Lämmönjohtavuus

Wikipedia

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 wattia kelvin·metriä kohti eli W/(K·m).

λ = P/(A·dT/dx)

Materiaalille ominaisen lämmönjohtavuuden avulla voidaan laskea jonkin kappaleen (poikkipinta-ala A ja pituus l) lämpöresistanssi R_th:

R_th = l / (λ·A)

Aineiden lämmönjohtavuuksia

Aine	Lämmönjohtavuus W/(K·m)
Timantti	1000..2600
Hopea	430
Kupari	390
Kulta	320
Alumiini	236
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

R_th = 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)

R_th = 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)

R_th = 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.

[muokkaa] Katso myös

• Lämpöimpedanssi