ما هي طريقة توصيل الحرارة في مواد العزل الحراري الخزفية

مواد العزل الحراري الخزفية هي وسائط من طورين تتألف من الطور الغازي والمرحلة الصلبة. أشكال نقل الحرارة هي في الأساس التوصيل والحمل الحراري والإشعاع. يمكن للمواد العازلة الجيدة تلبية كل من أداء العزل الحراري والظروف البيئية.

توصيل الحرارة

يشمل التوصيل الحراري للمواد العازلة للحرارة التوصيل الحراري في الطور الصلب والتوصيل الحراري في الطور الغازي. الجسيمات الصلبة تنتج موصلا حراريا في الطور الصلب ؛ تنتج الحركة الحرارية للجزيئات في الفوهات توصيل حرارة الطور الغازي. تحت الضغط الجوي، تأثير توصيل حرارة الطور الغازي على أداء العزل الحراري هو أكبر من ذلك من توصيل حرارة الطور الصلب، والفرق هو أكثر وضوحا في حالة الفراغ.

الحمل الحراري

يتم نقل الحرارة مع تدفق الوسط. ويمكن تقسيمه إلى حمل قسري وحمل حر. الحمل الحراري الذي تسببه أسباب خارجية يسمى الحمل الحراري القسري ؛ الحمل الحراري الناجم عن اختلاف الكثافة بسبب تغير درجة حرارة الوسط يسمى الحمل الحراري الحر.

الإشعاع الحراري

ويمتص جسم آخر الإشعاعات جزئيا، ويمكن أن ينعكس الباقي أو يخترق. يتم تعزيز انتقال الحرارة الإشعاعية مع زيادة درجة الحرارة. وفي الوقت نفسه، فإن زيادة المسام والفجوات ستزيد أيضا من انتقال الحرارة الإشعاعية.

تتأثر الموصلية الحرارية للمواد بالعديد من العوامل. هناك أربعة أنواع من حاملات التوصيل الحراري: الجزيئات والفونونات والفوتونات والإلكترونات. ولأن المادة العازلة للحرارة هي مادة غير عضوية وغير معدنية، فإنه يمكن تجاهل التوصيل الحراري الإلكتروني. التوصيل الحراري الجزئي يشمل أساسا التوصيل الحراري الجزيئي، التوصيل الحراري الفونوني والتوصيل الحراري للفوتون.

توصيل الحرارة الجزيئي

يتم تحقيق توصيل حرارة الغاز من خلال الجزيئات والذرات. التوصيل الحراري هو نتيجة التصادمات بين جزيئات الغاز الناجمة عن الحركات الحرارية غير المنتظمة. كلما ارتفعت درجة الحرارة، ارتفعت الطاقة الحركية للبوليمر، واصطدمت الجزيئات مع بعضها البعض لنقل الحرارة من درجة حرارة عالية إلى درجة حرارة منخفضة.

توصيل الحرارة بالهاتف

الذرات في المواد الصلبة لديها درجات محدودة من الحرية ويمكن أن تهتز فقط في أوضاع ثابتة. السعة تعتمد على طاقة كل ذرة عندما يكون هناك اختلاف في درجة الحرارة، تكون شدة الاهتزاز مختلفة، وبالتالي يحدث التفاعل لتحقيق نقل الطاقة. هذه الآلية تدعو إلى توصيل الحرارة. العامل الرئيسي الذي يؤثر على توصيل الحرارة للفونونات هو متوسط المسار الحر للفونونات.

الفوتون توصيل الحرارة

اهتزاز الجسيمات والدوران في الإشعاع الصلب موجة كهرومغناطيسية عالية التردد. عندما يكون هناك فرق في درجة الحرارة، يتم نقل جزء من الطاقة الحرارية من درجة الحرارة العالية إلى درجة الحرارة المنخفضة من خلال عمل هذه الموجة الكهرومغناطيسية، وتسمى هذه الآلية التوصيل الحراري للفوتون. تأثير توصيل الفوتون للحرارة يعتمد بشكل رئيسي على متوسط المسار الحر للفوتون.