Теплопроводность меди

Медь считается одним из наиболее теплопроводных материалов, конкурировать с которым может только серебро. Но оно стоит гораздо дороже, поэтому в промышленности медь нашла широкое применение в тех областях, где требуется ускоренный отвод тепла или наоборот приток тепловой энергии.

Какая теплопроводность меди

Под теплопроводностью подразумевается перемещение тепловой энергии от нагретых частиц материала к более холодным. Это происходит за счет хаотического движения молекул. По мере нагрева они начинают перемещаться еще быстрее, сталкиваясь с более медленными холодными молекулами. Благодаря этому физическому явлению и происходит передача тепла.

Был выработан единый стандарт определения характеристики ― коэффициент теплопроводности. За основу берется образец изделия толщиной 1 м с площадью поверхности 1 м². Теплопроводность равна количеству тепла, проходящему через этот образец за фиксированную единицу времени при температуре 1 Кельвин. Значение прописывается как Вт/(м·K).

Повышение температуры окружающей среды приводит к замедлению передачи тепла, поскольку вся поверхность нагревается, и наоборот. Добавление в металл примесей селена, фосфора, железа, сурьмы, кислорода снижает значение характеристики, что можно увидеть из сравнения:

• У меди теплопроводность составляет 401 Вт/(м·K).
• У серебра значение чуть выше ― 430 Вт/(м·K).
• У алюминия показатель меньше в 2 раза ― 202 Вт/(м·K).
• Железо передает тепло гораздо хуже ― 92 Вт/(м·K).
• Титан почти не нагревается ― 21,9 Вт/(м·K).

При добавлении в медь цинка получается латунный сплав. У него способность проводить тепло гораздо хуже ― 111 Вт/(м·K), но материал более устойчив к истиранию, поэтому нашел применение в сантехнике.

Сферы применения меди из-за ее высокой теплопроводности

Повышенная характеристика меди по теплопроводности позволяет применять ее в следующих устройствах:

• Автомобильные радиаторы. Обдуваются ветром или вентилятором для ускоренного удаления тепла из антифриза.
• Автомобильные печки. Быстро передают тепло от охлаждающей жидкости в салон машины.
• Радиаторы холодильников и кондиционеров. Обеспечивают правильную работу фреона, чтобы он переходил из жидкой в газообразную фазу и обратно при нужном давлении.
• Радиаторы микросхем и компьютерного оборудования. Забирают лишнее тепло от процессоров, видеокарт и других электронных устройств. Могут быть в виде пластин или игольчатого типа.
• Теплообменники. Встраиваются в котлы, газовые колонки для ускоренного нагрева теплоносителя. По такому же типу изготавливаются промышленные теплообменники для подогрева воды и других жидкостей.

Еще бывают медные радиаторы отопления, размещаемые в помещении. У них высокий процент отдачи тепла, только трубы к ним следует надежно изолировать (если они тоже выполнены из меди). За счет эластичности меди можно создавать очень тонкостенные теплообменники, что содействует более быстрой передаче тепловой энергии без потери герметичности.