Chứng minh: đồng hút nhiệt và tỏa nhiệt tốt hơn nhôm:

OK, đã trót siêng thì chịu khó mang đến dâng..tận mắt cho bạn đọc, banh mắt ra đọc nhé bác, chịu khó đọc hiểu tiếng Anh nhé, xem để hiểu đồng có nhiệt trở nhỏ hơn nhôm nhiều nên khả năng hút - dẫn - tỏa nhiệt của đồng hơn nhôm nhiều. Chú ý những đoạn tôi tô màu nhé.

[/FONT]

 

Khổ quá, đến giờ này mà vẫn cặp cụi chứng minh đồng tản nhiệt hiệu quả hơn nhôm sao? Vấn đề này đã có kết luận cuối cùng rồi mà, anh em nào hiểu được thì tốt, chưa hiểu thì trước tiên phải đảm bảo đã đọc kỹ trước đã, sau đó là động não, khúc mắc chỗ nào thì hỏi chỗ đó, vậy mới sáng ra nhanh được.

Giờ có tranh luận thì cũng là làm sáng tỏ những tiểu tiết trong quá trình, không phải tranh luận để tìm ra đồng hay nhôm tản nhiệt nhanh hơn, right?

 

@sát thủ:
Pó tay, dựa vào cái đó rồi bảo đồng tỏa nhiệt tốt hơn nhôm à? Làm ơn nhớ cho là chỉ xét mỗi quá trình tỏa nhiệt ra không khí thôi chứ không xét quá trình nhiệt đi từ nơi nóng (CPU) tới nơi mát rồi mới ra không khí đâu nhé.
Nếu xét cái đó thì khỏi cần phải bàn cãi gì, heatsink bằng đồng tốt hơn heatsink bằng nhôm là đương nhiên, ai mà không biết chuyện này, cần gì bạn chứng minh.
Lại còn dẫn nhiệt trở ra mới ghê chứ, nhiệt trở chỉ ảnh hưởng đến việc truyền nhiệt bên trong cục nhôm hay cục đồng, mắc mớ gì tới việc nó truyền ra ngoài không khí đâu. Nếu xét toàn thể quá trình thì như đã nói, không cần chứng minh vì ai cũng biết đồng tốt hơn rồi. Và xin nói thêm tôi hoàn toàn không ý kiến gì với việc đồng hút nhiệt tốt hơn nhôm đâu nhé, chỉ có phần tỏa nhiệt là có ý kiến thôi, cho nên đừng nếu hút nhiệt hay dẫn nhiệt ra đây.
Nhiệt trở là ngược lại với khả năng dẫn nhiệt, mà hệ số dẫn nhiệt của đồng cao hơn hẳn nhôm thì tôi biết từ lâu rồi, cũng không cần phải nêu nhiệt trở ra. Nếu có thể, hãy chứng minh hệ số truyền nhiệt của đồng tốt hơn hẳn nhôm, đừng chứng minh nhiệt trở làm gì.
@Chip: bạn kết luận trên cơ sở nào vậy? Nếu có thể xin chỉ ra bài post chứng minh của bạn (không phải bài đầu tiên đấy chứ????), cám ơn. Tôi đã đọc toàn bộ bài trong thread này, và vẫn chưa thấy bạn chứng minh được điều đó.

 

Dòng màu tím thì không bàn tới rồi.

Mình cũng gần như nghiêng về phía kết luận bạn nói. Mình không khẳng định cùng tiết diện thì sẽ có cùng khả năng tiếp xúc với không khí.
Vấn đề này rất phức tạp nên mình chỉ dám đưa ra kết luận như câu nói đùa ấy (kết quả ở trên con số 1 chút xíu hay ở ở tiệm cận của 1).

Muốn rõ ràng thì ta nên xem mật độ của lớp bìa của vật như thế nào, mật độ của không khí ra sao. Không biết rõ về mật độ này nhưng có điều dám khẳng định bằng cảm nhận rằng mật độ của bề mặt vật hơn hẳn mật độ của lớp không khí xung quanh nó. Thực tế chứng minh qua khối lượng sẽ kết luận ngay được số phân tử và => mật độ tương đối ngay thôi.
vì mật độ của không khí xung quanh bé hơn rất nhiều lần nên theo lý luận của mình thì chủ yếu xác xuất va chạm hay tiếp xúc ở đây hoàn toàn phụ thuộc vào mật độ không khí.
Bạn nào giỏi về hóa học thử tính sơ sơ số phân tử của 1g đồng xem và tính thử số phân tử của 1ml không khí xem (giả sử 1g đồng ấy tán mỏng ra hết xíu quách thì vừa bỏ trong 1ml không khí). 1ml không khí có một thể tích khá lớn đấy.

Bạn có thể tưởng tượng là 1 phân tử không khí có va chạm vào bề mặt vật như là 1 heatpipe (giả sử chúng chỉ va chạm 1 lần rồi chuyển động ra xa bề mặt). Mọi heatpipe đều có thể chuyển 1 lượng nhiệt như nhau và ra ngoài cùng một thời gian. Thì sẽ thấy kết quả là cái nào nhiều heatpipe đương nhiên sẽ chuyển nhiệt nhanh hơn. => càng nhiều heatpipe càng tốt tương đương với không khí càng đậm đặc càng tốt.

Mặc dù mật độ của Đồng hơn Nhôm, nhưng số lượng phân tử không khí thì bằng nhau nên xác xuất va chạm hay tiếp xúc hoàn toàn phụ thuộc vào lớp không khí bên ngoài.

Do đó mình mới kết luận (thực sự có thể sai sót) cùng tiết diện thì xác xuất là như nhau
Nếu có khác biệt cũng chỉ là khác biệt ở con số đằng sau 3 đến 4 số không và dấu phẩy. (khác biệt này chính là khác biệt về mật độ bề mặt và mật độ không khí, dự đoán của mình là khác nhau đến số ngàn lần).

Bạn dễ dàng thấy rõ hơn sau vd : 1 lát đồng tiếp xúc với 1 lát đồng thì truyền nhiệt từ lát này qua lát kia sẽ hơn hẳn 1 lát đồng truyền nhiệt qua 1 lát nhôm.
Do sự khác biệt về mật độ ở chỗ tiếp xúc của 2 bên (mặt tiếp xúc là mặt phân cách với giả sử tiếp xúc là hoàn hảo, bôi AS5, AS7 hay bột kim cương gì đó :D)

Có thể tạm rút ra kết luận ở đây rằng truyềt nhiệt qua mặt phân cách thì phụ thuộc chủ yếu vào mật độ của bên nào có mật độ ít hơn.

--

Còn như mình cũng nói ở post trước (post trước chưa suy nghĩ cũng như phân tích thấu đáo), nếu như mật độ mặt ở đây không khác biệt lắm thì mình sẽ dùng phương pháp phân hoạch chia nhỏ ra tiết diện của nó ra để trị nó. Với mỗi mật độ phân tử khác nhau của Đồng và Nhôm sẽ khác nhau về số lần phân hoạch hay mức độ phân hoạch tùy theo mật độ tiết diện. Rồi tính tổng ∑ để ra xác xuất thôi. Có thể dùng xác xuất này để so sánh.

Nhưng sau khi chợt nhận thấy mật độ phân tử khác nhau ở diện tích tiếp xúc hay mặt tiếp xúc, mình đã suy nghĩ lại.

ps: post này liên quan đến post trên của mình phần nào , chủ yếu là khi nói thì nói và áp dụng trên cái bài toán ấy.
Thực tình khi các bạn đưa ra các công thức ấy, mình thấy các công thức tản nhiệt, tỏa nhiệt ... ấy không có chỗ dựa vững chắc trong ý nghĩ của mình, vì không thấy có chỗ nào nói đến thành phần của không khí, các tính chất của không khí. Trong khi đó tản nhiệt kiểu aircooling như mình đang bàn thì không khí đóng vai trò trung tâm. Khi không thấy không khí thì nó ra bức xạ nhiệt mất rồi (ý nghĩ thôi, có thể sai)

edit : Các bạn thấy mình sai sót chỗ nào xin vui lòng quote và bôi màu đúng chỗ ấy 1 tí, quote cả bài thì chịu chả biết chỗ nào cả
bôi thêm màu cho dễ nhìn :D

 

mr sát thủ, đưa ra bài chứng minh ấy thì rõ ràng hiển nhiên ai cũng chấp nhận. Nhưng tiếc là bài này chứng minh chủ yếu về mặt : Đồng dẫn nhiệt tốt hơn Nhôm.

Còn về mặt tản nhiệt ra ngoài không khí tốt hơn như chúng ta đang bàn thì mình chưa thấy các bài chứng minh rõ ràng.

Vì thế mới đưa ra suy luận chủ yếu dựa vào tiết diện của mặt tiếp xúc và mật độ của không khí xung quanh mặt tiếp xúc.

edit : Mình tán đồng với ý kiến của audiophile_ls

Đúng là khả năng các phân tử Đồng ở bề mặt không được tiếp xúc với không khí sẽ vẫn "giữ nhiệt" tuy nhiên có thể nó sẽ truyền bớt một lượng nhiệt khá nhỏ đến những phân tử mang động năng thấp hơn nó. Nhưng vì CPU truyền nhiệt hay động năng ra liên tục và lượng động năng do không khí mang đi không nhiều nên vẫn còn một lượng động năng tồn đọng lại ở Đồng (do thiết kế tiết diện của tản nhiệt đồng luôn nhỏ hơn tản nhiệt nhôm, vì vấp phải khó khăn về khối lượng của Đồng). Nên cái cảm giác hs đồng giữ nhiệt là điều có thể hiểu được.

---------
Tạm kết luận theo mình đọc được và theo mình suy nghĩ thì

1. Cu dẫn nhiệt tốt hơn Al (các tính chất vật lý như dẻo, dai, bền đều hơn Al, ngoài trừ việc Al phản xạ ánh sáng tốt hơn Cu)
2. Khả năng nhiệt truyền qua không khí (tản nhiệt ra không khí) là như nhau đối với Cu và Al nếu như chúng cùng diện tích mặt tiếp xúc với không khí.


ps: đói bụng quá đi ăn cái :D

 

Tôi thấy công thức bác Sat Thủ đưa ra chỉ đơn giản là công thức bác copy ra,chẳng có sự phân tích lý thuyết nào cả.Bác cũng biết là để hoàn tất công thức đó người ta phải dựa vào lý thuyết cấu tạo phân tử rất nhiều và sau đó dùng số liệu để chứng minh.Nếu bác thật sự am hiểu các công thức này,bác có thể phân tích dùm mọi người từ cấu trúc vật chất của Đồng và Nhôm dẫn đến sự toả nhiệt của chúng là khác nhau và dẫn chứng bởi công thức?Tôi cũng như đa số ở đây cần câu trả lời này hơn là bác quăng lên những công thức kia (mà tôi nghĩ bác cũng chẳng biết tại sao có những CT đó).Còn 1 điều nữa là tiếng Anh ngành kỹ thuật khó hơn tiếng anh thông thường nhiều nên nếu có thể,bác tóm các ý chính bằng Tiếng Việt được ko? Thực sự thì ngoài công thức bác nêu ra ,mọi người vẫn chưa hiểu được bản chất tại sao Cu dẫn nhiệt và toả nhiệt tốt hơn AL <--- đây là vấn đề !
Nếu bản chất quá trình trao đổi nhiệt chưa sáng tỏ thì công thức chẳng chứng minh được gì ! :coimo:

 

Khối lượng riêng / khối lượng nguyên tử = số mol nguyên tử trong 1 đơn vị thể tích :
- Kim cương : 3515*1000/12 = 292.9*10^3
- Cu : 8970*1000/64 = 139.7*10^3
- Al : 2700*1000/27 = 100*10^3
- Chất khí ở 1 áp suất 1 at : = 1 (10^-5 lần của nhôm)
=> Mật độ nguyên tử theo bề mặt (^ 2/3):
- Kim cương : 44.1
- Cu : 26.9
- Al : 21.5
Hệ số dẫn nhiệt :
- Kim cương : 1980
- Cu : 389
- Al : 200
=> hệ số dẫn nhiệt không chỉ phụ thuộc mật độ nguyên tử, có lẽ kết cấu mạng nguyên tử có ảnh hưởng tới khả năng truyền nhiệt.

 

Ok, chờ tui một chút, tui sẽ làm một bài đầy đủ từ đùi đến đâu (àh quên "từ đầu đến đuôi" chứ :sun: ) bảo đảm thỏa mãn mọi người.:coimo: . Để đi rửa mặt cho tỉnh ngủ cái đã.

 

Công thức truyền nhiệt qua 1 vách ngăn có diện tích S, độ dày d, nhiệt độ 2 bên mặt là t1 và t2, lấy từ bài post của athlon26 (số 74) :
W = a*S*(1/d)(t2-t1)
Trong đó a là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm vách.

Bài toán : tính toán sự truyền nhiệt qua 2 vách ngăn tiếp xúc nhau có diện tích S, độ dày lần lượt là d1, d2, hệ số truyền nhiệt là a1, a2, biết tấm 1 tiếp xúc nguồn nhiệt ở nhiệt độ t1, tấm 2 tiếp xúc nguồn nhiệt có nhiệt độ t2.

Xét bài toán trên phương diện lí thuyết, ta có :
- Độ dày lớp tiếp xúc bằng 0 nên có thể coi 2 mặt tiếp xúc nhau của 2 tấm có cùng nhiệt độ (=t0)
- Đưa về W1=W2 <=> a1*S*(1/d1)(t0-t1) = a2*S*(1/d2)(t2-t0)
=> Không quan tâm tới chuyển qua 2 chất liệu thì hệ số truyền nhiệt bằng bao nhiêu (vì lớp tiếp xúc có độ dày bằng 0).

Trên thực tế, diện tích tiếp xúc thực sự nhỏ hơn S, thường vấn đề này có thể giải quyết bằng cách sử dụng 1 giá trị S', gọi là diện tích hiệu dụng (S'<S). Nếu 2 tấm kim loại được ép (bằng hàn nhiệt, đúc...) với nhau thì có thể coi S'=S (sự sai khác do cấu trúc, mật độ nguyên tử của các kim loại khác nhau có lẽ không đáng kể). Nếu 2 tấm kim loại chỉ ép sát nguội bình thường thì S' nhỏ hơn S tùy theo độ phẳng của 2 bề mặt. Nếu giữa kim loại và không khí thì có thể coi S'=S.

Bây giờ xét tới bài toán truyền nhiệt từ kim loại ra không khí (bỏ qua bức xạ), bản chất giống như truyền giữa kim loại với nhau :
- Không khí được coi là 1 vách ngăn, có hệ số truyền nhiệt a2 (nhỏ hơn rất nhiều Cu hay Al), độ dày d2 (chừng vài chục cm từ điểm tiếp xúc heatsink tới điểm mà không khí có nhiệt độ phòng).
- Như bài toán trên, các phân tử khí tiếp xúc với heatsink có cùng nhiệt độ với nhiệt độ tại mặt ngoài của heatsink (t0), mặt ngoài của vách ngăn không khí có nhiệt độ bằng nhiệt độ phòng (t1).

=> KL : nếu bỏ qua bức xạ nhiệt thì Cu hay Al truyền nhiệt ra không khí như nhau.

 

Vậy nếu chứng minh được Cu hút nhiệt tốt hơn Al thì chắc chắn heatsink CU nóng hơn AL ???