Проводит ли алюминий тепло: Теплопроводность алюминиевых сплавов

Теплопроводность алюминиевых сплавов

01.10.2019

Теплопроводностью называется свойство передавать энергию от нагреваемого участка материала к более холодному участку. Показатель учитывается при расчетах в изготовлении различных сплавов.

Сведения о показателе теплопроводности

Процесс передачи тепла в теле любого вещества происходит между атомными и молекулярными связями материала, в которых температурный режим неравномерный.

Любое вещество нагревается постепенно, передавая энергию тепла от участка к участку. Это теплоотдача зависит от состояния вещества.

Проводимость тепла зависит от:

1. Агрегатного состояния вещества,

2. Скорости нагрева.

3. Показателя плотности.

4. Температуры плавления.

Коэффициентом проводимости тепла называется — количество теплоты, проходящей через единицу площади материала за определённый промежуток времени при изменении температур.

От чего зависит проводимость тепла

Алюминий имеет структуру кристалла — куб.

При температуре 200С удельный вес = 2,7 г/см3.

Температурный показатель плавления равен от +657 до +660,2 0С.

Если алюминий повышенной чистоты, то металл начинает плавиться при +1800 до 2060 0С. Удельная теплоемкость в период нагревания повышается, так же повышается коэффициенты расширения и теплопроводности

Теплопроводность алюминия, по сравнению с другими металлами считается высокой.

Алюминий вступая в реакцию с кислородом, образовывает оксидную плёнку на поверхности. Последняя предохраняет металл от дальнейшего окисления.

Алюминиевые сплавы обладают уникальными свойствами:

1. При плавлении алюминия, находящийся в ней водород растворяется, что приводит к образованию пор в металле. При наличии в составе примесей кальция, калия или натрия, так же приводит к пористости.

2. Структура материала становиться однородной при остывании, если в сплаве присутствуют добавки железа, ванадия, никеля или циркония.

3. К некоторым химическим элементам алюминий сплавы остаются инертны. Наличия таких веществ, как сера и её производные выпадают в осадок, образовывая шлак, на изменении структуры и на свойства сплавов не влияют.

4. Под воздействием азота, фосфора или углерода свойства материала не изменяются.

Прочность алюминия в чистом виде невысокая, поэтому для производства готовых изделий, технология литья используется крайне редко. Как правило это разливного вида чушки, изготавливаемы е для дальнейшего проката и ковки.

Теплопроводность алюминиевых сплавов

Продукция из алюминиевых сплавов делится по видам технологического цикла:

1. Литейные. Выполнять литых изделий.

2. Деформируемые. Под давлением придается форма (прессовка, ковка, штамповка).

Алюминиевые изделия, используемые в строительстве, изготавливается из сплава повышенной прочности.

Перечень нормативных показателей, с учетом которых характеризуются сплавы:

1. Теплопроводность.

2. Переход от одного агрегатного состояния к другому.

3. Наличие легирующих присадок, влияющих на качество продукции и показатель долговечности (прочности).

Сведения о теплопроводности указаны в справочной литературе, но основными критериями оценки будут:

1. Плотность.

2. Теплопроводность.

3. Линейное расширение (коэффициент).

4. Температура, при которой изменяется прочность.

5. Устойчивость к коррозии.

6. Удельное электросопротивление.

После проведения анализа, несложно установить коэффициент зависимости теплопроводности от температуры металла.

Какие алюминиевые сплавы обладают большей теплопроводностью

Если алюминиевые изделия в состав которого включается медью, цинк, магний или кремний, то процент теплопроводности в них заметно увеличивается, по отношению к алюминию в чистом виде.

Таблица по теплопроводности:

Проводимость тепла увеличивается с ростом температуры. Сплав АД1 отличается большей теплопроводностью. Используется для производства профилей, штамповок, слитков и другой аналогичной продукции.

Наивысшая теплопроводность алюминиевых сплавов в обычных условиях отмечается у алюминиевого сплава АД1 — теплопроводность при 20 0С — равняется 210 Вт/(м•град).

Самая низкая теплопроводность алюминиевых сплавов зафиксирована у литейных сплавов АК4, АЛ1, АЛ8.

ЧТО ЛУЧШЕ: АЛЮМИНИЙ ИЛИ ЧУГУН?

Каталог

Меню

Войти

Вход
Регистрация

Забыли пароль?

Немного о физических свойствах металлов:

1. Теплопроводность — это способность вещества передавать тепло (энергию движущихся молекул) от одной части тела к другой. Чем выше значение теплопроводности, тем быстрее происходит нагрев металла.
Коэффициент теплопроводности алюминия = 200-220 Вт/м/К
Коэффициент теплопроводности чугуна = 50-70 Вт/м/К

2. Теплоемкость вещества — это количество теплоты поглощаемое веществом при нагревании на 1 градус. Чем больше значение теплоемкости, тем больше тепла запасает в себе 1 кг вещества.
Теплоемкость алюминия = 920 Дж/кг/К
Теплоемкость чугуна = 540 Дж/кг/К

3. Плотность вещества — это масса вещества приходящаяся на единицу объема. Чем больше значение плотности, тем тяжелее тело при равных размерах.
Плотность алюминия = 2700 кг/куб.м
Плотность чугуна = 7000 кг/куб.м

Судя по табличным данным чугун обладает значительно меньшей теплопроводностью, следовательно чугунная посуда нагревается медленнее алюминиевой. Сравнив остальные свойства металлов получим, что плотность чугуна больше в 2,5 раза, а теплоемкость меньше лишь в 1,7 раза. Таким образом, если взять два совершенно одинаковых (по форме и объему) казана из алюминия и чугуна и нагреть их до одинаковых температур, то чугунный казан будет остывать намного дольше (так как масса чугуна намного больше, теплопроводность намного меньше, а количество запасённого тепла чуть меньше, чем у алюминия).

Преимущества алюминия:

• посуда имеет малый вес.
• очень доступный и распространенный металл, поэтому цена на алюминиевую посуду ниже;
• долговечна.

Преимущества чугуна:

• чугунная посуда не тускнеет, не деформируется и не боится царапин;
• при правильном обращении чугунная посуда практически вечна.

Недостатки алюминия:

• из-за высокой теплопроводимости в ней легко пригорают продукты, а следы нагара трудно удаляются с ее поверхности;
• тонкостенная алюминиевая посуда легко деформируется и теряет свой первоначальный привлекательный внешний вид;
• посуда покрывается плёнкой оксида алюминия и начинает темнеть, но это не влияет на вкус пищи в процессе приготовления;
• нельзя хранить пищу в алюминиевой посуде долгое время (> 3 часов), так как посуда окисляется и меняет вкус еды.

Недостатки чугуна:

• склонность к ржавчине, поэтому после мойки ее следует тщательно вытирать или просушивать на плите, а затем смазывать маслом;
• большой вес;
• как и в алюминевой посуде нельзя хранить пищу долгое время (> 3 часов).

Чугунную посуду рекомендуют для приготовления птицы, тушеных овощей и мяса, а также для приготовления плова.
В алюминиевых кастрюлях хорошо варить макароны, каши и овощи, а вот тушить мясо, готовить борщ и кислые щи в них не следует.
Не следует использовать алюминиевую и чугунную посуду для хранения готовой пищи, для соления и квашения, поскольку в ней пища окисляется и теряет свои вкусовые качества.

Таким образом, чтобы ответить на вопрос: «Что лучше: чугунная или алюминиевая посуда?», нужно решить детскую задачку, про «Кто победит – кит или слон?». Алюминиевая и чугунная посуда отличаются по большому перечню характеристик и просто не смогут друг друга заменить. Сложно приготовить в алюминиевой посуде вкусный плов, а в чугунной посуде — макароны по-флотски.

термодинамика — Почему я могу коснуться алюминиевой фольги в духовке и не обжечься?

Здесь речь идет об удельной теплоемкости. Поток тепла основан на температуре, и хотя это может показаться довольно очевидным утверждением, здесь необходимо провести важные различия.

Обычно говорят, что температура переходит от горячего к холодному. На самом деле это означает, что тепловая энергия течет от более высокой температуры к более низкой температуре. Но опять же, почему различие между теплом и температурой?

Ну, поскольку это не одно и то же, они неразрывно связаны, но они не одно и то же. Тепловая энергия, хранящаяся в объекте, зависит от материала объекта. Вот почему осенью люди занимаются серфингом: вода требует больше энергии для повышения температуры, чем окружающая среда, поэтому даже когда воздух холодный, вода все еще относительно теплая, тогда как летом она еще не нагревается. тела в основном состоят из воды, повышение температуры которой требует гораздо больше энергии, чем алюминий (в 5 раз больше было указано в двух предыдущих ответах — я думал, что это было ближе к 6 раз, но без Google это точка остается в силе).

Эффект, ответственный за это, известен как удельная теплоемкость, количество энергии, необходимое для повышения температуры данной массы данного материала на определенную величину:

$$E=mcθ$$

Как сбивающие с толку символы идет, эта формула работает очень хорошо. $θ$ — это не угол, а изменение температуры. $c$ — это не скорость света, а удельная теплоемкость, а $E$ иногда записывается как $Q$…

Однако эта формула показывает нам, что ваша алюминиевая фольга, пока она как высокая температура, на самом деле не имеет большого количества тепловой энергии внутри, член $θ$ может быть высоким, но оба члена $m$ и $c$ малы.

Затем эта энергия передается вашей руке в течение определенного периода времени, пока они не достигнут теплового равновесия (одинаковая температура, не одинаковая энергия). По мере того, как ваша рука поглощает энергию, на каждый градус повышения температуры фольга будет уменьшаться на 6 градусов.

Теперь по педантичнее, но это тоже не произойдет мгновенно (и технически это почти диффузионный процесс — иногда моделируется как перенос фононов тепла — и поэтому никогда не может быть завершен), так что добавлю к тому, что фольга имеет малую массу (и, следовательно, низкое тепловыделение), и тот факт, что распределение тепла будет препятствовать тому, чтобы все тепло попадало в вашу руку, и добавленный к тому факту, что даже если все тепло идет в вашу руку, ваша рука имеет большую ценность. для $c$ будет означать, что изменение температуры вашей руки намного меньше, чем потеря температуры фольги, процесс также не передаст всю энергию для достижения равновесия, и у вас наверняка будет достаточно времени, чтобы убрать руку ( тем более, что если бы вы ждали так долго, духовка сама начала бы нагревать вашу руку, и вы могли бы действительно захотеть ее убрать).

Достаточно сказать, что вы должны чувствовать себя в полной безопасности со своей алюминиевой фольгой!

П.С. Мои общие знания были неверны, это примерно в 5 раз больше (на самом деле, немного меньше), в основном замените все «6» на «5».

термодинамика. Почему обертывание еды алюминиевой фольгой помогает ей сохранять тепло, хотя алюминий является хорошим проводником?

спросил
3 года 8 месяцев назад

Изменено
2 года, 2 месяца назад

Просмотрено
24к раз

$\begingroup$

Алюминий является таким хорошим проводником, как это возможно, что он помогает мне сохранять еду теплой?? Потому что в конечном итоге он должен проводить тепло, которое находится внутри, наружу для обмена и не должно иметь никакого эффекта (возможно, даже быстрее охлаждать его за счет увеличения площади поверхности).

Тогда почему мы заворачиваем еду в алюминиевую фольгу? Как он сохраняет мою еду теплой?

• термодинамика
• повседневная жизнь
• теплопроводность

$\endgroup$

3

$\begingroup$

Будучи блестящей поверхностью, алюминиевый лист отражает лучистое тепло и снижает потери тепла на излучение на целых $90\%$.

Будучи непроницаемым, лист останавливает движение горячего воздуха с поверхности продукта в окружающую среду конвекционными потоками.
Это также снижает скорость испарения воды с поверхности пищевого продукта, при этом для испарения требуется подвод тепла от пищевого продукта.

Однако, как вы заметили, алюминий является хорошим проводником тепла и поэтому не снижает потери тепла с помощью этого механизма, хотя и удерживает слой воздуха между листом и пищей.
Это снижает потери тепла за счет теплопроводности, поскольку воздух является плохим проводником тепла.

Вы, наверное, видели такие свойства снижения теплопотерь в конце марафона с использованием «космических одеял»?

$\endgroup$

10

$\begingroup$

Поскольку, хотя алюминий является хорошим проводником, движение воздуха перемещает большее количество тепла, поэтому, если вы остановите, хорошо уменьшите конвекционные потоки, которые замедлят отвод тепла от пищи.

Если бы алюминий лучше охлаждал тела, а не согревал их, то их не использовали бы в качестве «космических» одеял или спасательных одеял в экстренных ситуациях, т. е. когда люди страдают от переохлаждения и т. д.

$\endgroup$

11

$\begingroup$

Основное назначение алюминиевого листа, который является отличным проводником:

$1)$ Предотвращает потери тепла в процессе конвекции. Горячий воздух не циркулирует из-за наличия алюминиевого листа.

$2)$ Слой алюминия, окружающий продукт, также содержит слой воздуха, который обеспечивает превосходную изоляцию продукта, так как воздух является очень хорошим изолятором.

$3)$ Благодаря своей блестящей поверхности алюминий отражает большую часть излучения от пищи обратно и предотвращает потерю тепла.

$4)$ Потери дополнительно предотвращаются за счет сведения к минимуму потерь тепла с водяным паром. Так как вода при испарении отводит много тепла. Слой алюминия удерживает насыщенный воздух внутри и предотвращает/уменьшает испарение

Примечание: Я публикую ответ сам, потому что я прочитал в инструкциях сообщества, что здесь рекомендуется давать ответ. Также многие хорошие моменты были обобщены в комментариях, поэтому я хотел изложить их в форме ответа, чтобы в будущем любому, у кого возникнет тот же вопрос, было легче получить ответ.