Θερμική αντίσταση στην αγωγιμότητα

Αρχικά προήλθε από το νόμο του Fourier για τη θερμική αγωγιμότητα, η θερμική αντίσταση στην αγωγιμότητα είναι μια σημαντική έννοια που πρέπει να καλύψει. Η θερμική αντίσταση στην αγωγιμότητα ορίζεται ως ο λόγος της θερμοκρασίας προέδρου μεταξύ δύο φάσεων ενός υλικού προς τον ρυθμό ροής της θερμότητας ανά μονάδα επιφάνειας.

Σε αυτό το άρθρο, θα κατανοήσουμε το θέμα της θερμικής αντίστασης στην αγωγιμότητα και τη συνάφειά της με την πορεία. Το άρθρο θα καλύψει επίσης πολλές άλλες σημαντικές έννοιες που σχετίζονται άμεσα ή έμμεσα με τη θερμική αντίσταση.

Λοιπόν, χωρίς άλλη καθυστέρηση, ας ξεκινήσουμε τη συζήτηση!

Βασικές αρχές θερμικής αντίστασης

Καθώς ξεκινάμε με το θέμα, ας μάθουμε πρώτα καλά τα βασικά. Η θερμική αντίσταση στην αγωγιμότητα αναφέρεται στη θερμαντική ιδιότητα ενός υλικού με την οποία αντιστέκεται στη ροή θερμότητας. Είναι το αντίθετο ή το αντίστροφο της θερμικής αγωγιμότητας. Μπορούμε επίσης να το εξηγήσουμε ως τον ποσοτικό προσδιορισμό του πόσο δύσκολο θα ήταν για ένα υλικό να μεταφέρει θερμότητα.

Η θερμική αντίσταση εκφράζεται επίσης ως το πηλίκο της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ δύο δεδομένων σημείων και της ροής θερμότητας μεταξύ τους. Υπονοεί ότι όσο υψηλότερο είναι το επίπεδο της θερμικής αντίστασης, τόσο πιο δύσκολο θα ήταν για το υλικό να μεταφέρει θερμότητα.

Ο ρόλος του νόμου του Ohm

Η θερμική αντίσταση στην αγωγιμότητα μπορεί επίσης να φανεί με τον ίδιο τρόπο όπως η ηλεκτρική αντίσταση. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε επίσης να χρησιμοποιήσουμε τον βασικό τύπο του θερμικού υπολογισμού για να αναπαραστήσουμε τις απεικονίσεις και τις εξισώσεις.

Επομένως, η διαφορά θερμοκρασίας μπορεί επίσης να υπολογιστεί λαμβάνοντας υπόψη τη διαφορά δυναμικού. Ωστόσο, στην περίπτωση θερμικής αντίστασης για θερμική αγωγιμότητα, η διατήρηση του ενός άκρου του αντικειμένου σε διατομή είναι υποχρεωτική. Θα βοηθούσε το αντίθετο άκρο να φτάσει μέσα από αυτό και να επηρεάσει τη θερμοκρασία. Επομένως, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τον ρόλο του νόμου του Ohm όσον αφορά τη θερμική αντίσταση.

Αναλογία θερμικής αντίστασης

Η κατανόηση της έννοιας της θερμικής αντίστασης στην αγωγιμότητα παρέχει επίσης την ευκαιρία να αναλυθούν διάφορα προβλήματα μεταφοράς θερμότητας με αναφορά στην ηλεκτρική αναλογία. Μπορεί επίσης να βοηθήσει στην οπτικοποίηση και ανάλυση των περίπλοκων συστημάτων που σχετίζονται με το νόμο του Ohm.

Ας αφιερώσουμε λίγο χρόνο για να το καταλάβουμε αυτό.

Όπως δίνεται από τον νόμο του Ohm –

V=IR

Σε αυτή τη σχέση, το V αντιπροσωπεύει την τάση που οδηγεί το μέγεθος. Η ποσότητα του ρεύματος που ρέει για τη δεδομένη τάση είναι ευθέως ανάλογη με την αντίσταση. Ωστόσο, η αντίσταση εξαρτάται επίσης από τις ιδιότητες του υλικού και τη φυσική διαμόρφωση στην περίπτωση ενός ηλεκτρικού αγωγού. Για παράδειγμα, ο χαλκός έχει συνήθως χαμηλότερη αντίσταση σε σύγκριση με το ξύλο.

Είναι επίσης σημαντικό να γνωρίζουμε ότι η ροή θερμότητας είναι επίσης ανάλογη με τη διαφορά θερμοκρασίας με μεταφορά θερμότητας σε σταθερή κατάσταση χωρίς εσωτερική παραγωγή θερμότητας και μπορεί να αναπαρασταθεί από την εξίσωση – Q =kA∆T/∆x

Εδώ, το Q σημαίνει την ποσότητα της ροής θερμότητας, το k αναφέρεται στην υλική ιδιότητα της θερμικής αγωγιμότητας και το A αντιπροσωπεύει την περιοχή που είναι κανονική στη ροή της θερμότητας. Επιπλέον, το Δx υποδηλώνει την απόσταση που περιβάλλει τη ροή θερμότητας και το ΔT αναφέρεται στη διαφορά θερμοκρασίας που τροφοδοτεί τη ροή θερμότητας.

Πλεονεκτήματα

Τώρα που γνωρίζουμε την έννοια της θερμικής αντίστασης στην αγωγιμότητα, ας συζητήσουμε μερικά πλεονεκτήματα της εφαρμογής σκευασμάτων θερμικής αντίστασης. Ακολουθούν μερικές υποδείξεις προς επεξήγηση:

Απλοποίηση στη ρύθμιση προβλημάτων

Η εφαρμογή της σύνθεσης θερμικής αντίστασης μπορεί να βοηθήσει στην απλούστευση της διευθέτησης πολύπλοκων προβλημάτων. Για παράδειγμα, κατά τον υπολογισμό της ροής θερμότητας για τη θερμοκρασία του υγρού ρεύματος, η ρύθμιση της εξίσωσης γίνεται ευκολότερη εάν οι ιδιότητες του υλικού ταιριάζουν.

Θα ήταν απαραίτητο να συμπεριλάβουμε μια πιο απλοποιημένη λύση επειδή η θερμική αντίσταση του καλοριφέρ έχει θερμοκρασία επιφάνειας μέσα της. Αυτό μπορεί να σας βοηθήσει να διατηρήσετε τη διαδικασία απλή.

Βαθιές πληροφορίες για το πρόβλημα

Η εφαρμογή της σύνθεσης θερμικής αντίστασης στην αγωγιμότητα βοηθά επίσης να αποκτήσετε ενημερωτικές γνώσεις για το πρόβλημα. Μας βοηθά να κατανοήσουμε ποια μέρη του μοντέλου είναι υπεύθυνα για τον έλεγχο της μεταφοράς θερμότητας και ποια μέρη δεν έχουν μεγάλη σημασία.

Ας κατανοήσουμε αυτό το σενάριο μέσα από ένα παράδειγμα. Εάν η θερμική αντίσταση στο δεδομένο υγρό υλικό είναι 20 k/w με πλαστικό 1 mm ως σύνθετο τοίχωμα και θερμική αντίσταση 40 k/w, η θερμική αντίσταση στην ακτινοβολία και την αγωγιμότητα θα έχει χαμηλότερη εκπομπή.

Συμπέρασμα 

Συμπερασματικά, μπορούμε να πούμε ότι η θερμική αντίσταση στην αγωγιμότητα είναι το αμοιβαίο φαινόμενο αυτού που καταλαβαίνουμε από τη θερμική αγωγιμότητα ενός δεδομένου υλικού. Ωστόσο, δεν θα ήταν λάθος να επισημάνουμε ότι είναι μια εξίσου ισχυρή ιδέα για να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε περίπλοκες διαδικασίες και να εφαρμόσουμε σχετικές λύσεις. Όπως συζητήθηκε παραπάνω, μπορεί επίσης να βοηθήσει στον πειραματισμό με τις υπάρχουσες τεχνολογίες για να αναδειχθούν οι λύσεις που μπορούν να φέρουν επανάσταση στον κόσμο της τεχνολογίας.