Lämmönjohtavuus

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

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)
Aineiden lämmönjohtavuuksia
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 100 mm² kokoisen ja 1 mm paksun piirilevypalasen läpi pinnasta vastapuolen pintaan (FR-4)
100 mm² = 0,000100 m²
Rth = l / (λ·A) = 0,001 m / (0,5 W/(K·m)·0,000100m²) = 20 K/W
  • Lämpöresistanssi 10 mm leveää ja 10 mm pitkää ja 1 mm paksua piirilevyn palasta pitkin reunasta vastakkaiseen reunaan (FR-4)
Rth = l / (λ·A) = 0,010 m / (0,5 W/(K·m)·0,010 m·0,001 m) = noin 2000 K/W
  • Lämpöresistanssi 10 mm leveää ja 10 mm pitkää piirilevyn kuparifoliota pitkin reunasta vastakkaiseen reunaan (paksuus 0,035 mm)
Rth = l / (λ·A) = 0,010 m / (390 W/(K·m)·0,010 m·0,000035 m) = noin 73 K/W

Käytännössä näistä arvoista voi 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 | muokkaa wikitekstiä]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. 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.