熱伝導率は、コンダクタンスを介して熱を通過させる材料の能力を測定します。 金属などの材料の熱伝導率は、組成や構造に大きく依存します。
金属は、典型的には、高効率の熱伝導体であることが知られている。
この記事では、金属の理想的な熱導体を作るもの、熱伝達のメカニズム、および一般的な金属の使用を探求します&合金。
日常生活における熱伝導率の重要性
画像1。 A
画像1。 B
画像1. AとBは、キッチン用品を利用してキッチンにいる個人の視覚的なイラストを示しています。料理はほとんどの人にとって日常生活の一部です。
料理はほとんどの人にとって日常生活の一部です。
それ故に、調理電気器具は最大安全および効率の保障の刺激と設計されている。 これには熱物理学の理解が必要です。 トースターの発熱体がニクロムワイヤーから普通なぜ成っているか理由がある、混合のスプーンは木でありがちで、オーブンのミットの物質的な構造は金属の混合物を決して伴わない。
温度の定義&熱伝導
熱伝導を数学的に理解するためには、温度の定義を思い出す必要があります。Tの操作定義
:
温度の動作定義は、単に水銀の体積の膨張を測定する温度計で測定された値です。
画像2。 摂氏と華氏単位の二つの温度計のイラスト
Tの物理学の定義：
熱物理学では、温度と熱伝導は、分子の動きを研究することによって理解されSchroeder、’熱物理学入門’の著者は、温度を数学的に次のように説明しています。
:ここで、S=エントロピー、U=エネルギー、N=粒子の数、V=システムの体積（Schroeder、2007）。
したがって、システムの温度は、粒子の数とシステムの体積が一定に保たれているときのエントロピーとエネルギーに依存します。
したがって、シスSchroederは言葉で述べています：”温度は、物体が自発的にその周囲にエネルギーを放棄する傾向の尺度です。 二つの物体が熱接触しているとき、自発的にエネルギーを失う傾向があるものはより高い温度にあります”（Schroeder、2007）。 これは、接触している2つの物体が熱平衡に到達しようとするためです。
温度と熱伝導を微視的なレベルで視覚化するために図1AとBを以下に示します。 未知のオブジェクトAとBが互いに物理的に接触していると想像してください。 オブジェクトAの温度はオブジェクトBの温度よりも高くなります。
図1. A
図1。B
図1.Aは、物理的に接触している二つの未知の物体を示し、図1を示しています。Bは、オブジェクトの分子を表示します。
At t0, TA > TB
At t1, TA > TB
At tn, TA = TB
At t0, ŝA > ŝB
At t1, ŝA > ŝB
At tn, ŝA > ŝB
Given that tn: a point in time, TA: temperature of object A, TB: temperature of object B, ŝA: average speed of A particle, ŝB: average speed of B particle.
t0では、オブジェクトAの原子はより速い速度で移動し、オブジェクトBの原子はより遅い速度で移動しています（TA>TB）。 時間が経つにつれて、オブジェクトAはエネルギーを放棄し、オブジェクトBは同じ温度（TA=TB）になり、熱平衡に達するまでエネルギーを獲得します。 これは分子レベルで記述される熱伝導である。 オブジェクトAの原子との最初の相互作用を持っていたオブジェクトBの原子は、エネルギーがオブジェクトBのすべての原子を介して転送されるまで、オブジェクトBのより多くの原子にぶつかる。
Schroederは、熱伝導を「分子接触による熱の移動：動きの速い分子が動きの遅い分子にぶつかり、その過程でエネルギーの一部を放棄する」と定義しています（Schroeder、2007）。
金属の熱伝達モード
気体/液体の対流、空の空間で区切られた物体の放射、直接接触している物体の伝導の三つの熱伝達モードを思い出すことは
熱伝導も三つのカテゴリーに分かれています: 図2に示すように、気体/液体の分子衝突、固体の格子振動、金属の伝導電子。 以下。
図2。 熱伝達のモード。金属の熱伝導には、気体状態の金属の分子衝突+伝導電子、固体状態の金属の格子振動+伝導電子が含まれます。
金属の熱伝導には、分子衝突+伝導電子が含まれます。
金属の熱伝導が含まれます。 伝導電子は本質的に金属を信じられないほどの導体にするものです。 伝導電子が実際に何であるかを説明する前に、金属の定義を思い出すことが不可欠です。
金属を定義する
すべての要素は、金属、非金属および半金属を含む周期表の下に見つけることができます。 金属は「化学反応中に電子を失うことによって正のイオンを形成する元素」と定義されています（Blaber、2015）。
図3. 金属、非金属および半金属に分類されるすべての要素を示す周期表。
テーブル1。 金属の典型的な物理的性質のリスト。/p>
ほとんどの金属の物理的性質
室温で固体
ハード
高密度
高融点
高沸点
可鍛性
延性
光沢
金属を良い熱伝導体にするのは何ですか？金属を良好な熱伝導体にするのは、自由流動性の伝導電子です。
金属を良好な熱伝導体にするのは、自由流動性の伝導電子です。
図4. 原子と自由に流れる電子を表示するまで加熱される金属ブロック。
金属原子は、酸化物や塩を形成するなど、非金属原子と化学的に反応すると価電子を放出します。 したがって、金属イオンは水溶液中の陽イオンである。 金属と金属合金を良好な導体にするのは、特別な金属結合です。 金属固体では、結合した原子は価電子を共有し、熱と電荷の両方を運ぶ自由に動く伝導電子の海を形成します。 したがって、例えば共有結合中の電子とは異なり、金属中の価電子は金属格子を自由に流れ、個々の原子コアにロックされることなく効率的に熱を運
熱伝導率の値（k）の数学的モデリング
熱伝導率（k）は、熱を伝導するエンティティの能力（Q）を測定します。
高いk値: 高い熱伝導率
図4. 熱伝導率の式を持つ材料のシート。
与えられた：
K=熱伝導率（W/m•K）、
Δ Q=エネルギー移動（ジュール/秒）、
Δ T=時間の変化（秒）、
Δ T=温度勾配（K）、
A=熱伝導率（m2）の面積、
Δ X=材料の厚さ。
金属および合金の熱伝導率の値
以下の表は、室温での金属および合金の選択の熱伝導率を示しています。P>
表2。 金属の典型的な物理的性質のリスト。
| Metals | Thermal Conductivity at Room Temperature (W/m•K) |
|---|---|
| Aluminum | 226 |
| Aluminum alloy (Al Mg 2.5-5.0) | 125 |
| Carbon Steel | 71 |
| Magnesium | 151 |
| Brass (Yellow) | 117 |
| Bronze (Aluminum) | 71 |
| Copper | 397 |
| Iron | 72 |
| Stainless steel (446) | 23 |
| Steel alloy 8620 (cast) | 46 |
| Steel carbon type 1020 (0.2 – 0.6 c) | 71 |
| Tungsten | 197 |
| Lead | 34 |
| Nickel | 88 |
| Steel carbon type 1020 (0.2 – 0.6 c) | 71 |
| Zinc | 112 |
| Titanium | 21 |
| Tin | 62 |
Note: Copper and Aluminum have the highest thermal conductivity value (k). Check our material database.
一般的な金属の用途&上記の表の合金
金属および合金（金属の組み合わせで作られた材料）は、電子、工学、実験装置、医療機器、ハウスホールド製品、建設などの異なる産業における建築材料として使用されている。金属の最も高い熱伝導率の値は、銀（-429W/m•K）、銅（-398W/m•K）、金（-315W/m•K）にあります。
金属の最も高い熱伝導率の値は、銀（-429W/m*K）、銅（-398W/m*K）、金（-315W/m*K）にあります。金属は電気の優れた導体であるため、電子機器を製造する上で非常に重要です。
金属は電気の優れた導体であるため、電子機器を製造する上 銅、アルミニウム、錫、鉛、マグネシウムおよびプラスチックは電話、ラップトップ、コンピュータおよび自動車電子工学の部品の作成で頻繁に使用されます。 銅はコスト効率が高く、電気配線に使用されます。 鉛はケーブルのおおうことおよび電池を作るために使用されます。 錫ははんだを作るために使用されます。 マグネシウムの合金は新技術の生産で軽量であるので使用されます。 プラスチックは電気を伝導してはならない電子機器の部品を作るために使用され、チタンはプラスチックを製造するために使用されます。
金属はエンジニアリング業界でも重要です。 アルミニウムは自動車部品の製造によく使用され、純粋な形が弱いため合金として使用されます。 自動車鋳造は亜鉛でできています。 鉄、鋼鉄およびニッケルは構造および下部組織で使用される共通の金属です。 鋼は、鉄と炭素（および多くの場合、他の要素）の合金です。 鋼鉄の炭素分を高めることは材料をより強くしかしより少なく延性があるようにする炭素鋼を作成します。 炭素鋼は建築材料によく使用されます。 黄銅および青銅（亜鉛および錫とそれぞれ合金にされる銅）に有利な表面の摩擦特性があり、ロックのために使用されます&ドアのヒン
最後に、伝統的に蛍光灯のための電球フィラメントはタングステンで作られています。 しかし、このような光源では電力の約5％しか光に変換されず、残りの電力は熱に変換されるため、これらは段階的に廃止されています。 現代の光源は、多くの場合、LED技術と半導体に基づいています。
結論として、金属の熱伝導率は、構造を設計するために非常に重要です。 それは企業内の安全、効率および新しい革新のために必要である。 導体電子は、非金属材料と比較して金属の高い導電性の背後にあるメカニズムです。 しかし、熱伝導率の値（k）は、金属間でも大きく変化する可能性があります。
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画像
画像1から取得しました。A：Mohamed、M.（2019）。 料理の女性。 https://pxhere.com/en/photo/1584957から取得しました。
画像1.B:Mohamed,M.(2019). シェフの料理。 から取得https://pxhere.com/en/photo/1587003。
画像2：ウィキペディア。 体温計。 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/70/Thermometer_CF.svg
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