Какая теплопроводность у меди: Свойства меди: плотность, теплоемкость, теплопроводность

Теплопроводность меди и применение этого качества

28.07.2022

Медь считается одним из наиболее теплопроводных материалов, конкурировать с которым может только серебро. Но оно стоит гораздо дороже, поэтому в промышленности медь нашла широкое применение в тех областях, где требуется ускоренный отвод тепла или наоборот приток тепловой энергии.

Какая теплопроводность меди

Под теплопроводностью подразумевается перемещение тепловой энергии от нагретых частиц материала к более холодным. Это происходит за счет хаотического движения молекул. По мере нагрева они начинают перемещаться еще быстрее, сталкиваясь с более медленными холодными молекулами. Благодаря этому физическому явлению и происходит передача тепла.

Был выработан единый стандарт определения характеристики ― коэффициент теплопроводности. За основу берется образец изделия толщиной 1 м с площадью поверхности 1 м². Теплопроводность равна количеству тепла, проходящему через этот образец за фиксированную единицу времени при температуре 1 Кельвин. Значение прописывается как Вт/(м·K).

Повышение температуры окружающей среды приводит к замедлению передачи тепла, поскольку вся поверхность нагревается, и наоборот. Добавление в металл примесей селена, фосфора, железа, сурьмы, кислорода снижает значение характеристики, что можно увидеть из сравнения:

• У меди теплопроводность составляет 401 Вт/(м·K).
• У серебра значение чуть выше ― 430 Вт/(м·K).
• У алюминия показатель меньше в 2 раза ― 202 Вт/(м·K).
• Железо передает тепло гораздо хуже ― 92 Вт/(м·K).
• Титан почти не нагревается ― 21,9 Вт/(м·K).

При добавлении в медь цинка получается латунный сплав. У него способность проводить тепло гораздо хуже ― 111 Вт/(м·K), но материал более устойчив к истиранию, поэтому нашел применение в сантехнике.

Сферы применения меди из-за ее высокой теплопроводности

Повышенная характеристика меди по теплопроводности позволяет применять ее в следующих устройствах:

• Автомобильные радиаторы.
  Обдуваются ветром или вентилятором для ускоренного удаления тепла из антифриза.
• Автомобильные печки. Быстро передают тепло от охлаждающей жидкости в салон машины.
• Радиаторы холодильников и кондиционеров. Обеспечивают правильную работу фреона, чтобы он переходил из жидкой в газообразную фазу и обратно при нужном давлении.
• Радиаторы микросхем и компьютерного оборудования. Забирают лишнее тепло от процессоров, видеокарт и других электронных устройств. Могут быть в виде пластин или игольчатого типа.
• Теплообменники. Встраиваются в котлы, газовые колонки для ускоренного нагрева теплоносителя. По такому же типу изготавливаются промышленные теплообменники для подогрева воды и других жидкостей.

Еще бывают медные радиаторы отопления, размещаемые в помещении. У них высокий процент отдачи тепла, только трубы к ним следует надежно изолировать (если они тоже выполнены из меди). За счет эластичности меди можно создавать очень тонкостенные теплообменники, что содействует более быстрой передаче тепловой энергии без потери герметичности.

← Назад к списку новостей

Оставить заявку

Наша продукция

Шина
из меди

Пруток
медный

Медный
кругляк

Медная
катанка

Наши сертификаты

Теплопроводность меди. Замечательное свойство

В истории человеческой цивилизации роль меди преувеличить невозможно. Именно с нее человек начинал осваивать металлургию, учился создавать инструменты, посуду, украшения, деньги. И все благодаря уникальным свойствам этого металла, проявляющимся при сплаве с другими веществами. То мягкий, то прочный, то тугоплавкий, то плавится без всяких усилий. Обладает множеством прекрасных характеристик, и одной из них является теплопроводность меди.

Если речь зашла об этой характеристике, то надо пояснить, о чем идет речь. Теплопроводностью называют способность вещества передавать тепло от нагретого участка к холодному. Так вот, теплопроводность меди одна из самых высоких среди металлов. Как можно оценить такое свойство, как хорошее или как плохое?

Если спросить кулинаров и поваров, они скажут, как хорошее, благодаря чему медная посуда наилучшим образом передает тепло от огня к готовящемуся продукту, да и нагрев равномерно распределяется по поверхности, контактирующей с пламенем.

Конечно, и другие металлы, и не только металлы, передают тепло, или, по-другому, обладают достаточной теплопроводностью, но у меди эта способность одна из лучших, так называемый коэффициент теплопроводности меди самый высокий, выше только у серебра.

Отмеченная способность обеспечивает широкие возможности использования металла в самых разных областях. В любых системах теплообмена медь является первым кандидатом на применение. Например, в электроотопительных приборах или в радиаторе автомобиля, где нагретая охлаждающая жидкость отдает лишнее тепло.

Теперь можно попытаться понять, чем обусловлен эффект передачи тепла. Происходящее объясняется достаточно просто. Происходит равномерное распределение энергии по объему материала. Можно провести аналогию с летучим газом. Попав в какой-то замкнутый сосуд, такой газ занимает все доступное ему место. Так и здесь, если металл нагреть в какой-то отдельной области, то полученная энергия равномерно распределяется по всему материалу.

Таким явлением можно объяснить теплопроводность меди. Не вдаваясь в квантовую физику, можно сказать, что за счет внешнего поступления энергии (нагрева) часть атомов получает дополнительную энергию и затем передает ее другим атомам. Энергия (нагрев) распространяется по всему объему предмета, вызывая его общий нагрев. Подобное происходит с любым веществом.

Разница только в том, что медь, теплопроводность которой очень высокая, хорошо передает тепло, а другие вещества делают то же самое значительно хуже. Но во многих случаях это может быть и нужным свойством. На свойстве веществ плохо проводить тепло основана теплоизоляция, за счет плохой передачи тепла не происходит его потерь. Теплоизоляция в домах позволяет сохранять комфортные условия проживания в самые суровые морозы.

Обмен энергией, или, как в нашем случае, передача тепла, может осуществляться и между разными материалами, если они находятся в физическом контакте. Именно это происходит, когда мы ставим чайник на огонь. Он нагревается, а затем от посуды нагревается вода. За счет свойств материала происходит передача тепла. Теплопередача зависит от многих факторов, в том числе от свойств самого материала, таких как его чистота. Так, если теплопроводность меди лучше, чем у других металлов, то уже ее сплавы, бронза и латунь обладают значительно худшей теплопроводностью.

Говоря об этих свойствах, нельзя не отметить, что теплопроводность зависит от температуры. Даже у самой чистой меди, с содержанием 99,8%, с ростом температуры коэффициент теплопроводности падает, а у других металлов, например, марганцевой латуни, с повышением температуры коэффициент растет.

В изложенном описании дано объяснение такого понятия, как теплопроводность, объяснена физическая суть явления, на примере меди и других веществ рассмотрены некоторые варианты применения этих свойств в повседневной жизни.

Теплопроводность

Теплопроводность

9 79,5 40004 0,138 9000 9000 Материал Теплопроводность (Cal/Sec)/(CM 2 C/см) Теплопроводность (W/M K)* Diamond … … … 1000 Серебро 1.01 406.0 Copper 0.99 385.0 Gold … 314 Brass . .. 109.0 Алюминий 0,50 205,0 Железо 0,163 79,5 Сталь Steel . … 50.2 Lead 0.083 34.7 Mercury … 8.3 Ice 0,005 1,6 Стекло, обыкновенный 0,0025 0,8 9000 0.002 0. 8 Water at 20° C 0.0014 0.6 Asbestos 0.0004 0.08 Snow (dry) 0,00026 … Стеклопластик 0,00015 0,04 Bric0009 … 0.15 Brick, red … 0.6 Cork board 0.00011 0.04 Wool Well 0,0001 0,04 Скальная шерсть … 0,04 . 0009 … 0.033 Polyurethane … 0.02 Wood 0.0001 0.12-0.04 Воздух при 0 ° C 0,000057 0,024 Глия (20 ° C) … 0,138 0,138 0,138 Hydrogen(20°C) … 0.172 Nitrogen(20°C) … 0.0234 Oxygen(20°C ) … 0,0238 Силик Аэрогель . .. 0,003 *Большинство из Юнга, Хью Д., Университетская физика, 7-е изд. Таблица 15-5. Значения для аэрогеля алмаза и кремнезема из CRC Handbook of Chemistry and Physics. Обратите внимание, что 1 (кал/сек)/(см 2 Кл/см) = 419 Вт/м·К. Имея это в виду, два приведенных выше столбца не всегда совпадают. Все значения взяты из опубликованных таблиц, но не могут считаться достоверными. Значение 0,02 Вт/мК для полиуретана можно принять за номинальную цифру, которая делает пенополиуретан одним из лучших изоляторов. NIST опубликовал процедуру численного приближения для расчета теплопроводности полиуретана на http://cryogenics.nist.gov/NewFiles/Polyurethan.html. Их расчет для наполненного фреоном полиуретана плотностью 1,99 lb/ft 3 при 20°C дает теплопроводность 0,022 Вт/мК. Расчет для наполненного полиуретана CO 2 с плотностью 2,00 фунт/фут 3 дает 0,035 Вт/мК. Обсуждение теплопроводности Температура Дебая и теплопроводность

Индекс Таблицы Справочник Юнг Глава 15.

Гиперфизика***** Термодинамика

Назад

Соотношение между теплопроводностью и электропроводностью металлов можно выразить через отношение: , которое можно назвать отношением Видемана-Франца или постоянной Лоренца. 2,239. Металл K/ST (10 -8 WW/K 2 ) CU 2,23 AG AG 2.31 Au 2. 35 Zn 2.31 Cd 2.42 Sn 2.52 Mo 2,61 PB 2,47 PT 2,51 0004 Обсуждение теплопроводности Закон Видемана-Франца	Алфавитный указатель Таблицы Справочные материалы Блатт Раздел 13.2
Гиперфизика***** Термодинамика	Вернуться

Техническая сталь и материалы | Какие металлы проводят тепло лучше/быстрее всего

окт

27

2020

Image by Shutterbug75 from Pixabay

Теплопроводность является важнейшим качеством металлов, поскольку она измеряет количество и скорость тепла материал может сместиться. Это качество особенно важно в высокотемпературные среды.

Чрезвычайно высокие температуры могут изменить свойства любого металла, обычно снижая прочность. Таким образом, более быстрый отвод тепла может значительно снизить нагрузку на детали, повысив их полезность и долговечность.

Однако в некоторых сценариях использования хуже нагревается проводимость действительно помогает. Например, металлы с более низкой термической вытесняющие свойства являются лучшим выбором для высокотемпературных сред где температура должна поддерживаться дольше, например, в двигателях самолетов или кухонной утвари. С другой стороны, материалы с отличной проводимостью обычно используются для теплообменники.

Существует значительное несоответствие теплопроводности различных элементов. Однако все они имеют одну общую черту – свойства теплопереноса остаются практически одинаковыми независимо от температуры.

Сплавы

, с другой стороны, имеют разные свойства теплопроводности при различных температурах. По этой причине производители сплавов указывают значение при различных температурах, обычно при тех, при которых материал имеет наибольшую прочность. Вы можете найти эти значения на Tech Steel & Materials для различных сплавов в нашем онлайн-каталоге.

Имперское значение для измерения теплопроводности составляет [BTU/(ч·фут⋅°F)], а метрическое значение – [Вт/м-K].

Но какие металлы обладают наилучшей теплопроводностью? Давайте более глубокий взгляд и узнать!

Серебро

Серебро

— драгоценный металл, очень пластичный и ковкий. а также является выдающимся проводником электричества и тепла. Его термальный проводимость 248 [BTU/(час·фут⋅°F)] или 429 [Вт/м-К]. Несмотря на исключительное тепловыделение, серебро не находит широко используется в промышленных приложениях, так как это дорого.

Медь

Чистая медь имеет наилучшую электропроводность среди всех других металлов. По этой причине он широко используется для изготовления теплообменников, кондиционеры и холодильники, а также баки для горячей воды. Однако медь является также дорого, что ограничивает его использование в коммерческих приложениях.

Медь имеет теплопроводность 232 [БТЕ/(час·фут⋅°F)] или 401 [Вт/м-К] при комнатной температуре.

Алюминий

Алюминий

является экономичным вариантом для применений, где требуется быстрая теплопередача. В целом, алюминий не имеет почти такого же теплопроводность как у меди, но благодаря более низкой цене она находит более использование в коммерческих приложениях.

Алюминий

имеет теплопроводность 137 [БТЕ/(час·фут⋅°F)] или 237 [Вт/м-К] при комнатной температуре.

Латунь

Латунь – это сплав меди и цинка. В первую очередь известен превосходная коррозионная стойкость, латунь также обладает хорошей термостойкостью. проводимость. При комнатной температуре значения составляют 64 [БТЕ/(час·фут⋅°F)] или 111 [Вт/м-K].

Алюминий Бронза

Алюминиевая бронза представляет собой сплав, состоящий из меди, алюминий, железо и никель. Этот материал известен своей высокой прочностью и коррозионная стойкость, но и хорошая теплопроводность.