Dẫn nhiệt là hiện tượng vật lý phổ biến rất dễ nhận thấy trong cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên bản chất của dẫn nhiệt là gì? Kim loại nào dẫn nhiệt tốt nhất? Hãy cùng sieusach.info đi tìm hiểu nội dung chi tiết trong bài viết sau đây.
Nội dung chính
Dẫn nhiệt là gì? Ví dụ về dẫn nhiệt
Nhiệt và nhiệt năng là gì?
Trước khi tìm hiểu về sự dẫn nhiệt là gì thì chúng ta sẽ đi tìm hiểu trước về nhiệt và nhiệt năng. Theo đó, nhiệt là một dạng năng lượng được tạo ra với sự chuyển động hỗn loạn của các hạt cấu tạo của vật chất có trong vật chất đó.
Nhiệt năng tạo ra bởi sự chuyển động hỗn loạn của các hạt cấu tạo
Còn nhiệt năng là tổng của các động năng được tạo ra bởi sự chuyển động hỗn loạn của các hạt cấu tạo. Những chuyển động này bao gồm chuyển động của khối tâm phân tử, các hạt dao động của hạt cấu tạo. Lấy hạt nhân của nguyên tử làm tâm, chuyển động quay quanh các phân tử quanh khối tâm đó. Tổng các động năng phát sinh từ những chuyển động nói trên được gọi là nhiệt năng.
Dẫn nhiệt là gì?
Dẫn nhiệt trong nhiệt học được định nghĩa là việc truyền năng lượng nhiệt của các phân tử lân cận có trong một chất được tạo ra do sự chênh lệch về nhiệt độ. Hay nói cách khác dẫn nhiệt là hình thức truyền nhiệt chủ yếu của nhiệt năng từ phần này sang phần khác hay từ vật này sang vật khác.
Sự dẫn nhiệt
Ví dụ về dẫn nhiệt:
Khi ta nhúng một đầu chiếc thìa bạc vào trong chậu nước nóng, sau một lúc thì khi ta sờ vào tay cầm của chiếc thìa sẽ cảm nhận được sự nóng lên. Điều này cũng cho thấy thìa bạc đã truyền nhiệt từ nước nóng sang tay ta.
Thí nghiệm về sự dẫn nhiệt
Thí nghiệm về hiện tượng dẫn nhiệt
Chuẩn bị dụng cụ: Giá thí nghiệm, thanh đồng AB, đèn cồn, đinh ghim gắn vào thanh AB ở các vị trí a,b,c,d,e như hình
Tiến hành: Sử dụng đèn cồn đun nóng đầu A thanh đồng
Giải thích:
- Nhiệt từ đèn cồn truyền đến thanh đồng làm chúng nóng lên.
- Các đinh gắn vào thanh AB rơi ra từ nơi ở gần nguồn nhiệt đến nơi xa nguồn nhiệt.
→ Bản chất sự dẫn nhiệt: Đó là sự truyền động năng của các hạt tạo nên vật đó khi chúng va chạm vào nhau. Cứ như vậy, nhiệt năng sẽ được truyền từ hạt này sang hạt khác và ta có sự dẫn nhiệt từ phần này sang phần khác hay từ vật này sang vật khác.
Các yếu tố gây ảnh hưởng đến sự dẫn nhiệt
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự dẫn nhiệt đó là:
- Cấu trúc tinh thể: Trong các chất rắn, các liên kết tinh thể có thể được tạo ra từ những đường dẫn hiệu quả chô nhiệt năng. Sự sắp xếp của các nguyên tử, phân tử trong cấu trúc tinh thể của vật đó có thể gây ra các ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ của vật chất gây ảnh hưởng đáng kể đến khả năng dẫn nhiệt của một vật. Thường độ dẫn nhiệt của vật chất tăng khi nhiệt độ tăng nhưng điều này không áp dụng cho tất cả vật chất. Có một số trường hợp độ dẫn nhiệt có thể thay đổi đột ngột ở một nhiệt độ nhất định (gọi là điểm chuyển pha).
Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến sự dẫn nhiệt
- Tình trạng vật liệu: Các loại vật liệu (chất rắn, chất lỏng, khí) cũng là yếu tố ảnh hưởng đến tính dẫn nhiệt. Ví dụ: chất rắn có độ dẫn nhiệt cao hơn so với chất khí, chất lỏng.
- Đặc tính của vật liệu: Các đặc tính về hóa học, vật lý khác nhau giữa các chất cũng làm ảnh hưởng đến khả năng dẫn nhiệt.
- Áp lực: Áp lực từ môi trường cũng làm thay đổi tính dẫn nhiệt của một chất. Trong một số trường hợp, áp lực có thể làm thay đổi cấu trúc của vật đó, vậy nên áp lực môi trường có ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt.
- Độ ẩm: Sự hiện diện của nước trong vật chất làm ảnh hưởng đến khả năng dẫn nhiệt của nó. Những phân tử nước làm giảm độ dẫn nhiệt qua các cấu trúc tinh thể, gây ra sự giảm chất lượng của các phương tiện truyền nhiệt khác.
Kim loại nào dẫn nhiệt tốt nhất?
Có rất nhiều kim loại được biết đến với khả năng dẫn nhiệt tốt trong đó Bạc (Ag) được đánh giá là kim loại dẫn nhiệt tốt nhất cho đến thời điểm này. Tuy nhiên, do giá thành của kim loại này cao nên nó ít được ứng dụng trong công nghiệp rộng lớn.
Bạc được đánh giá là kim loại dẫn nhiệt tốt nhất hiện nay
Kim loại nào dẫn điện kém nhất?
Kim loại dẫn điện kém nhất đó là kim loại Franxi (Fr). Đây là một kim loại kiềm, có tính khử mạnh, màu trắng. Franxi có độ âm điện thấp nhất và có độ phổ biến thấp thứ hai trong tự nhiên sau nguyên tố Astatin. Bởi vì là kim loại khan hiếm nên kim loại này không được ứng dụng nhiều trong cuộc sống mà chỉ được sử dụng trong nghiên cứu, lĩnh vực sinh học,…
Một số kim loại dẫn nhiệt phổ biến khác
Đồng (Copper): Đây là kim loại có khả năng dẫn nhiệt tốt. Hơn nữa, kim loại này còn dẻo, dễ uốn, giá thành rẻ. Do đó, kim loại đồng trở thành lựa chọn phổ biến trong việc tạo ra các ống dẫn nhiệt, các bề mặt dẫn nhiệt trong các ứng dụng công nghiệp và gia đình.
Đồng là kim loại phổ biến được ứng dụng nhiều trong cuộc sống
- Nhôm (Aluminum): Mặc dù không dẫn nhiệt tốt như đồng nhưng nhôm cũng là một vật liệu có khả năng dẫn nhiệt cao. Vì vậy, nhôm được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và gia đình, bao gồm cả trong sản xuất các thiết bị làm lạnh, nồi, chảo….
- Grafit (Graphite): Grafit là kim loại dẫn nhiệt trong một hướng, nghĩa là nó có thể dẫn nhiệt theo chiều dài của lớp grafit đó mà không dẫn nhiệt theo các hướng khác. Với tính chất này nên Grafit được dùng trong các ứng dụng như tản nhiệt trong các thiết bị điện tử.
- Kẽm (Zinc): Kẽm có khả năng dẫn nhiệt tương đối tốt nên được ứng dụng trong sản xuất các hợp kim như: đồng thau-zinc cho các ứng dụng dẫn nhiệt.
Các vật liệu này không chỉ có khả năng dẫn nhiệt tốt mà còn dễ gia công nên được ứng dụng nhiều trong công nghiệp và gia đình. Tuy nhiên, để chọn lựa nguyên liệu dẫn nhiệt phù hợp thì cần phụ thuộc vào những yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng, môi trường làm việc cũng như khả năng tài chính.
Hy vọng với những thông tin chia sẻ trong bài viết dẫn nhiệt là gì? Kim loại nào dẫn nhiệt tốt nhất đã giúp bạn có thể nắm rõ. Mọi câu hỏi thắc mắc và ý kiến đóng góp về bài viết xin vui lòng để lại bình luận dưới, chúng tôi sẽ hồi đáp trong thời gian nhanh nhất.
