Funktionsweise von Kühlkörpern

Wärme kann auf drei verschiedene Arten übertragen werden: Konvektion, Strahlung und Leitung. Leitung ist die Art und Weise, wie Wärme in einem Festkörper übertragen wird, und daher die Art und Weise, wie sie in einem Kühlkörper übertragen wird. Eine Konduktion tritt auf, wenn zwei Objekte mit unterschiedlichen Temperaturen miteinander in Kontakt kommen. An dem Punkt, an dem sich die beiden Objekte treffen, prallen die sich schneller bewegenden Moleküle des wärmeren Objekts auf die sich langsamer bewegenden Moleküle des kühleren Objekts. Wenn dies geschieht, geben die sich schneller bewegenden Moleküle aus dem wärmeren Objekt Energie an die sich langsamer bewegenden Moleküle ab, was wiederum das kühlere Objekt erwärmt. Dieser Prozess wird als Wärmeleitfähigkeit bezeichnet, d. h. Kühlkörper leiten Wärme vom Prozessor des Computers weg.

Kühlkörper bestehen in der Regel aus Metall, das als Wärmeleiter dient, der die Wärme von der CPU ableitet. Es gibt jedoch Vor- und Nachteile bei der Verwendung jeder Art von Metall. Erstens hat jedes Metall eine andere Wärmeleitfähigkeit. Je höher die Wärmeleitfähigkeit des Metalls ist, desto effizienter ist es bei der Wärmeübertragung.

Eines der am häufigsten in Kühlkörpern verwendeten Metalle ist Aluminium. Aluminium hat eine Wärmeleitfähigkeit von 235 Watt pro Kelvin pro Meter (W/mK). (Die Wärmeleitfähigkeitszahl, in diesem Fall 235, bezieht sich auf die Fähigkeit des Metalls, Wärme zu leiten. Einfach ausgedrückt: Je höher die Wärmeleitfähigkeit eines Metalls ist, desto mehr Wärme kann das Metall leiten.) Aluminium ist zudem günstig in der Herstellung und leicht. Wenn ein Kühlkörper angebracht ist, übt sein Gewicht ein gewisses Maß an Belastung auf das Motherboard aus, für das das Motherboard ausgelegt ist. Die leichte Zusammensetzung von Aluminium ist jedoch von Vorteil, da sie das Motherboard nur wenig Gewicht und Belastung verursacht.
Eines der besten und gebräuchlichsten Materialien, die zur Herstellung von Kühlkörpern verwendet werden, ist Kupfer. Kupfer hat eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit von 400 W/mK. Es ist jedoch schwerer als Aluminium und teurer. Für Betriebssysteme, die eine umfangreiche Wärmeableitung erfordern, wird Kupfer jedoch häufig verwendet.

Wohin geht also die Wärme, wenn sie vom Prozessor durch den Kühlkörper geleitet wurde? Ein Lüfter im Inneren des Computers befördert Luft über den Kühlkörper und aus dem Computer. Die meisten Computer haben auch einen zusätzlichen Lüfter direkt über dem Kühlkörper installiert, um den Prozessor richtig zu kühlen. Kühlkörper mit diesen zusätzlichen Lüftern werden als aktive Kühlkörper bezeichnet, während Kühlkörper mit einem einzelnen Lüfter als passive Kühlkörper bezeichnet werden. Der gebräuchlichste Lüfter ist der Gehäuselüfter, der kühle Luft von außerhalb des Computers ansaugt und durch den Computer bläst, wodurch die heiße Luft aus der Rückseite ausgestoßen wird.