問題:銅散熱比鋁慢?

經常聽人講:"銅吸熱比鋁快,銅散熱比鋁慢",例如:
http://forum.slime.com.tw/thread179402.html

但係小弟有懷疑,想同大家討論下。
Heatsink唔同size根本冇得比,所以以下用相同體積形狀比較,唔計heatpipe。

Part 1:銅吸熱比鋁快
呢點冇問題,唔使講。

Part 2:銅散熱比鋁慢
根據有關講法,銅嘅heat capacity較高,所以當風扇吹走相同熱能,鋁比銅降溫快。
以上講法正確,但唔係事實嘅全部。

呢個情況只係當相同體積相同溫度嘅銅或鋁heatsink,停止加熱後嘅降溫速度,的確係鋁比較快。
不過當電腦運作緊,散熱係連續過程,連續input = 連續output (energy conservation),heatsink散走嘅熱能就係CPU發出嘅熱能,所以唔應該凈考慮heatsink本身有幾多熱能需要散。
簡單啲講,heatsink散走100J後,降咗幾度?答案係零!因為CPU會補充100J。

再深入啲睇,就會發現呢個推論有好多contradiction:
1. 鋁output相同熱能時降溫比銅快,同一道理,input相同熱能時鋁比銅昇溫快!按照以上講法,鋁應該
   係吸熱比銅快,而唔係比銅慢!
2. 如果input相同熱能後停止加熱,銅heat capacity高肯定較涼,鋁已經輸在起跑線?
3. 以銅底鋁片heatsink嚟講,銅吸得快放得慢,鋁吸得慢放得快,即係銅鋁溫差越嚟越大,咁銅鋁介面
   發生咩事?出現溫度斷層?

實際上散熱過程相當複雜,絕對唔係理論咁簡單(例如heatsink本身就唔會均勻溫度,溫差高又增加導熱效能......)。
小弟只想表達:單靠heat capacity去說明"銅散熱比鋁慢"并不正確。

後話:咁點解咁多heatsink用銅底+鋁片?
小弟認為係成本效益為主,銅底嘅作用係避免bottleneck,底座面積有限,銅導熱快一定有著數,當熱能去到散熱片時,面積大咗好多,導熱較慢嘅鋁都夠玩。

參數: Volumetric heat capacity J/(cm3.K)
鋁 2.422
銅 3.450

理性討論,冇意挑起罵戰

本帖最後由 LuminouShadow 於 2015-6-17 20:42 編輯

吸熱快 散熱快 . 吸熱慢 散熱慢 . 此為定律.

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本帖最後由 kin021360 於 2015-6-17 21:30 編輯

下  咁樣水比熱容好大   大過銅鋁, 咁水散熱好慢喎, 係咪唔應該用水冷先

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回覆 1# Chick

呢篇嘢好多觀念有誤,例如物質比熱容(specific heat capacity)同密度係無直接關係,兩者係獨立嘅特性。而且佢將specific heat capacity同Volumetric heat capacity撈亂咗。無謂多講。

你用Volumetric heat capacity 去理解至啱。如果兩隻heatsink只有物料不同,其他條件不變,銅儲起嘅熱量一定多過鋁,咁溫度自然下降得慢過鋁。

至於成本效益,睇下近年銅價已經有答案。

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本帖最後由 wgpoon 於 2015-6-17 21:55 編輯

我睇完都覺得D觀念怪怪地



1. 鋁output相同熱能時降溫比銅快,同一道理,input相同熱能時鋁比銅昇溫快!按照以上講法,鋁應該
   係吸熱比銅快,而唔係比銅慢!


你講緊"傳熱"係solid and solid 下挑機,"吸/散熱"係solid and air 下挑機
兩樣野來wor

2. 如果input相同熱能後停止加熱,銅heat capacity高肯定較涼,鋁已經輸在起跑線?
呢個無錯呀....但唔係用係CPU 上,
而家係要散走熱力, 唔係去keep 住D熱力, 銅散唔走D熱就真係輸在起跑線上

3. 以銅底鋁片heatsink嚟講,銅吸得快放得慢,鋁吸得慢放得快,即係銅鋁溫差越嚟越大,咁銅鋁介面
   發生咩事?出現溫度斷層?


銅底係用來傳熱, 你都講佢有高conductivity, 咁熱咪快速傳到鋁上每一個位置上,
用鋁係同air 接觸時散熱散得快, 但傳熱方面差, 點去令鋁片每個位都平均就靠銅去傳遞
而我認為, 溫度斷層唔會咁易係呢百令度CPU下會出現law,
出現到既粒CPU都應該打柴

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回覆 5# wgpoon
首先要尋求共識,否則只有雞同鴨講
Energy conservation係千估不變定律,相信師兄會認同。
無論solid/solid (conduction)定係solid/fluid (convection),兩樣嘢都要遵守Energy conservation。

講返第一點:
該文章嘅道理:鋁heat cap細,散走某熱能後,溫度下降較多,所以散熱較快。
用返同樣道理:鋁heat cap細,吸入某熱能後,溫度上升較多,所以吸熱較快。
自打咀巴。

第二點:
唔一定係CPU,任何熱源都一樣道理。
用一樣嘅熱能,分別輸入銅及鋁,邊個熱啲?
起跑線係指開始冷卻時,鋁比銅高溫。(純理論,實際上連續工作時大家溫度差冇幾。)

第三點:
你冇講錯。我意思係銅鋁之間會快速傳熱(唔會出現斷層),所以唔可能出現"銅散得慢,鋁吸得慢"

最後請問師兄係咪認同該文章所講"銅heat capacity高所以散熱比鋁慢"?

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吸熱快 散熱快 . 吸熱慢 散熱慢 . 此為定律.
LuminouShadow 發表於 2015-6-17 20:39

全中,根本冇物質係"吸熱快散熱慢",如果有,早就有人做出免能源、永遠工作嘅熱泵。

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「下  咁樣水比熱容好大   大過銅鋁, 咁水散熱好慢喎, 係咪唔應該用水冷先」 ...
kin021360 發表於 2015-6-17 21:25

呢個比喻唔錯
不過有人會反駁你"水係流體wo"

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回覆 4# 高登阿伯
"銅heat capacity高所以散熱比鋁慢"其實冇錯。
錯在冇考慮連續input/output。

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正常固體係吸熱快散熱都會快是相對的
銅傳導性比鋁較高
你所謂既散熱只係金屬表面被空氣冷卻
同一環境下銅散熱幅度係比鋁好
而你話鋁散熱快 係因為鋁吸收熱力係比銅少
相對降溫時間亦比較短

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