อลูมิเนียมกับ การนำเหล็ก

เนื้อหา

• การนำความร้อน
• การนำไฟฟ้า
• การนำไฟฟ้าในอลูมิเนียม
• การนำไฟฟ้าในเหล็กกล้าคาร์บอน
• การนำไฟฟ้าในเหล็กกล้าไร้สนิม

ในฟิสิกส์คำว่า "การนำไฟฟ้า" มีความหมายหลายอย่าง สำหรับโลหะเช่นอลูมิเนียมและเหล็กโดยทั่วไปหมายถึงการถ่ายโอนพลังงานความร้อนหรือไฟฟ้าซึ่งมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดในโลหะเนื่องจากอิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้อย่างหลวม ๆ ที่พบในโลหะนำความร้อนและไฟฟ้า

การนำความร้อน

ค่าการนำความร้อน (Thermal conductivity) ความสามารถของวัสดุในการนำความร้อนนั้นวัดได้ในหน่วยวัตต์ต่อเคลวินต่อเมตร (“ วัตต์” เป็นหน่วยของพลังงานโดยทั่วไปจะกำหนดเป็นโวลต์คูณแอมป์หรือจูลของพลังงานต่อวินาที“ เคลวิน” เป็นหน่วยของอุณหภูมิสัมบูรณ์โดยที่ศูนย์เคลวินเป็นศูนย์สัมบูรณ์) วัสดุที่มีการนำความร้อนที่ดีจะส่งความร้อนจำนวนมากได้อย่างรวดเร็วเช่นก้นทองแดงที่ร้อนเร็วของหม้อปรุงอาหาร ตัวนำความร้อนที่ไม่ดีจะพาความร้อนช้าๆเช่นนวมของเตาอบ

การนำไฟฟ้า

การนำไฟฟ้าความสามารถของวัสดุในการทำกระแสไฟฟ้าโดยปกติจะวัดเป็นซีเมนส์ต่อเมตร (“ ซีเมนส์” เป็นหน่วยนำไฟฟ้าที่กำหนดเป็น 1 หารด้วยโอห์มโดยที่โอห์มเป็นหน่วยความต้านทานไฟฟ้ามาตรฐาน) ตัวนำไฟฟ้าที่ดีเป็นที่ต้องการสำหรับการเดินสายและการเชื่อมต่อ ตัวนำที่ไม่ดีหรือที่เรียกว่าลูกถ้วยไฟฟ้าจะสร้างกำแพงกั้นที่ปลอดภัยระหว่างกระแสไฟฟ้ากับสภาพแวดล้อมเช่นฉนวนไวนิลบนสายต่อ

การนำไฟฟ้าในอลูมิเนียม

อลูมิเนียมบริสุทธิ์มีการนำความร้อนประมาณ 235 วัตต์ต่อเคลวินต่อเมตรและการนำไฟฟ้า (ที่อุณหภูมิห้อง) ประมาณ 38 ล้านซีเมนส์ต่อเมตร อลูมิเนียมอัลลอยด์สามารถมีตัวนำไฟฟ้าที่ต่ำกว่าได้มาก แต่ไม่ค่อยมีระดับต่ำกว่าเหล็กหรือเหล็กกล้า ชุดระบายความร้อนสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทำจากอลูมิเนียมเนื่องจากมีค่าการนำความร้อนที่ดี

การนำไฟฟ้าในเหล็กกล้าคาร์บอน

เหล็กกล้าคาร์บอนมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าอลูมิเนียมมาก: ค่าการนำความร้อนประมาณ 45 วัตต์ต่อเคลวินต่อเมตรและค่าการนำไฟฟ้า (ที่อุณหภูมิห้อง) ประมาณ 6 ล้านซีเมนส์ต่อเมตร

การนำไฟฟ้าในเหล็กกล้าไร้สนิม

เหล็กกล้าไร้สนิมมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนมาก: ค่าการนำความร้อนประมาณ 15 วัตต์ต่อเคลวินต่อเมตรและค่าการนำไฟฟ้า (ที่อุณหภูมิห้อง) ประมาณ 1.4 ล้านซีเมนส์ต่อเมตร