Guida ai sistemi di raffreddamento ad aria[Parte 1]

Proprietà dei materiali

Come sapete ormai il mercato è strapieno di dissipatori di tutte le misure,grandezze pesi e materiali ognuno di essi può essere costituito di rame o alluminio o un misto fra rame e alluminio. c′è da dire comunque che il rame non è il maggiore scambiatore di calore bensì(tralasciando il diamante per ovvi motivi pecuniari)è l′argento; nella tabella infatti il rame si trova in 2 posizione.

argento:
Proprietà atomiche
Peso atomico 107,8683 amu
Raggio atomico (calc.) 160 (165) pm
Raggio covalente 153 pm
Raggio di Van der Waals 172 pm
Configurazione elettronica [Kr]4d10 5s1
elettroni (e-) per livello energetico 2, 8, 18, 18, 1
Stati di ossidazione 1 (anfotero)
Struttura cristallina cubica a facce centrate
Proprietà fisiche
Stato a temperatura ambiente solido (diamagnetico)
Punto di fusione 1234,93 K (961,78 °C)
Punto di ebollizione 2435 K (2162 °C)
Volume molare 10,27×10-6 m3/mol
Calore di evaporazione 250,58 kJ/mol
Calore di fusione 11,3 kJ/mol
Tensione di vapore 0,34 Pa a 1234 K
Velocità del suono 2600 m/s a 293,15 K
Varie
Elettronegatività 1,93 (scala di Pauling)
Calore specifico 232 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 63 · 106 S/m
Conducibilità termica 429 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 731,0 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 2070 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3361 kJ/mol

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rame:

Generalità
Nome, Simbolo, Numero atomico rame, Cu, 29
Serie chimica Metalli di transizione
Gruppo, Periodo, Blocco 11 , 4, d
Densità, Durezza 8920 kg/m3, 3,0
Aspetto metallo rosa
aspetto del rame
Proprietà atomiche
Peso atomico 63,546 amu
Raggio atomico (calc.) 135 (145) pm
Raggio covalente 138 pm
Raggio di van der Waals 140 pm
Configurazione elettronica [Ar]3d104s1
elettroni (e-) per livello energetico 2, 8, 18, 1
Stati di ossidazione 2,1 (debolmente basico)
Struttura cristallina cubica a facce centrate
Proprietà fisiche
Stato a temperatura ambiente solido (diamagnetico)
Punto di fusione 1357,6 K (1084,6ºC)
Punto di ebollizione 2840 K (2567,2 °C)
Volume molare 7,11 · 10-6 m3/mol
Calore di evaporazione 300,3 kJ/mol
Calore di fusione 13,05 kJ/mol
Tensione di vapore 0,0505 Pa a 1358 K
Velocità del suono 3570 m/s a 293,15 K
Varie
Elettronegatività 1,9 (Scala di Pauling)
Calore specifico 380 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica 59,6 · 106/(m·Ω)
Conducibilità termica 390 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione 745,5 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1957,9 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3555 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione 5536 kJ/mol

 

 

 

 

oro:

Generalità
Nome, Simbolo, Numero atomico oro, Au, 79
Serie chimica metalli di transizione
Gruppo, Periodo, Blocco 11 (IB), 6, d
Densità, Durezza 19300 kg/m3, 2,5
Aspetto metallico giallo
aspetto dell'oro
Proprietà atomiche
Peso atomico 196,96655 amu
Raggio atomico (calc.) 135 (174) pm
Raggio covalente 144 pm
Raggio di van der Waals 166 pm
Configurazione elettronica [Xe]4f145d106s1
elettroni (e-) per livello energetico 2, 8, 18, 32, 18, 1
Stati di ossidazione 3, 1 (anfotero)
Struttura cristallina cubica a facce centrate
Proprietà fisiche
Stato a temperatura ambiente solido
Punto di fusione 1337,33 K (1064,18°C)
Punto di ebollizione 3129 K (2856°C)
Volume molare 1,021 · 10-5 m3/mol
Calore di evaporazione 334,4 kJ/mol
Calore di fusione 12,55 kJ/mol
Tensione di vapore 0,000237 Pa a 1337 K
Velocità del suono 1740 m/s a 293,15 K
Varie
Elettronegatività 2,54 (scala di Pauling)
Calore specifico 128 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 45,2 · 106S/m
Conducibilità termica 317 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 890,1 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1980 kJ/mol






alluminio:

Generale
Nome, Simbolo, N° Atomico alluminio, Al, 13
Serie chimica metalli del blocco p
Gruppo, Periodo, Blocco 13 (IIIA), 3, p
Densità, Durezza 2700 kg/m³, 2,75
Colore bianco argenteo
aspetto dell'alluminio
Proprietà atomiche
Peso atomico 26,981538 amu
Raggio atomico 125
Raggio covalente 118 pm
Raggio di van der Waals n.d.
Configurazione elettronica Ne3s²3p¹
e- per livello energetico 2, 8, 3
Stato di ossidazione 3 (amfoterico)
Struttura cristallina Cubica
Proprietà fisiche
Stato di aggregazione solido
Punto di fusione 933,47 K, (660,32 °C)
Punto di ebollizione 2792 K, (2518,85 °C)
Volume molare 10,00 · 10-3 m³/mol
Calore di vaporizzazione 293,4 kJ/mol
Calore di fusione 10,79 kJ/mol
Pressione del vapore 2,42 · 10-6 Pa
Velocità del suono 5100 m/s a 933 K
Varie
Elettronegatività 1,61
Capacità calorica specifica 900 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 37,7 · 106/m·ohm
Conducibilità termica 237 W/(m*K)
Prima energia di ionizzazione 577,5 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1816,7 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 2744,8kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione 11.577 kJ/mol
Energia di quinta ionizzazione 14.842 kJ/mol
Energia di sesta ionizzazione 18.379 kJ/mol
Energia di settima ionizzazione 23.326 kJ/mol
Energia di ottava ionizzazione 27.465 kJ/mol
Nona energia di ionizzazione 31.853 kJ/mol
Decima energia di ionizzazione 38.473 kJ/mol

 

L′acciaio invece è il nome dato ad una lega di ferro contenente carbonio in percentuale non superiore al 2,11%. Oltre tale limite le proprietà del materiale cambiano e la lega assume la denominazione di ghisa e quindi ha una conducibilità molto scarsa molto simile a quella del ferro:

 

ferro:

 

Generalità
Nome, Simbolo, Numero atomico ferro, Fe, 26
Serie chimica Metalli di transizione
Gruppo, Periodo, Blocco 8 (VIIIB), 4 , d
Densità, Durezza 7874 kg/m3, 4,0
Aspetto metallico, lucido, grigiastro
aspetto del ferro
Proprietà atomiche
Peso atomico 55,845 amu
Raggio atomico (calc.) 140 (156) pm
Raggio covalente 125 pm
Raggio di van der Waals nessun dato
Configurazione elettronica [Ar]3d64s2
elettroni (e-) per livello energetico 2, 8, 14, 2
Stati di ossidazione 2,3,4,6 (anfotero)
Struttura cristallina cubica a corpo centrato
Proprietà fisiche
Stato a temperatua ambiente solido (ferromagnetico)
Punto di fusione 1808 K (1535°C)
Punto di ebollizione 3023 K (2750°C)
Volume molare 7,09 · 10-6 m3/mol
Calore di evaporazione 349,6 kJ/mol
Calore di fusione 13,8 kJ/mol
Tensione di vapore 7,05 Pa a 1808 K
Velocità del suono 4910 m/s at 293,15 K
Varie
Elettronegatività 1,83 (Scala di Pauling)
Calore specifico 440 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 9,93 · 106/m ohm
Conducibilità termica 80,2 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 762,5 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1561,9 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 2957 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione 5290 kJ/mol



Ora da come avete visto ci sono materiali ben più performanti del rame(vedi:diamante e derivati) ma a causa del loro elevato valore sul mercato vengono scartati per usarne altri con una buona conducibilità termica e un costo relativamente basso.

Conducibilità termica dei materiali più comuni:

Materiale Thermal conductivity
(cal/sec)/(cm2 C/cm)
Thermal conductivity
(W/m K)*
Diamante ... 1000
Argento 1.01 406.0
Rame 0.99 385.0
Oro ... 314
Ottone ... 109.0
Aluminio 0.50 205.0
Ferro 0.163 79.5
Acciaio ... 50.2
Piombo 0.083 34.7
Mercurio ... 8.3
Ghiaccio 0.005 1.6
Vetro,ordinario 0.0025 0.8
Concrete 0.002 0.8
Acqua a 20° C 0.0014 0.6
Amianto 0.0004 0.08
neve 0.00026 ...
Fibra di vetro 0.00015 0.04
Mattoni isolanti ... 0.15
Mattoni rossi ... 0.6
Cork board 0.00011 0.04
Feltro di lana 0.0001 0.04
Lana di roccia ... 0.04
Polistirolo ... 0.033
Poliuretano ... 0.02
Legno 0.0001 0.12-0.04
Ari a 0° C 0.000057 0.024
Elio (20°C) ... 0.138
Idrogen (20°C) ... 0.172
Azoto (20°C) ... 0.0234
Ossigeno (20°C) ... 0.0238
Silicel ... 0.003

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