The bahan konduktif panas adalah mereka yang memungkinkan panas untuk ditransfer efisien dari satu (atau cairan) suhu permukaan yang tinggi dan suhu yang lebih rendah.
Bahan penghantar panas digunakan dalam aplikasi teknik yang berbeda. Di antara aplikasi yang paling penting adalah konstruksi peralatan pendingin, peralatan pembuangan panas, dan secara umum peralatan apa pun yang membutuhkan pertukaran panas dalam prosesnya.
Konduksi panas dalam suatu material
Bahan-bahan yang bukan konduktor panas yang baik dikenal sebagai isolator. Di antara bahan isolasi yang paling banyak digunakan adalah gabus dan kayu.
Material yang menghantarkan panas dengan baik juga merupakan konduktor listrik yang baik. Beberapa contoh bahan penghantar panas dan listrik yang baik adalah antara lain aluminium, tembaga, dan perak.
Bahan yang berbeda dan sifat konduksi panasnya masing-masing dapat ditemukan dalam manual kimia yang merangkum hasil konduksi eksperimental yang dilakukan pada bahan ini.
Konduksi panas
Konduksi adalah perpindahan panas yang terjadi antara dua lapisan bahan yang sama atau antar permukaan yang bersentuhan dua bahan yang tidak bertukar materi.
Dalam hal ini, perpindahan panas pada material terjadi berkat tumbukan molekul yang terjadi antara lapisan atau permukaan.
Guncangan molekul memungkinkan terjadinya pertukaran energi internal dan kinetik antara atom-atom material.
Jadi, lapisan atau permukaan dengan atom-atom dengan energi internal dan kinetik yang lebih tinggi mentransfer energi ke lapisan atau permukaan dengan energi yang lebih rendah, sehingga meningkatkan suhunya.
Bahan yang berbeda memiliki struktur molekul yang berbeda sehingga tidak semua bahan memiliki kemampuan yang sama untuk menghantarkan panas.
Konduktivitas termal
Untuk menyatakan kemampuan suatu bahan atau fluida untuk menghantarkan panas, digunakan sifat fisik "konduktivitas termal", yang biasanya dilambangkan dengan huruf k.
Konduktivitas termal adalah properti yang harus ditemukan secara eksperimental. Perkiraan eksperimental konduktivitas termal untuk bahan padat relatif mudah, tetapi prosesnya rumit untuk padatan dan gas.
Konduktivitas termal untuk material dan fluida dilaporkan untuk jumlah material dengan luas aliran 1 kaki persegi, dengan ketebalan 1 kaki, selama satu jam pada perbedaan suhu 1 ° K.
Bahan konduktif panas
Meskipun secara teori semua bahan dapat mentransfer panas, beberapa memiliki konduksi yang lebih baik daripada yang lain.
Di alam terdapat bahan seperti tembaga atau aluminium yang merupakan konduktor panas yang baik, namun ilmu material, nanoteknologi, dan teknik telah memungkinkan terciptanya bahan baru dengan sifat konduksi yang baik.
Sementara bahan penghantar panas seperti tembaga, yang ditemukan di alam, memiliki konduktivitas termal 401 W / K m, tabung nano karbon yang diproduksi dengan konduktivitas termal mendekati 6600 W / K m telah dilaporkan.
Nilai konduktivitas termal untuk berbagai material dapat dilihat pada tabel berikut:
Referensi
- Berber S. Kwon Y. Tomanek D. Konduktivitas Termal Karbon Tinggi Yang Tidak Biasa. Surat Ulasan Fisik. 2000; 84: 4613
- Chen Q. dkk. Kriteria alternatif dalam optimasi perpindahan panas. Prosiding Royal Society A: Matematika, Fisika dan Ilmu Teknik 2011; 467 (2128): 1012-1028.
- Cortes L. dkk. 2010. Konduktivitas termal material. Simposium Metrologi.
- Kaufman WC Bothe D. Meyer SD Kemampuan Isolasi Termal Bahan Pakaian Qutdoor. Ilmu. 1982; 215 (4533): 690–691.
- Kern D. 1965. Proses Perpindahan Panas. Bukit McGraw.
- Merabia S. dkk. Perpindahan panas dari nanopartikel: analisis keadaan yang sesuai. Prosiding National Academy of Sciences of the United States of America. 2009; 106 (36): 15113-15118.
- Salunkhe PB Jaya Krishna D. Investigasi pada material penyimpanan panas laten untuk aplikasi pemanas ruangan dan air tenaga surya. Jurnal Penyimpanan Energi. 2017; 12: 243-260.