كيفية تحديد ما إذا كانت المادة عازلة للحرارة؟
الموصلية الحرارية - مفتاح أداء عزل المواد
تشير الموصلية الحرارية (يُشار إليها عادةً بالرموز k أو λ أو κ) إلى قدرة المادة على نقل الحرارة. وهي الطريقة الثالثة لنقل الحرارة بعد الحمل الحراري والإشعاع. يمكن قياس عملية التوصيل الحراري باستخدام معادلات معدل مناسبة. وتستند معادلة المعدل في هذا النمط من التوصيل الحراري إلى قانون فورييه للتوصيل الحراري.
تتولد الموصلية الحرارية من خلال التصادمات المستمرة للجزيئات، ولا تُسبب الحركة الكلية للمادة الصلبة نفسها. تنتقل الحرارة على طول التدرج الحراري، أي من المناطق ذات درجة الحرارة العالية والطاقة الجزيئية العالية إلى المناطق ذات درجة الحرارة المنخفضة والطاقة الجزيئية المنخفضة. ويستمر هذا الانتقال حتى الوصول إلى التوازن الحراري. ويعتمد معدل انتقال الحرارة على حجم التدرج الحراري والخصائص الحرارية للمادة.
يتم تعريفه على أنه كمية الحرارة التي تمر عبر وحدة مساحة (1 م²) من مادة لكل وحدة سمك (1 م) خلال وحدة زمنية، والوحدة هي W/m·K. [W. Watt، m: meter، K: Kelvin]
تعتمد الموصلية الحرارية للمواد بشكل كبير على عدة عوامل، منها تدرجات درجات الحرارة، وخصائص المادة، وطول مسار انتقال الحرارة.
المواد ذات البنية غير المتبلورة والكثافة المنخفضة تتمتع بموصلية حرارية أقل. وكلما انخفضت نسبة الرطوبة ودرجة الحرارة في المادة، انخفضت الموصلية الحرارية أيضًا.
تُحدد الموصلية الحرارية للمواد كيفية استخدامها. على سبيل المثال، تُقدم المواد ذات الموصلية الحرارية المنخفضة أداءً استثنائيًا في العزل الحراري والصناعي، بينما تُعدّ المواد ذات الموصلية الحرارية العالية مناسبةً جدًا لتطبيقات أدوات المطبخ وأجهزة التبريد. بشكل عام، تُسمى المواد ذات الموصلية الحرارية الأعلى من 200 واط/متر·كلفن مواد ذات موصلية حرارية عالية، بينما تُسمى المواد ذات الموصلية الحرارية الأقل من 0.12 واط/متر·كلفن مواد عازلة.
تُعدّ الموصلية الحرارية عنصرًا أساسيًا في العلاقة بين المواد. إن فهم الموصلية الحرارية يُمكّننا من استخدام المواد في مختلف جوانب الحياة لتحقيق أفضل أداء. ويُعد اختبار وقياس معدل الحرارة الفعال أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق هذه المهمة.
وفيما يلي الموصلية الحرارية للمواد الشائعة:
مادة | الموصلية الحرارية (وات/م·ك) |
ABS-بلاستيك | 0.25 |
الأسيتالات | 0.3 |
أكريليك | 0.06 |
الألكيدات | 0.85 |
الألومينا النقية | 30~40 |
الألومنيوم النقي | 237 |
الألومنيوم المصبوب | 100~180 |
أسفلت | 0.75 |
طوب، طوب بناء | 0.69 |
الطوب، التراب الدياتومي | 0.24 |
الطوب، الطين الناري | 1.04 |
كرتون، سيلوتكس | 0.048 |
كرتون مموج | 0.064 |
لوح سيليكات الكالسيوم | 0.05~0.07 |
الأسمنت، الملاط | 1.16 |
الأسمنت، بورتلاند | 0.29 |
الألياف السيراميكية | 0.09~0.2 |
الخرسانة، سيرامسايت | 0.77 |
الخرسانة الرغوية | 0.21 |
الخرسانة والحجر مزيج 1-2-4 | 1.37 |
النحاس النقي | 401 |
لوح الفلين، 10 رطل/قدم 3 | 0.043 |
الماس | 2300 |
التراب الدياتومي | 0.061 |
إيبوكسي | 0.2~2.2 |
زجاج إيبوكسي | 0.3~0.5 |
EPS | 0.033~0.036 |
زجاج | 0.12 |
زجاج رغوي | 0.044~0.058 |
الزجاج والسيليكا | 1.38 |
صوف زجاجي | 0.032~0.040 |
رغوة الراتنج الفينولية | 0.023~0.025 |
جص | 0.48 |
زجاج شبكي | 0.19 |
رغوة البولي إيثيلين | 0.047 |
رغوة البولي يوريثان | 0.025 |
الصوف الصخري | 0.04 |
المطاط، البوتيل | 0.26 |
مطاط صلب | 0.19 |
المطاط والسيليكون | 0.19 |
رغوة المطاط | 0.034 |
هلام السيليكا الهوائي | 0.016 |
السيليكون 99.9% | 150 |
الحجر والجرانيت | 2.8 |
الحجر، الحجر الجيري | 1.3 |
الحجر والرخام | 2.5 |
الحجر، الحجر الرملي | 1.83 |
خشب | 0.17 |
نشارة الخشب | 0.059 |
مصدر البيانات من الإنترنت. للإشارة فقط.