ऊष्मा-संचालन सामग्री: गुण, अनुप्रयोग और उदाहरण

ऊष्मा-संचालन सामग्री वे पदार्थ होते हैं जो ऊष्मा को न्यूनतम प्रतिरोध के साथ अपने अंदर से गुजरने देते हैं। इन सामग्रियों में उच्च तापीय चालकता होती है, जिसका अर्थ है कि वे गर्मी ऊर्जा को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक कुशलतापूर्वक स्थानांतरित कर सकते हैं। गर्मी-संचालन सामग्री के कुछ सामान्य उदाहरणों में शामिल हैं: तांबा, एल्यूमीनियम और चांदी जैसी धातुएं, सिलिकॉन कार्बाइड और एल्यूमिना जैसे सिरेमिक, पॉलीथीन और पॉलीप्रोपाइलीन जैसे पॉलिमर, गर्मी- संचालन सामग्री का उपयोग अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है, जिसमें शामिल हैं: कंप्यूटर और स्मार्टफोन जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, बर्तन और पैन जैसे कुकवेयर, गर्मी के नुकसान को कम करने के लिए इन्सुलेशन का निर्माण, इलेक्ट्रॉनिक्स को ठंडा करने के लिए थर्मल प्रबंधन प्रणाली, थर्मल चालकता क्या है? थर्मल चालकता एक सामग्री की गर्मी का संचालन करने की क्षमता है। इसे ऊष्मा की वह मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है जो किसी सामग्री से प्रति इकाई समय, प्रति इकाई क्षेत्र, प्रति इकाई तापमान अंतर से गुजरती है। दूसरे शब्दों में, यह मापता है कि कोई सामग्री ऊष्मा ऊर्जा को कितनी अच्छी तरह स्थानांतरित कर सकती है। किसी सामग्री की तापीय चालकता उसकी संरचना, क्रिस्टल संरचना और बंधन सहित कई कारकों पर निर्भर करती है। कुछ सामग्रियों में उच्च तापीय चालकता होती है, जबकि अन्य में कम तापीय चालकता होती है। तापीय चालकता आमतौर पर वाट प्रति मीटर-केल्विन (डब्ल्यू/एम-के) में मापी जाती है और इसे तापमान के एक फ़ंक्शन के रूप में व्यक्त किया जाता है। तापीय चालकता जितनी अधिक होगी, सामग्री ऊष्मा का संचालन करने में उतनी ही बेहतर होगी। तापीय चालकता की कुछ सामान्य इकाइयों में शामिल हैं:
वाट प्रति मीटर-केल्विन (डब्ल्यू/एम-के)
मिलीवाट प्रति वर्ग मीटर-केल्विन (एमडब्ल्यू/एम^2-के)
घन सेंटीमीटर प्रति सेकंड-केल्विन (सेमी³/सेकेंड-के)
ऊष्मा-संचालन सामग्री के कुछ सामान्य अनुप्रयोग क्या हैं? प्रोसेसर और बैटरी जैसे घटकों द्वारा उत्पन्न गर्मी को खत्म करने के लिए उपकरण। कुकवेयर: स्टेनलेस स्टील या तांबे जैसी गर्मी-संचालन सामग्री से बने बर्तन और पैन गर्मी को समान रूप से वितरित करते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि भोजन लगातार पकाया जाता है। बिल्डिंग इन्सुलेशन: फाइबरग्लास या रॉक जैसी उच्च तापीय चालकता वाली सामग्री ऊन का उपयोग इमारतों में गर्मी के नुकसान को कम करने, ऊर्जा बचाने और हीटिंग लागत को कम करने के लिए किया जाता है। थर्मल प्रबंधन प्रणाली: गर्मी-संचालन सामग्री का उपयोग कंप्यूटर और स्मार्टफोन जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए शीतलन प्रणालियों में किया जाता है, ताकि ओवरहीटिंग को रोका जा सके और प्रदर्शन में सुधार किया जा सके। चिकित्सा उपकरण: कुछ चिकित्सा उपकरण, जैसे इन्फ्रारेड सेंसर और थर्मल इमेजिंग कैमरे, शरीर के तापमान का पता लगाने और मापने के लिए गर्मी-संचालन सामग्री पर निर्भर करते हैं। एयरोस्पेस: अत्यधिक तापमान का सामना करने और गर्मी से होने वाले नुकसान से बचाने के लिए रॉकेट नोजल और हीट शील्ड जैसे एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में गर्मी-संचालन सामग्री का उपयोग किया जाता है। .
कुछ सामान्य ताप-संचालन सामग्रियां क्या हैं?
कुछ सामान्य ताप-संचालन सामग्रियों में शामिल हैं:
तांबा: लगभग 386 W/m-K की उच्च तापीय चालकता के कारण तांबा एक उत्कृष्ट ताप चालक है। इसका उपयोग आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक्स, प्लंबिंग और एचवीएसी सिस्टम में किया जाता है। एल्युमीनियम: एल्युमीनियम की तापीय चालकता लगभग 237 W/m-K होती है और इसका उपयोग अक्सर कुकवेयर, हीट सिंक और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है। चांदी: चांदी में सभी की तुलना में उच्चतम तापीय चालकता होती है। लगभग 429 W/m-K पर धातुएं, जो इसे उच्च-प्रदर्शन इलेक्ट्रॉनिक्स और थर्मल प्रबंधन प्रणालियों में उपयोग के लिए आदर्श बनाती हैं। सिरेमिक: सिलिकॉन कार्बाइड और एल्यूमिना जैसी सिरेमिक सामग्री में उच्च तापीय चालकता होती है और इसका उपयोग हीट शील्ड और उच्च तापमान इन्सुलेशन जैसे अनुप्रयोगों में किया जाता है।
पॉलिमर: कुछ पॉलिमर, जैसे कि पॉलीथीन और पॉलीप्रोपाइलीन, में उच्च तापीय चालकता होती है और इसका उपयोग प्लंबिंग और एचवीएसी सिस्टम जैसे अनुप्रयोगों में किया जाता है।
कुछ सामान्य ताप-इन्सुलेट सामग्री क्या हैं?
कुछ सामान्य ताप-इन्सुलेट सामग्री में शामिल हैं:
फाइबरग्लास: फाइबरग्लास एक लोकप्रिय इन्सुलेशन है कम तापीय चालकता वाली सामग्री, जो इसे इमारतों में गर्मी के नुकसान को कम करने में प्रभावी बनाती है। रॉक ऊन: रॉक ऊन पिघली हुई चट्टान से बनाई जाती है और इसमें कम तापीय चालकता होती है, जो इसे इन्सुलेशन और अग्निरोधक अनुप्रयोगों के निर्माण में उपयोग के लिए उपयुक्त बनाती है। सेलूलोज़: सेलूलोज़-आधारित सामग्री जैसे कागज और कपास में कम तापीय चालकता होती है और इसका उपयोग बैट और रोल जैसे इन्सुलेशन उत्पादों में किया जाता है। पॉलीयुरेथेन फोम: पॉलीयूरेथेन फोम कम तापीय चालकता के साथ एक सामान्य इन्सुलेशन सामग्री है, जो इसे इमारतों में गर्मी के नुकसान को कम करने में प्रभावी बनाता है। वैक्यूम इन्सुलेशन पैनल: वैक्यूम इन्सुलेशन पैनल खाली वायु स्थानों से बनाए जाते हैं और इनमें बेहद कम तापीय चालकता होती है, जो उन्हें उच्च-प्रदर्शन इन्सुलेशन अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए आदर्श बनाती है।