Kada se inox i aluminijum zagrevaju, oba materijala menjaju temperaturu i dimenzije, ali se ne ponašaju na isti način. Razlike nisu važne samo u laboratoriji: one se vide u kuhinjskom posuđu, termosistemima, radijatorima, kućištima uređaja i brojnim predmetima koje svakodnevno dodirujemo.
Važno je razlikovati nekoliko osobina. Aluminijum veoma dobro provodi toplotu i relativno brzo je raspoređuje kroz predmet, dok inox, odnosno nerđajući čelik, uglavnom sporije provodi toplotu. Istovremeno, način na koji materijal podnosi visoku temperaturu, širi se i zadržava mehanička svojstva zavisi od njegove tačne legure i uslova upotrebe.
Kako se razlikuju u provođenju toplote
Aluminijum je poznat po visokoj toplotnoj provodljivosti. Kada se jedan njegov deo zagreje, toplota se relativno brzo širi kroz ostatak predmeta. Zato aluminijumska šerpa, ploča ili kućište može brzo da prenese toplotu sa jednog mesta na drugo.
Inox je znatno slabiji provodnik toplote od aluminijuma. Ako se zagreva samo jedan njegov deo, temperaturna razlika između toplog i hladnijeg dela može duže da opstane. Zbog toga se kod inox posuđa često koriste višeslojna dna sa aluminijumskim slojem koji poboljšava raspodelu toplote.
Ta razlika ne znači da je jedan materijal uvek bolji. Brzo širenje toplote kroz aluminijum može biti prednost kada želimo ravnomerno zagrevanje, dok slabija provodljivost inoxa može biti korisna kada želimo da se toplota manje prenosi kroz određeni deo predmeta. Izbor zato zavisi od konkretne namene.
Šta se dešava kada se materijal širi
Pri zagrevanju se i aluminijum i inox termički šire. Njihove dimenzije se povećavaju jer se prosečna udaljenost između atoma menja sa temperaturom. Aluminijum se, međutim, u uobičajenim temperaturnim uslovima širi više od većine nerđajućih čelika.
Ta razlika može postati važna kada su dva materijala spojena. Ako se aluminijum i inox nalaze u istom sklopu i zagrevaju se zajedno, svaki pokušava da promeni dimenzije u skladu sa svojim svojstvima. Ako je spoj krut, nastaju unutrašnja naprezanja koja mogu uticati na oblik ili dugoročnu pouzdanost sklopa.
Zbog toga se kod tehničkih konstrukcija ne posmatra samo temperatura koju materijal može da izdrži. Projektant mora da uzme u obzir i koeficijent termičkog širenja, način spajanja i promene temperature tokom rada. Kod običnih kućnih predmeta ove razlike su uglavnom male, ali kod preciznih komponenti mogu biti veoma značajne.
Promena dimenzija sama po sebi nije znak oštećenja. Ona je očekivana posledica zagrevanja i obično je reverzibilna ako materijal ostane u odgovarajućem temperaturnom području. Problem nastaje kada su širenje i skupljanje veliki, nagli ili ograničeni drugim delovima konstrukcije.
Koji materijal bolje podnosi visoke temperature
Odgovor zavisi od toga koji inox i koji aluminijum posmatramo, jer oba naziva obuhvataju veliki broj legura. Ipak, nerđajući čelici se koriste tamo gde je potrebna dobra otpornost na povišene temperature i očuvanje mehaničkih svojstava. Aluminijum ima nižu tačku topljenja i na dovoljno visokim temperaturama mnogo ranije gubi deo svoje čvrstoće.
Važno je, međutim, da „visoka temperatura“ ne znači isto za svaki predmet. Aluminijumska folija, liveni deo i industrijska legura neće imati potpuno isto ponašanje. Isto važi i za različite vrste inoxa. Obrada, sastav legure, debljina i način opterećenja mogu promeniti rezultat.
U kućnim uslovima oba materijala mogu bez problema služiti u širokom rasponu temperatura za koji su predviđeni. Kod ekstremnog zagrevanja treba pratiti preporuke proizvođača, jer površinska i unutrašnja temperatura ne moraju biti iste.
Zašto aluminijum često deluje „toplije“
Kada dodirnemo zagrejan predmet, osećaj ne zavisi samo od njegove stvarne temperature. Važna je brzina kojom toplota prelazi između predmeta i kože. Aluminijum zbog visoke toplotne provodljivosti može brzo da prenese toplotu sa svoje površine u unutrašnjost, ali i obrnuto, pa dodir sa njim može delovati veoma izraženo.
Inox ima manju toplotnu provodljivost, pa se toplota kroz njega sporije raspoređuje. To može doprineti drugačijem osećaju pri dodiru, naročito kada je predmet debeo ili kada je samo njegova površina zagrejana. Osećaj toplote zato ne treba koristiti kao precizan pokazatelj temperature.
Upravo zbog toga dva predmeta koja su na istoj temperaturi mogu delovati različito topla ili hladna. Materijal utiče na brzinu prenosa energije, dok koža registruje taj prenos, a ne samo broj koji bi pokazao termometar. Ovo je isti princip zbog kojeg metalni predmet na sobnoj temperaturi često deluje hladnije od drveta.
Razlika postaje korisna je pri proceni posuđa ili predmeta koji se zagrevaju. Materijal koji brzo prenosi toplotu može omogućiti efikasno zagrevanje, ali istovremeno zahteva pažnju pri rukovanju jer se toplota može brzo preneti i na delove koje nismo očekivali da će biti vreli.
Gde je koji materijal praktičniji
Aluminijum je koristan kada su mala masa i brzo prenošenje toplote važni. Zbog toga se često koristi u posuđu, izmenjivačima toplote, delovima uređaja i konstrukcijama gde je poželjno smanjiti težinu. Njegova dobra provodljivost može pomoći i pri ravnomernijem raspoređivanju toplote kroz odgovarajuće oblikovan predmet.
Inox se često bira kada su važni otpornost na koroziju, čvrstoća, trajnost i ponašanje pri povišenim temperaturama. Zbog toga je čest u kuhinjskoj opremi, industrijskoj opremi i konstrukcijama koje moraju dugo da rade u zahtevnim uslovima. Njegova manja toplotna provodljivost može biti mana za brzo širenje toplote, ali u određenim konstrukcijama upravo ta osobina može biti korisna.
Kada se ova dva materijala porede po pitanju toplote, nema jednostavnog pobednika. Aluminijum brže provodi toplotu i više se termički širi, dok inox sporije provodi toplotu i u mnogim primenama bolje zadržava svojstva pri povišenim temperaturama. Zbog toga se često kombinuju u jednom proizvodu, umesto da jedan potpuno zameni drugi.
Izbor zato zavisi od toga šta predmet treba da radi: da brzo prenese toplotu, da ostane stabilan pri zagrevanju, da bude lagan, da izdrži dugotrajnu upotrebu ili da ispuni više zahteva. Razumevanje tih razlika pomaže da se materijal ne bira samo po izgledu, već prema stvarnom ponašanju u uslovima u kojima će se koristiti.
