mudah terganggu pada tanda kakisan sedikit pun, sebab itulah emas menjamin komponen elektronik yang boleh dipercayai.

Ia juga digunakan untuk membuat penyambung fon kepala, kenalan, relai, dan kabel patch. Peranti seperti telefon pintar, kalkulator, komputer riba dan desktop, dan televisyen mengandungi sejumlah kecil emas.

Cermin mata khas untuk ruang penyaman udara juga mengandungi emas tersebar, sedemikian rupa sehingga dapat membantu memantulkan sinaran matahari di luar, menjaga kesegaran di dalamnya ketika sangat panas. Dengan cara yang sama, mereka membantu mengekalkan panas dalaman di bangunan ketika musim sejuk.

Litium

Bateri ion litium. Pengarang: Encik ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * hari fotografi, Ogos 2005 * orang fotografi Aney. Sumber: Wikimedia Commons.

Ia paling ringan dari semua logam, walaupun sangat reaktif sehingga mudah menghakis. Anda juga harus mengatasinya dengan berhati-hati, kerana sangat mudah terbakar. Kerana ini, walaupun banyak, ia tidak dijumpai dalam keadaan bebas tetapi dalam sebatian, itulah sebabnya ia mesti diasingkan secara amnya dengan kaedah elektrolitik.

Kekonduksian termalnya serupa dengan emas, tetapi jauh lebih murah daripada ini. Lithium karbonat adalah sebatian yang digunakan dalam pembuatan kaca dan seramik tahan panas.

Penggunaan litium lain yang meluas adalah pembuatan bateri ringan tahan lama, yang mana litium klorida digunakan untuk mengekstrak litium logam. Ditambah dalam pemprosesan aluminium, ia meningkatkan kekonduksian elektrik ini dan menurunkan suhu operasi.

Aluminium

Baldi logam aluminium. Sumber: Carsten Niehaus

Logam yang ringan, murah, sangat tahan dan senang dikerjakan ini adalah salah satu bahan utama yang digunakan untuk membuat penukar haba dalam peralatan penghawa dingin, seperti penghawa dingin dan pemanas.

Peralatan domestik dan industri, aluminium digunakan secara meluas di dapur di seluruh dunia.

Peralatan aluminium seperti periuk, kuali, dan loyang sangat efisien. Mereka tidak mengubah rasa makanan dan membiarkan panas menyebar dengan cepat dan sekata semasa memasak.

Walau apa pun, periuk dan kuali aluminium telah digantikan oleh keluli tahan karat, yang tidak sebaik konduktor panas. Ini kerana keluli tahan karat tidak bertindak balas dengan asid yang lebih kuat, seperti sos tomato misalnya.

Itulah sebabnya lebih baik membuat sos tomato dalam perkakas keluli, untuk mengelakkan aluminium memasuki makanan, kerana ada yang mengaitkan aluminium - terdapat dalam antasid, talc, deodoran dan banyak produk lain - dengan kemunculan penyakit degeneratif, walaupun kebanyakan pakar, dan juga FDA, menolak hipotesis ini.

Periuk aluminium di latar depan. Sumber: Pixabay.

Peralatan memasak yang terbuat dari aluminium anodized tidak mempunyai risiko melepaskan zarah aluminium dan pada prinsipnya dapat digunakan dengan keselamatan yang lebih besar.

Gangsa

Gangsa lonceng kuno ini menunjukkan kegunaan logam untuk tujuan hiasan atau keagamaan. Sumber: Pxhere.

Gangsa adalah aloi tembaga dan timah terutamanya, dengan logam lain pada tahap yang lebih rendah. Ia telah wujud sejak zaman kuno dalam sejarah umat manusia.

Sangat penting bahawa zaman Prasejarah bahkan telah dinamakan sebagai Zaman Gangsa, ketika orang-orang menemui dan mula menggunakan sifat-sifat paduan ini.

Gangsa tahan terhadap kakisan dan senang dikerjakan. Pada mulanya ia digunakan untuk membuat pelbagai peralatan, alat, perhiasan, benda seni (patung misalnya) dan senjata, serta untuk mencetak duit syiling. Hari ini ia masih digunakan untuk membuat paip, bahagian mekanikal dan alat muzik.

Zink

Tonton gelas dengan zink oksida. Sumber: Adam Rędzikowski

Ia adalah logam putih kebiruan yang sangat lentur dan mulus, mudah digunakan, walaupun dengan titik lebur rendah. Telah diketahui sejak zaman kuno, terutama digunakan dalam aloi.

Ia digunakan untuk menggalvani keluli dan dengan itu melindunginya dari kakisan. Juga untuk mengeluarkan bateri, pigmen dan mengeluarkan kepingan zink khas untuk industri pembinaan.

Besi

Filing besi pada magnet. Sumber: Aney melalui Wikimedia Commons.

Besi adalah logam lain dengan kepentingan sejarah yang besar. Seperti gangsa, besi dihubungkan dengan tahap prasejarah di mana kemajuan teknologi yang hebat berlaku: Zaman Besi.

Hari ini besi tuang terus memiliki banyak aplikasi untuk membuat alat, perkakas, dalam pembinaan dan sebagai bahan untuk pembuatan alat ganti automotif.

Besi adalah pengalir haba yang sangat baik, seperti yang telah kita lihat. Objek besi menyebarkan haba dengan baik dan menyimpannya dalam jangka masa yang lama. Ia juga memiliki titik lebur yang tinggi, yang membuatnya tahan terhadap suhu tinggi, oleh itu kegunaannya dalam pembuatan semua jenis oven, baik industri maupun domestik.

Rujukan

1. CK-12. Konduktor dan Penebat haba. Dipulihkan dari: ck12.org.
2. Tembaga: Sifat dan Aplikasi. Dipulihkan dari: copperalliance.org.
3. Effunda. Sifat bahan pepejal commons. Dipulihkan dari efunda.com
4. Hill, D. Sifat Termal Besi Tuang. Dipulihkan dari: ehow.com.
5. King, H. Penggunaan emas yang banyak. Dipulihkan dari: geology.com.
6. Litium. Dipulihkan dari: gob.mx.
7. Fizik semula kreatif. Penghantaran haba. Dipulihkan dari: fisicarecreativa.com.
8. Wikipedia. Senarai kekonduksian terma. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org.