คุณสมบัติทางความร้อนของวัสดุ

%e0%b8%84%e0%b8%b8%e0%b8%93%e0%b8%aa%e0%b8%a1%e0%b8%9a%e0%b8%b1%e0%b8%95%e0%b8%b4%e0%b8%97%e0%b8%b2%e0%b8%87%e0%b8%84%e0%b8%a7%e0%b8%b2%e0%b8%a1%e0%b8%a3%e0%b9%89%e0%b8%ad%e0%b8%99%e0%b8%82%e0%b8%ad%e0%b8%87%e0%b8%a7%e0%b8%b1%e0%b8%aa%e0%b8%94%e0%b8%b8

คุณสมบัติทางความร้อนของวัสดุ เกี่ยวพันกับคุณสมบัติอื่น ของวัสดุ คุณสมบัติทางความร้อนเหล่านี้ได้แก่ข้อจำกัดของอุณหภูมิ สภาพต้านทานการช็อคทางความร้อน สภาพการแพร่กระจายความร้อน ความร้อนจำเพาะสภาพแผ่รังสีความร้อน และสภาพการนำความร้อน

ในการใช้งานวัสดุให้มีช่วงเวลาใช้งานที่ยาวนานตามคาดหวังไว้  ไม่ควรใช้งานวัสดุให้เกินกว่าข้อจำกัดของอุณหภูมิของวัสดุนั้น ฉนวนแต่ละอันเหมาะสมเฉพาะเมื่อใช้งานในช่วงอุณหภูมิที่กำเนิดให้เท่านั้น อย่างไรก็ตาม แม้ว่าฉนวนบางชนิดอาจมีอุณหภูมิสูงสุดจำไว้ 2 ค่าที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่ใช้งาน การใช้งานในช่วงอุณหภูมิที่เกินกว่าอุณหภูมิสูงสุดของฉนวนอย่างต่อเนื่องควรหลีกเลี่ยง ขณะเดียวกันการใช้งานกับอุณหภูมิบางอุณหภูมิแม้ในช่วงเวลาสั้น ๆ สามารถที่จะเป็นสาเหตุให้ฉนวนเสื่อมสภาพลงทีละน้อยได้จากความจริงลักษณะนี้ในการใช้งานจึงต้องกำหนดไว้เสมอว่า อุณหภูมิจำกัดสูงสุดของฉนวนต้องมีค่ามากกว่าอุณหภูมิใช้งานสูงสุด

ถ้าอุณหภูมิปฎิบัติงานเป็นวัฎจักรแล้ว สภาพทางความร้อนอีก 3 ชนิดมีความจำเป็นต้องมาเกี่ยวข้องด้วยอันแรก คือ สภาพต้านทานการช็อคทางความร้อน อัตราของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิทำงานอาจเป็นสาเหตุให้วัสดุบางชนิดแตกหรือแยก จากเหตุผลนี้ถ้าอัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิว่องไว ฉนวนกันความร้อนควรจะมีสภาพต้านทานการช็อคทางความร้อนที่เพียงพอเพื่อต้านทานการเปลี่ยนแปลงในลักษณะทันทีนี้ โดยปราศจากการเสื่อมสภาพทางกานภาพ

อีกกรณีของความสนใจในการทำงานแบบวัฎจักรคือ อัตราของเวลาซึ่งฉนวนใช้เพื่อปรับเข้าสู่งการเปลียนแปลงของอุณหภูมิ เมื่อไรก็ตามที่ต้องการเวลาในการปรับเข้าสู่อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงเร็ว ความจำเป็นที่ฉนวนต้องมีสภาพการแพร่กระจายความร้อนในอัตราที่สูงเป็นสิ่งที่ต้องการ แต่ถ้าอัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่ต้องการช้า อย่างเช่นการหน่วงการก่อตัวเป็นน้ำแข็งบนท่อ แล้วจำเป็นต้องใช้ฉนวนที่มีสภาพการแพร่กระจ่ายความร้อนต่ำ

อันที่สอง ของการพิจารณาปัจจัยทางความร้อน คือ ความร้อนจำเพาะ ซึ่งเป็นการวัดถึงปริมาณของความร้อนที่ต้องการในการที่จะให้อุณหภูมิของวัตถุเพิ่มขึ้น จะเกี่ยวข้องในการคำนวณในสภาวะที่อุณหภูมิไม่คงที่ ในการทำงานแบบวัฎจักร จำเป็นที่ต้องหาปรืมาณความร้อนที่ได้รับหรือสูญเสียที่จำเป็นในการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของอุณหภูมิของฉนวน

ปัจจัยอันที่สามพิจารณา คือ สภาพแผ่รังสีของพื้นผิว ซึ่งเป็นจำนวนความร้อนซึ่งพื้นผิวอันหนึ่งจะแผ่รังสีสู่วัตถุแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำกว่า ในการใช้งานกับพื้นผิวร้อนเมื่อวัตถุมีสภาพแผ่รังสีของพื้นผิวต่ำ อุณหภูมิพื้นผิวของฉนวน (หรือพื้นผิว) จะมีค่าสูงกว่าเมื่อสภาพแผ่รังสีของพื้นผิวสูง จากเหตุนี้ ถ้าต้องการให้อุณหภูมิพื้นผิวมีค่าต่ำกว่าอุณหภูมิที่แน่นอนค่าหนึ่ง สภาพแผ่รังสีของพื้นผิวสูง จากเหตุนี้ ถ้าต้องการให้อุณหภูมิพื้นผิวมีค่าต่ำกว่าอุณหภูมิที่แน่นอนค่าหนึ่ง สภาพแผ่รังสีของพื้นผิวยิ่งต่ำอุณหภูมิของพื้นผิวยิ่งต่ำตามไปด้วย ถ้าจุดน้ำค้างเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญ แล้วสภาพแผ่รังสีของพื้นผิวเป็นส่วนที่สำคัญมากขึ้น ในสถานการณ์โดยมาก สภาพแผ่รังสีของพื้นผิวเป็นคุณสมบัติอันหนึ่งของเปลือกหุ้มด้านนอก หรือผิวนอกของฉนวน ซึ่งเป็นส่วนนอกที่หุ้มฉนวนอยู่

คุณสมบัติทางความร้อนของฉนวนประการสุดท้าย ที่ถือเป็นคุณสมบัติที่จำเป็นในการจำแนกวัสดุฉนวนคือ สภาพนำความร้อนของวัสดุ (หรือสภาพการส่งผ่านความร้อนผ่านวัสดุ) อย่างไรก็ตาม ปกติกลับเป็นคุณสมบัติที่ถูกจัดวางเป็นจุดประสงค์ท้ายสุด เพราะว่า การเลือกฉนวนขึ้นอยู่กับคุณสมบัติอื่น ๆ ตามจุดประสงค์ของการประยุกต์ใช้งานก่อนโดยสภาพนำความร้อนควรใช้เป็นข้อพิจารณาพื้นฐานในการหาความหนาของฉนวน


ขอบคุณข้อมูลและรูปภาพ

  • หนังสือ คู่มือฉนวนความร้อน
  • Thermal Properties – Thermocell

ใส่ความเห็น