Beste Metalle zum Leiten von Wärme

Wärmeleitfähigkeit ist der Begriff, der beschreibt, wie schnell ein Material Wärme aus Bereichen mit hoher Temperatur aufnimmt und in Bereiche mit niedrigerer Temperatur leitet. Die besten wärmeleitenden Metalle haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eignen sich für viele Anwendungen wie Kochgeschirr, Wärmetauscher und Kühlkörper. Andererseits sind Metalle mit einer geringeren Wärmeübertragungsrate auch dort nützlich, wo sie in Anwendungen, die große Wärmemengen erzeugen, wie zum Beispiel Flugzeugmotoren, als Hitzeschild fungieren können.

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Hier ist eine Rangliste der wärmeleitenden Metalle und Metalllegierungen von der niedrigsten bis zur höchsten durchschnittlichen Wärmeleitfähigkeit, in Watt/Meter-K bei Raumtemperatur:

1. Edelstahl (16)
2. Lead (35)
3. Kohlenstoffstahl (51)
4. Schmiedeeisen (59)
5. Eisen (73)
6. Aluminiumbronze (76)
7. Kupfermessing (111)
8. Aluminium (237)
9. Kupfer (401)
10. Silber (429)

Edelstahl

Mit einer der niedrigsten Wärmeleitfähigkeiten für eine Metalllegierung braucht Edelstahl viel länger, um Wärme von einer Quelle abzuleiten als beispielsweise Kupfer. Dies bedeutet, dass ein Topf aus Edelstahl zum Erhitzen von Speisen viel länger dauern würde als ein Topf mit Kupferboden (obwohl Edelstahl andere Vorteile hat). Dampf- und Gasturbinen in Kraftwerken verwenden Edelstahl unter anderem wegen seiner Hitzebeständigkeit. In der Architektur können Edelstahlverkleidungen hohen Temperaturen länger standhalten und Gebäude im Sonnenlicht kühler halten.

Aluminium

Aluminium hat zwar eine etwas geringere Wärmeleitfähigkeit als Kupfer, ist aber leichter, billiger und einfacher zu verarbeiten, was es für viele Anwendungen zu einer besseren Wahl macht. Mikroelektronik wie LEDs und Laserdioden verwenden beispielsweise winzige Kühlkörper mit in die Luft ragenden Aluminiumrippen. Die von der Elektronik erzeugte Wärme wird vom Chip auf das Aluminium und dann auf die Luft übertragen, entweder passiv oder mit Hilfe von erzwungener Luftströmung oder einem thermoelektrischen Kühler.

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Kupfer

Kupfer hat eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit und ist viel billiger und verfügbarer als Silber, das für die Wärmeleitung das beste Metall überhaupt ist. Kupfer ist korrosionsbeständig und widersteht Biofouling, was es zu einem guten Material für Solarwarmwasserbereiter, Gaswarmwasserbereiter und industrielle Wärmetauscher, Kühlschränke, Klimaanlagen und Wärmepumpen macht.

Andere Faktoren, die die Wärmeleitung beeinflussen

Bei der Auswahl der besten Metalle für die Wärmeleitung müssen Sie neben der Wärmeleitfähigkeit auch andere Faktoren berücksichtigen, die die Wärmeflussrate beeinflussen. Beispielsweise kann die Anfangstemperatur des Metalls einen großen Einfluss auf die Wärmeübertragungsrate haben. Bei Raumtemperatur hat Eisen eine Wärmeleitfähigkeit von 73, aber bei 1832 ° F sinkt seine Leitfähigkeit auf 35. Andere Einflüsse sind der Temperaturunterschied über das Metall, die Dicke des Metalls und die Oberfläche des Metalls.

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