9 ISI ILETKENLERI VE ÖZELLIKLERI - BILIM - 2025

Isı iletkenler , yapısı ısı bunların içinden geçebildiği şekildedir malzemelerdir. Unutulmamalıdır ki, tüm maddeler sürekli titreşim hareketinde olan atomlardan ve moleküllerden oluşur ve ısının bu parçacıkların daha fazla çalkalanmasına dönüştüğü unutulmamalıdır.

Bazı malzemeler ısıyı diğerlerinden daha iyi iletir çünkü iç konfigürasyonları bu enerji akışını kolaylaştırır. Örneğin ahşap, ısınması uzun zaman aldığı için iyi bir ısı iletkeni değildir. Ancak öte yandan demir, bakır ve diğer metaller öyledir, bu da parçacıklarının çok hızlı kinetik enerji kazandığı anlamına gelir.

Bilgisayar çiplerinde kullanılan termal gres, iyi bir ısı iletkenidir ancak elektrik değildir. Kaynak: Wikimedia Commons.

Bu nedenle metaller, tencere ve tava gibi mutfak gereçlerinin yapımında favorilerdir. Çabucak ısınırlar ve yiyeceklerin düzgün pişmesi için yeterince yüksek sıcaklıklara ulaşırlar.

Ancak kullanıcının elleriyle temas halinde olan kulplar ve kulplar diğer ısı yalıtım malzemelerinden yapılmıştır. Bu sayede tavalar sıcakken bile kullanımı kolaydır.

İletken türleri

Isıyı iletme şekillerine bağlı olarak malzemeler şu şekilde sınıflandırılır:

- Termal iletkenler : elmas ve diğerleri arasında bakır, demir, çinko ve alüminyum gibi metaller. Genellikle iyi elektrik iletkenleri aynı zamanda iyi ısı iletkenleridir.

- Isı izolatörleri : ahşap, kauçuk, fiberglas, plastik, kağıt, yün, anime, mantar, polimerler iyi örneklerdir. Gazlar da iyi iletken değildir.

Malzemelerin ısıl iletkenliği

Her birinin ısıyı iletme şeklini özünde karakterize eden özelliğe termal iletkenlik denir. Bir maddenin ısıl iletkenliği ne kadar yüksekse, ısıyı o kadar iyi iletir.

Maddelerin ısıl iletkenliği deneysel olarak belirlenir. SI Uluslararası Birim Sisteminde, termal iletkenlik Watt / (metre x kelvin) veya W / (mK) cinsinden ölçülür. Aşağıdaki şekilde yorumlanır:

Anglo-Sakson ülkelerinde kullanılan diğer bir termal iletkenlik birimi BTUH / (ft.ºF) 'dir ve BTUH, saat başına İngiliz Isı Birimi anlamına gelir.

Katının uçları arasında sıcaklık farkı olduğunda ısı, katının içinden geçer. Kaynak: Wikimedia Commons.

Isıl iletkenlik değerleri

Doğada bulunan ve endüstride sıklıkla kullanılan bazı element ve malzemelerin ısıl iletkenlikleri aşağıdadır.

Bununla birlikte, hala deney aşamasında olan, ısı iletkenliği elmasınkini çok aşan ve masanın başında olan sentetik bileşikler olduğu unutulmamalıdır.

Metallerin ısıl iletkenlik değerinde sıcaklık belirleyicidir. Sıcaklık arttıkça termal iletkenlik de artar (elektriksel iletkenlik azalmasına rağmen). Metal olmayanlar için termal iletkenlik, geniş bir sıcaklık aralığında kabaca sabittir.

Tablodaki değerler 25ºC ve 1 atmosfer basınçta belirtilmiştir.

Termal özellikleri için bir malzeme seçerken, ısıyla genleştiğini hesaba katmak gerekir. Bu kapasite ısıl genleşme katsayısı ile verilmektedir.

Ana ısı iletkenleri

Elmas

Elmas, doğadaki en iyi ısı iletkendir. Kaynak: Robert Lavinsky, Wikimedia Commons aracılığıyla.

Bakır ve diğer metallerden çok daha iyi, oda sıcaklığında en iyi termal iletkendir. Bir elektrik yalıtkanı olan elmasta, ısı, iletken elektronlardan değil, oldukça organize kristal yapısındaki titreşimlerin yayılmasından geçer. Bu titreşimlere fonon denir.

Aynı zamanda düşük bir termal genleşme katsayısına sahiptir, bu da boyutlarının ısıtıldığında orijinal olanlara yakın kalacağı anlamına gelir. Elektrik iletmeyen iyi bir ısı iletkeni gerektiğinde, elmas en iyi seçenektir.

Sonuç olarak, bilgisayarlarda ve diğer elektronik cihazlarda devrelerin ürettiği ısıyı uzaklaştırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak büyük bir dezavantajı vardır: son derece pahalıdır. Sentetik elmaslar olmasına rağmen yapımı kolay değildir ve ayrıca pahalıdır.

Gümüş

Gümüş sikke

Parlaklığı, rengi ve işlenebilirliği nedeniyle süslemede çok beğenilen bir metaldir. Oksidasyona dayanıklıdır ve tüm metaller arasında en yüksek ısıl iletkenliğe ve mükemmel elektrik iletkenliğine sahip olandır.

Bu nedenle endüstride hem tek başına hem de nikel ve paladyum gibi diğer elementlerle alaşımlarda birden fazla uygulama alanına sahiptir.

Saf gümüş ile baskılı devreler, yüksek sıcaklıkta süper iletken kablolar yapılır ve elektronikte kullanılan iletkenler kaplanır, ayrıca elektrik kontağı yapmak için alaşım olarak kullanılır.

Nispeten kıt ve bu nedenle pahalı olma dezavantajına sahiptir, ancak bu uygulamalar için fiziksel özelliklerin benzersiz kombinasyonu onu mükemmel bir alternatif haline getirir, çünkü çok esnek ve bununla birlikte iyi uzunlukta iletkenler elde edilir.

Bakır

Bakır teller

İyi ısıl iletkenlik gerektiğinde en çok kullanılan metallerden biridir, çünkü kolay korozyona uğramaz ve erime noktası oldukça yüksektir, bu da ısıya maruz kaldığında kolay erimeyeceği anlamına gelir.

Sahip olduğu diğer avantajları, manyetik olmamasının yanı sıra sünekliğidir. Bakır geri dönüştürülebilir ve gümüşten çok daha ucuzdur. Bununla birlikte, termal genleşme katsayısı yüksektir, bu da boyutlarının ısıtıldığında önemli ölçüde değiştiği anlamına gelir.

İyi termal özelliklerinden dolayı, örneğin çelikle kaplı bakır tencere gibi mutfak gereçlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca sıcak su depolarında, merkezi ısıtma sistemlerinde, araba radyatörlerinde ısı eşanjörleri üretmek ve elektronik cihazlarda ısıyı dağıtmak için.

Altın

Prehispanik altın maske

Bu mükemmel bir değerli metaldir ve insanlık tarihinde önemli bir yere sahiptir. Altın bu özel anlamın dışında dövülebilir, dayanıklı ve mükemmel bir ısı ve elektrik iletkenidir.

Altın aşınmadığı için katı hal elektronik bileşenlerinde küçük akımları taşımak için kullanılır. Bu akımlar o kadar küçüktür ki, en ufak bir korozyon belirtisinde kolayca kesilebilirler, bu nedenle altın güvenilir elektronik bileşenleri garanti eder.

Ayrıca kulaklık konektörleri, kontaklar, röleler ve ara kablolar üretmek için kullanılır. Akıllı telefonlar, hesap makineleri, dizüstü bilgisayarlar ve masaüstü bilgisayarlar ve televizyonlar gibi cihazlar az miktarda altın içerir.

Klima mahalleri için özel camlar ayrıca güneşin ışınlarını dışarıda yansıtmaya yardımcı olacak şekilde dağılmış altın içerir ve çok sıcakken tazeliği içeride tutar. Aynı şekilde kış mevsiminde bina içerisindeki iç ısının korunmasına yardımcı olurlar.

Lityum

Lityum iyon batarya. Yazar: Mr. ち ゅ ら さ ​​ん. Lithium_Battery * fotoğrafçılık günü, Ağustos 2005 * fotoğrafçı Aney. Kaynak: Wikimedia Commons.

Çok reaktif olmasına rağmen, tüm metallerin en hafifidir, bu nedenle kolayca aşınır. Ayrıca, son derece yanıcı olduğu için büyük bir dikkatle ele almalısınız. Bu nedenle bol olmasına rağmen serbest halde değil, genel olarak elektrolitik yöntemlerle izole edilmesi gereken bileşiklerde bulunur.

Isıl iletkenliği altınınkine benzer, ancak bundan çok daha ucuzdur. Lityum karbonat, ısıya dayanıklı cam ve seramik üretiminde kullanılan bir bileşiktir.

Lityumun diğer bir yaygın kullanımı, metalik lityum çıkarmak için lityum klorürün kullanıldığı uzun ömürlü, hafif pillerin üretilmesidir. Alüminyumun işlenmesinde ilave edilerek elektrik iletkenliğini arttırır ve çalışma sıcaklıklarını düşürür.

Alüminyum

Alüminyum metal kova. Kaynak: Carsten Niehaus

Bu hafif, ucuz, oldukça dayanıklı ve işlenmesi kolay metal, klimalar ve ısıtıcılar gibi iklimlendirme ekipmanlarında ısı eşanjörü yapmak için kullanılan ana malzemelerden biridir.

Hem yurtiçi hem de endüstriyel olarak, alüminyum mutfak eşyaları dünya çapında mutfaklarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tencere, tava ve fırın tepsileri gibi alüminyum kaplar son derece verimlidir. Yiyeceklerin lezzetini değiştirmezler ve pişirme sırasında ısının hızlı ve eşit bir şekilde yayılmasına izin verirler.

Her şeye rağmen, alüminyum tencere ve tavalar, bir ısı iletkeni kadar iyi olmayan paslanmaz çelikle değiştirildi. Bunun nedeni, paslanmaz çeliğin, örneğin domates sosu gibi daha güçlü asitlerle reaksiyona girmemesidir.

Bu nedenle, alüminyumun gıdaya girmesini önlemek için çelik kaplarda domates soslarının yapılması tercih edilir, çünkü bazılarında alüminyum - antiasitlerde, talkta, deodorantlarda ve diğer birçok üründe dejeneratif hastalıkların ortaya çıkmasıyla ilişkilendirilmiştir. Uzmanların çoğu ve FDA bu hipotezi reddetse de.

Ön planda alüminyum tencere. Kaynak: Pixabay.

Eloksallı alüminyumdan yapılmış pişirme kapları, alüminyum partiküllerini serbest bırakma riskine sahip değildir ve prensipte daha güvenli bir şekilde kullanılabilir.

Bronz

Bu eski çanların bronzları, metallerin süs veya dini amaçlar için yararlılığını gösterir. Kaynak: Pxhere.

Bronz, daha az ölçüde diğer metallerle birlikte, bakır ve kalay alaşımıdır. İnsanlık tarihinde çok eski zamanlardan beri mevcuttur.

O kadar önemlidir ki, bir Prehistorya dönemi, insanların bu alaşımın özelliklerini keşfettiği ve kullanmaya başladığı zaman olan Bronz Çağı olarak adlandırılmıştır.

Bronz, korozyona dayanıklıdır ve çalışması kolaydır. Başlangıçta çeşitli kaplar, aletler, mücevherler, sanat objeleri (örneğin heykeller) ve silahların yanı sıra madeni para basmak için kullanıldı. Günümüzde hala boru, mekanik parçalar ve müzik aletleri yapımında kullanılmaktadır.

Çinko

Çinko oksitli camı izleyin. Kaynak: Adam Rędzikowski

Çok yumuşak ve sünek mavimsi beyaz bir metaldir, düşük erime noktasına sahip olmasına rağmen çalışması kolaydır. Esas olarak alaşımlarda kullanılan eski çağlardan beri bilinmektedir.

Şu anda çeliği galvanize etmek ve böylece onu korozyondan korumak için kullanılmaktadır. Ayrıca inşaat sektörü için piller, pigmentler ve özel çinko levhalar üretmek için.

Demir

Bir mıknatıs üzerindeki demir talaşları. Kaynak: Commons Wikimedia aracılığıyla Aney.

Demir, tarihi önemi büyük olan başka bir metaldir. Bronz gibi, demir de büyük teknolojik ilerlemelerin gerçekleştiği tarihöncesine bağlıdır: Demir Çağı.

Günümüzde dökme demir, inşaatta ve otomotiv parçalarının imalatı için bir malzeme olarak aletler, mutfak eşyaları yapmak için birçok uygulamaya sahip olmaya devam etmektedir.

Demir, gördüğümüz gibi çok iyi bir ısı iletkenidir. Demir cisimler ısıyı çok iyi dağıtır ve uzun süre muhafaza eder. Aynı zamanda yüksek bir erime noktasına sahiptir, bu da onu yüksek sıcaklıklara dayanıklı hale getirir, dolayısıyla hem endüstriyel hem de evsel her tür fırının imalatında faydalıdır.

Referanslar

1. CK-12. Termal İletkenler ve İzolatörler. Kurtarıldı: ck12.org.
2. Bakır: Özellikler ve Uygulamalar. Copperalliance.org'dan kurtarıldı.
3. Effunda. Ortak katı malzemelerin özellikleri. Efunda.com'dan kurtarıldı
4. Hill, D. Dökme Demirin Isıl Özellikleri. Ehow.com'dan kurtarıldı.
5. Kral H. Altının birçok kullanımı. Geology.com'dan kurtarıldı.
6. Lityum. Kurtarıldığı yer: gob.mx.
7. Yeniden yaratıcı fizik. Isı iletimi. Kurtarıldı: fisicarecreativa.com.
8. Vikipedi. Termal iletkenliklerin listesi. Es.wikipedia.org adresinden kurtarıldı.