Lämmönjohtavuus
Lämmönjohtavuus (toisinaan myös lämmönjohtavuuskyky, tunnus λ) kuvaa, miten hyvin jokin materiaali johtaa lämpöä. Mitä suurempi lämmönjohtavuuslukema on, sitä paremmin lämpö johtuu. Lämmönjohtavuus ilmoittaa siirtyvän lämpötehon P poikkipinta-alaa A ja tiettyä materiaalissa vallitsevaa lämpötilagradienttia dT/dx kohti. SI-järjestelmän mukaisesti lämmönjohtavuudelle tulee yksiköksi watti / kelvin·metriä kohti eli W/(K·m). [1]
- λ = P/(A·dT/dx)
Materiaalille ominaisen lämmönjohtavuuden avulla voidaan laskea jonkin kappaleen (poikkipinta-ala A ja pituus l) lämpöresistanssi Rth:
- Rth = l / (λ·A)
| Aine | Lämmönjohtavuus W/(K·m) |
|---|---|
| Timantti | 1000..2600 |
| Hopea | 430 |
| Kupari | 390 |
| Kulta | 320 |
| Alumiini | 236 |
| Rauta | 50..80 |
| Teräs | 20..50 |
| Lasi | 1 |
| FR4 piirilevymateriaali | 0,3..0,8 |
| Vesi | 0,6 |
Laskentaesimerkkejä liittyen piirilevyihin:
- Lämpöresistanssi 100mm² 1mm paksun piirilevypalasen läpi pinnasta vastapuolen pintaan (FR-4)
- 100mm² = 0,000100m²
- Rth = l / (λ·A) = 0,001m / (0,5W/(K·m)·0,000100m²) = 20K/W
- Lämpöresistanssi 10mm leveää ja 10mm pitkää ja 1mm paksua piirilevyn palasta pitkin reunasta vastakkaiseen reunaan (FR-4)
- Rth = l / (λ·A) = 0,010m / (0,5W/(K·m)·0,010m·0,001m) = noin 2000K/W
- Lämpöresistanssi 10mm leveää ja 10mm pitkää piirilevyn kuparifoliota pitkin reunasta vastakkaiseen reunaan (paksuus 0,035mm)
- Rth = l / (λ·A) = 0,010m / (390W/(K·m)·0,010m·0,000035m) = noin 73K/W
Käytännössä näistä arvoista voimme päätellä, että lämpö kulkee piirilevyissä kohtuullisesti lasikuidun läpi vastapuolelle, mutta piirilevyllä lämpö leviää lähinnä vain folioiden vaikutuksesta.
Toisinaan lämmönjohtavuudella tarkoitetaan myös lämpökonduktanssia, lämpöresistanssin käänteissuuretta, vaikka lämmönjohtavuus varsinaisesti on materiaalin ominaissuure.
Katso myös [muokkaa]
Viitteet [muokkaa]
- ↑ Suomen Standardoimisliitto: SI-opas (myös painettuna, ISBN 952-5420-93-0) (PDF) (Sivu 20.) SFS-oppaat. 04.11.2002. Suomen Standardoimisliitto. Viitattu 18.12.2011.
