Хорошая и плохая теплопроводность: Теплопроводность. Хорошая и плохая теплопроводность

“Теплопроводность”. 8-й класс

Цели урока:

Образовательная

• познакомить учащихся с одним из видов теплопередачи — теплопроводностью, научить объяснять данное явление на основании молекулярно-кинетической теории;
• раскрыть основные научные положения изучаемой темы во взаимосвязи с природой и жизнедеятельностью человека Севера.

Развивающая

• продолжить формирование умений выдвигать гипотезу и проверять (или опровергать) ее экспериментально;
• развивать умения анализировать, делать выводы, обобщать;
• прививать навык самообразовательной деятельности.

Воспитательная

• способствовать нравственному воспитанию учащихся, воспитанию чувства патриотизма, любви к родному краю, своей малой Родине;
• развивать коммуникативные способности, налаживать межличное взаимодействие путем организации работы в группе;
• развивать личные качества учащихся: организованность, внимание, аккуратность.

Здоровьесберегающая

• создание комфортного психологического климата на уроке;
• атмосферы сотрудничества: ученик-учитель, учитель-ученик, ученик-ученик.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Форма организации учебной деятельности учащихся: коллективная, работа в группе, индивидуальная за партой и у доски.

Оборудование: компьютер, экран, оборудование для физического эксперимента, дидактические материалы, гербарий.

План урока:

1. Организационный этап.
2. Актуализация знаний, выведение темы и цели урока через проблемный вопрос и фронтальный эксперимент.
3. Изучение нового материала, используя демонстрационный эксперимент, работу с учебником.
4. Закрепление материала. Работа в группах. Решение качественных задач, связанных с природой республики Коми. Исследовательская деятельность.
5. Первичная проверка усвоения материала.
6. Итог урока. Домашнее задание. Рефлексия.

Ход урока

I. Организационный этап.

(Самооценка готовности к уроку).

II. Актуализация знаний, выведение цели урока.

а) Заполните пропуски в тексте.[1]

Внутренняя энергия – это энергия ___________ и _______________ частиц из которых состоят тела.
Зажечь спичку можно разными способами. Можно потереть её о коробок, тогда ________________ энергия преобразуется во _____________. Внутренняя энергия ______________ за счёт совершения работы ______ спичкой.
Но можно спичку внести в пламя свечи и тогда внутренняя энергия её ___________ без совершения работы. Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы называется _______________. Самопроизвольно теплопередача всегда происходит от тела ________ нагретого к телу ________ нагретому.

(Ключевые слова: внутреннюю, увеличивается, теплопередачей, увеличится, более, самой, над, взаимодействия, механическая, менее, движения).

б) На данных картинках, обведите красным карандашом те, на которых внутренняя энергия тел изменяется путем совершения механической работы и синим карандашом – путем теплопередачи.

Повторяя материал предыдущего урока, составляем схему: (слайд 1)

в) фронтальный эксперимент

У вас на столе лежат металлический цилиндр и деревянный брусок. Возьмите в одну руку брусок, в другую – цилиндр. Температура в классе 23°>С. Почему цилиндр кажется холоднее, чем брусок? (

ответы детей)

Правильный ответ дадим, изучив один из видов теплопередачи – теплопроводность.

Тема нашего урока «Теплопроводность». Учащиеся выводят цели урока: ввести понятие «теплопроводность», сравнить теплопроводность твердых тел, жидкостей и газов, рассмотреть практическое применение данного явления. (слайд 2, 3)

III. Изучение нового материала.

а) демонстрационный эксперимент

Нагреваем один конец медного стержня (на стержне пластилином прикреплены кнопки) в пламене горелки. Пластилин плавится, и кнопки постепенно падают. Почему?

(ответ детей: тепло от нагретого конца стержня передается его холодному концу)

Как происходит передача энергии по стержню? Для этого заглянем внутрь стержня, объясните с молекулярно – кинетической точки зрения явление теплопроводности.

(Просмотр видеоролика слайд 4)

Составьте определение теплопроводности, сравните ваше определение с определением, данным в учебнике на стр.13, запишите его в тетрадь. Основное можно выделять цветом. (

Теплопроводность – это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц) (слайд 5)

Обратите внимание на то, что при теплопроводности перенос вещества не происходит.

Этот вид передачи внутренней энергии характерен как для твердых веществ, так и для жидкостей и газов.

б) демонстрационный эксперимент (слайд 6)

Сделайте вывод из данных опытов о теплопроводности жидкостей и газов. Объясните свой вывод на основании молекулярно-кинетической теории. Запишите вывод в тетрадь.

(Теплопроводность различных веществ разная. Жидкости обладают меньшей теплопроводностью, чем твердые тела, а газы меньшей, чем жидкости. Это объясняется тем, что в жидкостях молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в твердых, а расстояние между молекулами газа еще больше, чем у жидкостей и твердых тел

).

в) работа с учебником.

Используя текст учебника, стр.13, заполните таблицу: (слайд 7)

теплопроводность
хорошая	плохая
Металлы (серебро, медь, железо…)	Жидкости (вода)
	Газы (воздух, вакуум)
	Пористые тела, дерево, кирпич, пробка
	Шерсть, пух, мех, волосы, перья птиц
	Вата, войлок
	Снег, опилки, солома
	жир

Для проверки на экран проецируется заполненная таблица. Объясните, используя тему урока, что объединяет, выделенные цветом вещества. (Между волокнами этих веществ содержится воздух, а воздух плохой проводник тепла)

Отвечаем на вопрос, поставленный в начале урока (Теплопроводность металла больше, он быстрее забирает тепло от руки, поэтому мы ощущаем прохладу).

IV. Закрепление материала.

В качестве закрепления изученного материала, рассмотрим роль

теплопроводности в природе, жизни человека. Обратимся к нашему краю – Республике Коми. (слайд-шоу 8)

Мы живем в республике Коми. Она расположена на северо-востоке европейской части Российской Федерации. Климат в нашей республике довольно суровый с продолжительной снежной зимой и коротким прохладным летом, поэтому животный и растительный мир Коми приспособился к неблагоприятным воздействиям природно-климатических условий на его организм. Немалую роль в этом вопросе играет явление теплопроводности. Рассмотрим некоторые примеры.

Работа в группах.

1 группа получает отрывок из русской сказки «Байка про тетерева»: Некому выстроить тетереву в зимнюю стужу домишко, а сам не умеет. Одну-то ночь всего надо пережить. «Эх, – надумал он – куда ни шло!» И бултых в снег.. .В снегу и ночевал. Ничего. Тепло было. Поутру рано встал, по вольному свету полетел куда надо».

Что спасло тетерева от холода во время ночевки в снегу?

(Тетерев типичный представитель птиц таежной зоны Коми. Зимой, когда в лесу выпадает обильный снег, тетерева ночуют под снегом. Сразу же после вечерней кормежки они камнем падают вниз с берез, пробивают своей тяжестью снежный покров и, прорыв под снегом траншею, устраиваются там на ночевку. Снег состоит из снежинок, а между ними находится воздух, который обладает плохой теплопроводностью)

Просмотр видеоролика «Тетерева на лунках». (слайд 9)

2 группа получает гербарии карликовой березы и карликовой ивы, растения, произрастающие в тундре – стране холода.

Почему для растений, обитателей тундры, характерен карликовый рост? (слайд 10)

(Низкий рост тундровых растений является очень важным приспособлением. Он позволяет им воспользоваться защитой снегового покрова, снег плохой проводник тепла. Кроме того, дает возможность получать некоторое дополнительное количества тепла от почвы, так как почва нагревается значительно сильнее, чем окружающий воздух.

)

3 группа получает карточки с изображениями пушных зверей нашей республики.

Объясните защитную роль шерстяного покрова животных. (слайд 11)

(Между волосками меха находится воздух, из-за плохой теплопроводности мех предохраняет животных от перегрева летом и охлаждения зимой. Зимой распушив мех животные создают воздушную подушку с хорошими теплоизоляционными свойствами.)

Благодаря этому ездовая собака может, например, спать на снегу при температуре -50°С.

Выступление ученика «Зимняя национальная одежда Коми» (слайды 12-23[2] )

(учеником была проведена исследовательская работа на тему: «Зимняя национальная одежда Коми». Цель исследования: выяснить, почему

жители Севера предпочитают одежду из оленьих шкур, а не из другого меха? Показать практическое применение явления теплопроводности).

Зимняя одежда народа Коми очень рациональна, напрямую связана с природой и приспособлена к местным климатическим условиям, она должна быть удобной и сохранять тепло. В основном для ее изготовления использовались шкуры оленей. Коми широко использовали одежду, заимствованную от ненцев: малица (глухая верхняя одежда мехом внутрь), совик (глухая верхняя одежда из оленьих шкур мехом наружу), пимы (меховые сапоги) и др. Малица являлась основным видом зимней одежды. Это шуба закрытого типа, без застежек, с капюшоном и рукавицами. Она шилась мехом вовнутрь с глухим двойным капюшоном и свободными рукавами, к которым пришивались меховые рукавицы. В особо холодную погоду поверх малицы надевался совик, сходная по покрою одежда, но сшитая мехом наружу. Обувь – пимы, представляют собой длинные, до паха, мягкие сапоги, сшитые полностью из меха. Для удобства они подвязывались под коленом шерстяными шнурками с кистями.

Для изготовления разнообразных вещей использовались части шкур оленей определенного возраста и сезона забоя. В качестве меха использовались шкуры пыжиков (оленят до полугода) и неблюев (оленят до годовалого возраста). Пимы шили только из шкурок ног оленей – камуса, то есть из меха с наиболее коротким ворсом, плотного и прочного. Для производства только одной пары длинных пим требуется камус от четырех оленей.

Почему жители Севера предпочитают одежду из оленьих шкур, а не из другого меха?

Шкура оленя уникальна. Каждый волосок пуст внутри и подобен микроскопической трубочке. Там сохраняется нагретый телом воздух, поэтому волос очень легкий, ломкий, но очень теплый. Зимний мех оленя длинный, особенно на шее, где образуется свисающая вниз грива (подвес).

Поэтому оленьи унты и шуба самые теплые. Изготовленные из оленьей шерсти (из оленьей «бороды») свитер и носки спасают даже в шестидесятиградусные морозы.

V. Первичная проверка усвоения материала.

Слайды 24[1]-27

VI. Итог урока. Домашнее задание. Рефлексия.

(Оценивание работы каждого ученика. Самооценка учащимися работы на уроке).

Домашнее задание. Параграф 4, определение выучить.

Найти и выписать в тетрадь примеры использования явления теплопроводности в различных областях человеческой деятельности.

Собрать коллекцию веществ, обладающих разной теплопроводностью.

Использованные сайты:

1. www.slideshare.net/brenata/pril2-8957211
2. www.finnougoria.ru/community/folk/section.php?SECTION_ID=346&ELEMENT_ID=2705

Теплопроводность. Движение. Теплота

Теплопроводность

Каждый предмет может служить «мостиком», по которому перейдет тепло от тела более нагретого к телу менее нагретому.

Таким мостиком является, например, чайная ложка, опущенная в стакан с горячим чаем. Металлические предметы очень хорошо проводят тепло. Конец ложки, опущенной в стакан, становится теплым уже через секунду.

Если нужно перемешивать какую-либо горячую смесь, то ручку у мешалки надо сделать из дерева или пластмассы. Эти твердые тела проводят тепло в 1000 раз хуже, чем металлы. Мы говорим «проводят тепло», но с таким же успехом можно было бы сказать «проводят холод». Конечно, свойства тела не изменяются от того, в какую сторону идет по нему поток тепла. В морозные дни мы остерегаемся на улице притрагиваться голой рукой к металлу, но без опаски беремся за деревянную ручку.

К плохим проводникам тепла – их также называют теплоизоляторами – относятся дерево, кирпич, стекло, пластмассы. Из этих материалов делают стены домов, печей и холодильников.

К хорошим проводникам относятся все металлы. Наилучшими проводниками являются медь и серебро – они проводят тепло в два раза лучше, чем железо.

Конечно, «мостиком» для перехода тепла может служить не только твердое тело. Жидкости тоже проводят тепло, но много хуже, чем металлы. По теплопроводности металлы превосходят твердые и жидкие неметаллические тела в сотни раз.

Чтобы показать плохую теплопроводность воды, делают такой опыт. В пробирке с водой закрепляют на дне кусочек льда, а верх пробирки подогревают на газовой горелке – вода начинает кипеть, а лед еще и не думает таять. Если бы пробирка была без воды и из металла, то кусочек льда начал бы таять почти сразу же. Вода проводит тепло примерно в двести раз хуже, чем медь.

Газы проводят тепло в десятки раз хуже, чем конденсированные неметаллические тела. Теплопроводность воздуха в 20000 раз меньше теплопроводности меди.

Плохая теплопроводность газов позволяет взять в руку кусок сухого льда, температура которого ?78 °C, и даже держать на ладони каплю жидкого азота, имеющего температуру ?196 °C. Если не сжимать пальцами эти холодные тела, то «ожога» не будет. Дело заключается в том, что при очень энергичном кипении капля жидкости или кусок твердого тела покрывается «паровой рубашкой» и образовавшийся слой газа служит теплоизолятором.

Сфероидальное состояние жидкости – так называется состояние, при котором капли окутаны паром, – образуется в том случае, если вода попадет на очень горячую сковороду. Капля кипятка, попавшая на ладонь, сильно обжигает руку, хотя разность температур кипятка и человеческого тела меньше разности температур руки и жидкого воздуха. Рука холоднее капли кипятка, тепло уходит от капли, кипение прекращается и паровая рубашка не образуется.

Нетрудно сообразить, что самым лучшим изолятором тепла является вакуум – пустота. В пустоте нет переносчиков тепла, и теплопроводность будет наименьшей.

Значит, если мы хотим создать тепловую защиту, спрятать теплое от холодного или холодное от теплого, то лучше всего соорудить оболочку с двойными стенками и выкачать воздух из пространства между стенками. При этом мы сталкиваемся со следующим любопытным обстоятельством. Если по мере разрежения газа следить за изменением его теплопроводности, то мы обнаружим, что вплоть до того момента, когда давление достигнет нескольких миллиметров ртутного столба, теплопроводность практически не меняется и лишь при переходе к более высокому вакууму наши ожидания оправдываются – теплопроводность резко падает.

В чем же дело?

Для того чтобы понять это явление, надо попробовать наглядно представить себе, в чем заключается явление переноса тепла в газе.

Передача тепла от нагретого места в холодные происходит путем передачи энергии от одной молекулы к соседней. Понятно, что соударения быстрых молекул с медленными обычно приводят к ускорению медленных молекул и замедлению быстрых. А это и означает, что горячее место станет холоднее, а холодное нагреется.

Как же сказывается уменьшение давления на передаче тепла? Так как уменьшение давления понижает плотность, уменьшится и число встреч быстрых молекул с медленными, при которых происходит передача энергии. Это уменьшало бы теплопроводность. Однако, с другой стороны, уменьшение давления приводит к увеличению длины свободного пробега молекул, которые, таким образом, переносят тепло на большие расстояния, а это способствует увеличению теплопроводности. Расчет показывает, что оба эффекта уравновешиваются, и способность к передаче тепла не меняется некоторое время при откачке воздуха.

Так будет до тех пор, пока вакуум не станет настолько значительным, что длина пробега сравняется с расстоянием между стенками сосуда. Теперь дальнейшее понижение давления уже не может изменить длины пробега молекул, «болтающихся» между стенками, падение плотности не «уравновешивается» и теплопроводность быстро падает пропорционально давлению, доходя до ничтожных значений по достижении высокого вакуума. На применении вакуума и основано устройство термосов. Термосы очень распространены, они применяются не только для хранения горячей и холодной пищи, но и в науке и технике. В этом случае их называют, по имени изобретателя, сосудами Дьюара. В таких сосудах (иногда их просто называют дьюарами) перевозят жидкие воздух, азот, кислород. Позже мы расскажем, каким образом эти газы получают в жидком состоянии*12.

Виды Теплопередачи ( Теплообмена )

Смотреть онлайн

Виды Теплопередачи ( Теплообмена ):

Презентация на тему Виды Теплопередачи ( Теплообмена ) к уроку по физике

Презентация “Виды Теплопередачи ( Теплообмена )” онлайн бесплатно на сайте электронных школьных учебников school-textbook.

com

2 слайд

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

3 слайд

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ Это вид теплообмена, при котором происходит непосредственная передача энергии от частиц более нагретой части тела к частицам его менее нагретой части. Само вещество не перемещается вдоль тела- переносится лишь энергия.

4 слайд

Механизм теплопроводности Амплитуда колебаний атомов в узлах кристаллической решетки в точке А меньше, чем в точке В. Вследствие взаимодействия атомов друг с другом амплитуда колебаний атомов, находящихся рядом с точкой В, возрастает.

5 слайд

Теплопроводность веществ Металлы обладают хорошей теплопроводностью Меньшей – обладают жидкости Газы плохо проводят тепло

6 слайд

Хорошая теплопроводность металлов приносит пользу в быту.

7 слайд

Мех животных из-за плохой теплопроводности предохраняет их от охлаждения зимой и перегрева летом.

8 слайд

Снег предохраняет озимые посевы от вымерзания.

9 слайд

В быту используется плохая теплопроводность: ручки чайников, подносы, посуда из закаленного стекла.

10 слайд

КОНВЕКЦИЯ

11 слайд

КОНВЕКЦИЯ Это перенос тепла струями жидкости или газа. Конвекция в твердых телах и вакууме происходить не может

12 слайд

Механизм конвекции в газах Теплый воздух имеет меньшую плотность и со стороны холодного воздуха на него действует сила Архимеда, направленная вертикально вверх.

13 слайд

Механизм конвекции в жидкостях А – жидкость нагревается и вследствие уменьшения ее плотности, движется вверх. В – нагретая жидкость поднимается вверх. С – на место поднявшейся жидкости приходит холодная, процесс повторяется.

14 слайд

В результате конвекции в атмосфере образуются ветры у моря – это дневные и ночные бризы. КОНВЕКЦИЯ

15 слайд

охлаждается корпус космического корабля, обеспечивается водяное охлаждение двигателей внутреннего сгорания.

16 слайд

Солнце нагревает Землю, моря, океаны. Однако причиной такой теплопередачи не может быть ни теплопроводность, ни конвекция! Почему?

17 слайд

Как передаётся тепло от костра человеку, ведь теплопроводность воздуха мала, а конвекционные потоки направлены вверх?

18 слайд

передача энергии с помощью тепловых (инфракрасных) лучей.

19 слайд

Механизм излучения Нагретые тела излучают электромагнитные волны в различных диапазонах. Излучение может распространяться и в вакууме

20 слайд

Около 50% энергии излучаемой Солнцем является лучистой энергией , эта энергия – источник жизни на Земле.

21 слайд

Темные тела лучше поглощают излучение и быстрее нагреваются, чем светлые. Темные тела быстрее охлаждаются ИЗЛУЧЕНИЕ

22 слайд

В быту широко используют электрические обогреватели. ИЗЛУЧЕНИЕ

23 слайд

сушка и нагрев материалов, приборы ночного видения ( бинокли, оптические прицелы), создание системы самонаведения на цель снарядов и ракет. Применение в технике

24 слайд

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ КОНВЕКЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЕ

25 слайд

Придумайте опыт по рисунку. Объясните наблюдаемое явление. Какой из воробьёв изображён летом, а какой- зимой?

26 слайд

Где и почему именно там размещают батареи в помещениях?

27 слайд

Почему одному мальчику жарко, а другому нет?

28 слайд

Какой из чайников быстрее остынет?

29 слайд

Зачем самолёты красят серебряной краской?

30 слайд

Почему в одинаковых условиях металл на морозе кажется холоднее дерева и горячее – при нагреве? В какой обуви больше мёрзнут ноги зимой: в просторной или тесной? Объясните. t0C ρв 40С Почему водоёмы зимой не промерзают до дна? Попробуйте ответить, используя график изменения плотности воды с температурой. Зачем жители Средней Азии в жару носят ватные халаты и папахи? Деревянная ложка в стакане с горячей водой нагревается меньше, чем металлическая. Почему? В каком чайнике скорее нагреется вода: в новом или старом, на стенках которого имеется накипь? (Чайники одинаковые)

31 слайд

Как образуются бризы? День Ночь Наблюдаются ли конвективные потоки у поверхности Луны? Марса? Что теплее: земля или воды океана? Днем? Ночью?

32 слайд

В какой одежде менее жарко летом: в белой или тёмной? Каким способом нагревается вода в ведре? А сами туристы? Как змея обнаруживает свою добычу?

33 слайд

Какие виды теплопередачи устраняет пробка? Вакуум? Зеркало? Зеркало Вакуум Пробка

Отзывы на school-textbook.com “Виды Теплопередачи ( Теплообмена )” (0)

Оставить отзыв

Что бы вы не тратили своё драгоценное время на просмотр фильма, который не понравился большой массе зрителей, мы создали рейтинг просмотра, по которому вы сами сможете решить смотреть вам данную картину или нет.

Рейтинг оценивается по 10 бальной шкале. Верхняя часть рейтинга (большими буквами) определяет рейтинг по версии “Кинопоиск”, а в нижней части рейтинг по версии сайта “IMDB”

Пример: 8.45 – оценка, данные значения для каждой киноленты разные. (45767) – количество зрителей которые проголосовали за данный фильм.

По мнению пользователей оценки можно распределить по следующей шкале:

1.1-1.9 – ужаснее некуда, стыдно смотреть такое. 2.0-2.9 – ужас, не советую 3.0-3.9 – Не понравился большой части аудитории, смотреть не стоит так считают многие киноманы. 4.0-4.9 – Обычный фильм, как многие говорят, ничего нового, но все, же смотреть можно. 5.0-6.5 – Хороший фильм, можно посмотреть, большой части аудитории данная лента понравилась. 6.6-7,9 – Очень хороший фильм, стоит обязательно посмотреть. 8.0-10.0 – Шедевр, в обязательном порядке посмотрите, уж точно не пожелеете! Зачастую такие фильмы получают награды, и являются прорывом в киноиндустрии!

Теплопроводность в жизни человека

Теплопроводность в жизни человека

Петрова Д. С. 1

---

1МАОУ «СОШ-63»

Котяшева Т.И. 1

---

1МАОУ «СОШ-63»

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке “Файлы работы” в формате PDF

Введение

С давних времен и до сегодняшнего дня люди задаются вопросом, как сохранить тепло. Проблемы поддержания температурного режима в доме, проблемы, связанные с теплой одеждой и посудой, наиболее часто становились причиной различных болезней, плохого питания и неспособности противостоять природным условиям. Решение этих проблем напрямую связано с теплопроводностью. Человеку важно знать, из какого материала состоит тот или иной предмет, понимать, от чего зависит его теплопроводность и быть готовым к его реакции в разных температурных условиях. В данной работе мы постараемся разобраться в этом, а также ответить на вопрос, почему некоторые предметы имеют хорошую теплопроводность, а некоторые совсем не проводят тепло?

Объектом исследования является явление теплопроводности.

Предметом исследования являются кухонная посуда, строительные материалы, ткани, снег.

Цель работы заключается в экспериментальном изучении теплопроводности тканей, кухонной посуды, строительных материалов и снега.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Изучить информацию о теплопроводности;

Исследовать теплопроводность различных веществ и материалов;

Объяснить наблюдаемые явления, основываясь на физических законах;

Представить свои примеры теплопроводности;

Описать роль теплопроводности в повседневной жизни и в строительстве.

Основными методами исследования являются:

Изучение литературы по теплопроводности материалов;

Проведение экспериментов по изучению теплопроводности;

Анализ полученных результатов.

Актуальность данной работы заключается в том, что она может стать полезным источником для изучения теории на уроках физики, а также пробудить в учениках интерес и любовь к физике. Кроме того, данная работа представляет собой первые шаги на пути к серьезным открытиям в сфере теплопроводности, способным изменить нашу жизнь в лучшую сторону.

Глава 1. Из истории открытия теплопроводности Явление теплопередачи

В современной жизни материальный комфорт в каждом доме связан с тепловыми явлениями. Без теплоты в доме, без посуды, удерживающей тепло, без теплой одежды зимой и без многого другого сейчас невозможно представить жизнь. В древности люди тоже не могли обойтись без теплой одежды и предметов быта. Поэтому многие ученые и философы начали интересоваться тепловыми явлениями еще в древние времена.

Явление теплопередачи изучалось несколько веков. Но, ни в древности, ни в средние века оно не было изучено до конца. Были лишь простые и единые описания теплопередачи. Ученые утверждали, что если температура вещества повышается, то оно получает теплоту, а если температура понижается, то вещество выделяет теплоту в окружающую среду.

На протяжении многих веков ученые изучали тепловые явления, однако их деятельность получила развитие только в XVIII веке благодаря изобретенному Галилеем термометру. Первые исследования с помощью термометра были посвящены калориметрии – методу измерения количества теплоты, изучению теплового расширения тел, явлений теплопроводности. Поэтому, можно считать, что основные понятия о теплоте появились именно в XVIII веке.

В сочинении «Мемуары о теплоте» ученые Антуан Лавуазье (1743-1794) и Пьер Лаплас (1749-1827) рассказали о развитии учения о теплоте, понятии температуры, количестве теплоты и о теплоемкости. Благодаря французским ученым явление передачи тепла начало активно изучаться, и появилось множество работ, посвященных изучению теплоты.

Одна из значимых работ появилась в 1701 году и была посвящена вопросам теплоты. В работе Ньютон сформулировал закон охлаждения тел. В законе говорилось о том, что температура тела уменьшается пропорционально по мере охлаждения, приближаясь к температуре окружающей среды. Выяснилось, что скорость охлаждения зависит от параметра k=αAC (коэффициента теплопроводности). Ньютон доказал, что с увеличением коэффициента k, тело будет охлаждаться быстрее (Рис.1 – «Изменение коэффициента теплопроводности»).

Дальнейшие исследования передачи теплоты показали, что процесс охлаждения осуществляется различными способами, которые имеют разную физическую силу. Так возникли излучение теплопроводности и тепловое излучение. Эти два самостоятельных направления отличаются друг от друга тем, что тепловое излучение может осуществляться даже в полном вакууме, а излучение теплопроводности нет, также первое не требует прямого контакта при теплопередаче, а для второго оно необходимо. При теоретическом анализе, основанного на законе охлаждения Ньютона, произошли некоторые трудности, но Фурье сформулировал, что поток тепла пропорционален разности градиенту температуры, таким образом, он сформулировал закон теплопроводности. Закон Фурье показывает, что количество теплоты Q, проходящее через площадку S, за время T, вдоль направления X определяется по формуле:

где dT/dx – изменение температуры на единицу длины, k – коэффициент теплопроводности.

Рис.1 – «Изменение коэффициента теплопроводности»

В 1744 – 1745 годах появилось утверждение о том, что тепловые явления обусловлены движением молекул тела. Данное утверждение высказал М.В. Ломоносов в своих «Размышлениях о причине теплоты и холода». Однако предположения Ломоносова расходились с действующими в то время теориями о теплоте. Поэтому, чтобы отличие взглядов Ломоносова и теорий теплоты стало очевидным, обратимся к XVIII столетию и представлениям о теплоте того времени. Теплоту представляли в виде невесомой и невидимой жидкости, которая впитывает поры тела. Жидкость, которая является невидимой и невесомой одновременно назвали теплородом.

В конце XVIII века английский физик Румфорд доказал правильность идеи Ломоносова. К такому выводу Румфорд пришел, когда наблюдал за изготовлением пушек. Он обратил внимание на то, что при сверлении ствола пушки сверло сильно нагревается. Это означало, что при трении тела нагреваются. Данное явление было известно еще в начале истории человечества. Древние люди с помощью трения добывали огонь, но они не смогли увидеть за этим явлением закон природы. Румофорд стал первым исследователем, кому это оказалось посильным. При наблюдении за сверлением ствола пушки у физика появился вопрос: отчего происходит нагревание тела? Не происходит ли нагревание оттого, что металлические опилки, полученные при сверлении, обладают меньшей теплоемкостью, чем сам ствол пушки? Ответ заключается в том, что количество теплоты металла при переходе в опилки может уместиться в них, только если будет повышение температуры.

Когда появилось предположение о том, что теплоемкость сплошного металла и теплоемкость опилок одинаковы, то оказалось, что объяснения Румфорда о нагревании металла неверно. Тогда Румфорд предположил, что теплота входит в изделие из воздуха. В доказательство физик залил водой рассверливаемый ствол пушки. Получилось так, что вода нагрелась и даже закипела. Значит и первое, и второе объяснения являются верными. Узнав свою правоту Румфорд заявил: «для того чтобы получить теплоту в неограниченном количестве, достаточно продолжить сверлить, при этом теплоту нельзя считать теплородом». Поэтому все тепловые явления следует рассматривать как движение.

Глава 2. Теплопроводность 2.1. Определение теплопроводности

Различают три вида теплопередачи: конвенция, излучение и теплопроводность. Конвенция – процесс передачи тепла движущими массами жидкости и газа. Тепловое излучение – перенос тепла в газообразной середе или вакууме в виде электромагнитных волн. Теплопроводность – способность материалов передавать через свою толщину тепловой поток. Тепловой поток возникает из-за разности температур на противоположных поверхностях.

Мы остановимся на третьем виде теплопередачи и узнаем о теплопроводности немного больше. Теплопроводность больше проявляется в сплошных твердых телах, а также теплопроводность находится и в капельках жидкостях и газах. В твердых материалах основным видом теплообмена является теплопроводность. Теплопроводность материалов зависит от средней плотности и химико-минерального состава, влажности, структуры и средней температуры материала. Известно, что чем меньше средняя плотность материала, тeм ниже его теплопроводность. Тeплопроводность увеличивается тогда, кoгда увеличивается влажность материала. Рaзличные материалы имеют разную теплопроводность, одни медленно проводят теплоту, другие – быстрeе. Поэтому и количественный показатель теплопроводности – коэффициент теплопроводности (λ (лямбда)) – бyдeт y всех материалов свой. С увеличением плотности, влажности и температуры материала повышается λ. Коэффициент теплопроводностизaвисит oт плотности, влaжности, тeмпературы и cтруктуры материала.

2.2. Суть теплопроводности

Теплопроводность происходит из-за движения тепла и взаимодействия его составляющих частиц друг с другом. Процесс теплопроводности стремиться сделать температуру всего тела одинаковой. Теплопроводность – это свойство тел проводить тепло, основанное на теплообмене, которое происходит между атомами и молекулами тела. Однако, при теплопроводности не происходит перенос вещества от одного конца тела к другому. Все потому, что у жидкостей теплопроводность небольшая. Газы тоже имеют маленькую теплопроводность.

Теплопроводность жидкости намного меньше теплопроводности твердого тела. Это зависит от молекул, которые наводятся в том или ином теле и от плотности. Жидкости имеют маленькую теплопроводность из-за того, что молекулы в ней расположены далеко друг от друга, в отличие от молекул твердого тела. Плотность газа меньше плотности жидкости, следовательно, молекулы газа находятся на большом расстоянии друг от друга, а это значит, что газы имеют теплопроводность меньше, чем любые жидкости.

Плохой теплопроводностью обладают не только газы и жидкости, но и волосы, шерсть, перья и бумага. Известно, что между волокнами этих веществ расположен воздух, а это преграда для передачи тепла. Поэтому шерсть обладает плохой теплопроводностью, а значит, что она не пропускает холод и способна удерживать тепло, поэтому в мороз смело можно надевать шерстяную кофту и не волноваться о том, что можно замерзнуть. Теперь нам известно, что благодаря плотно соединенным шерстяным волоскам кофта обладает плохой теплопроводность и не пропускает холод.

Глава 3. Экспериментальные работы по изучению и созданию теплопроводности различных материалов

В России в зимнее время года, температура на улице становится все ниже. Известно, что самые холодные зимы именно в нашей стране. Однако низкие температуры не останавливают отважных ребят, которые, несмотря на мороз, выходят слепить снеговиков и покататься на санках. В некоторых случаях через определенное время дети жалуются на озябшие руки и ноги. В то же время другие ребята продолжают играть и веселиться, несмотря на холод. Нам стало интересно, почему некоторые дети в одинаковой по внешнему виду одежде замерзают, а некоторые продолжают гулять, не обращая внимания на мороз. Мы попробовали разобраться в этом и изучить свойства различных тканей с точки зрения физики. Чтобы решить проблему с теплой одеждой, нам необходимо исследовать некоторые виды тканей на теплопроводность.

Опыт №1 Изучение теплопроводности тканей

Необходимые приборы и материалы:

Лед 2х4х2 см.

Полиэтиленовые пакетики 7х5 см.

Термометр

Флисовая ткань10х10 см.

Синтетическая ткань 10х10 см.

Фланелевая ткань 10х10 см.

а

б

Хлопковая ткань 10х10 см.

Рис.2 – «Изучение теплопроводности тканей»

Болоньевая ткань 10х10 см.

Трикотажная ткань 10х10 см.

Ход работы:

Подготовить лед и кусочки ткани одинакового размера.

Положить лед в полиэтиленовые пакетики и обернуть различными кусочками ткани (Рис.2а;б– «Изучение теплопроводности тканей»).

Завязать ткани со льдом так, чтобы воздух не попадал внутрь ткани.

Через 1 час измерить температуру льда во всех пакетиках с тканью.

Табл.1 – «Теплопроводность тканей»

Спустя 1 час лед во всех тканях растаял. Только в пакетике с флисовой тканью (№2) остался лед. Это означает, что флисовая ткань не пропускает тепло и обладает плохой теплопроводностью, а значит, во флисовой одежде зимой замерзнешь намного позже, чем, например, в болоньевой. Любая ткань в своем составе имеет волокна с воздухом, которые способные удерживать тепло. Если волокна с воздухом далеко расположены друг от друга, то ткань будет пропускать тепло. Если же волокна расположены близко, ткань наоборот будет удерживать тепло.

№	Ткань	Температура льда, °С	Температура воды, °С спустя час
1	Синтетическая	-8	+13,5
2	Флисовая	-8	+9,4
3	Хлопковая	-8	+11,2
4	Болоньевая	-8	+12,3
5	Фланелевая	-8	+15,4
6	Трикотажная	-8	+14,7

Из приведенной таблицы (Табл. 1 – «Теплопроводность тканей») видно, что наименьшая температура воды (+9,4^°С) сохранилась у флисовой ткани. Затем, по мере повышения температуры воды в ткани идет хлопковая ткань (+11,2 ^°С), болоньевая (+12,3^°С), синтетическая (+13,5^°С). Высокой теплопроводностью обладают трикотажная (+14,7^°С) и фланелевая (+15,4^°С) ткани.

Рис.3 – «Изменение температуры льда»

Любая ткань в своем составе имеет волокна с воздухом, которые способные удерживать тепло. Если волокна с воздухом далеко расположены друг от друга, то ткань будет пропускать тепло. Если же волокна расположены близко, ткань наоборот будет удерживать тепло.

Теплопроводность тканей можно выразить графически. Для этого начертим график зависимости (Рис.3 – «Изменение температуры льда») температуры (t,^°С) от времени (Т, мин.).

Опыт № 2 Изучение теплопроводности кухонной посуды

Необходимые приборы и материалы:

Термометр

Кастрюля из нержавеющей стали

Эмалированная кастрюля

Чугунная кастрюля

Вода 54°С

Рис. 4 – «Теплопроводность кухонной посуды»

Ход работы:

1.  

Налить воду одинаковой температуры во все кастрюли и закрыть их (Рис.4 – «Теплопроводность кухонной посуды»).

1.  

Измерить начальную температуру воды и стенок кастрюль, записать температуры.

1.  

Через 5 минут заново измерить температуру стенок и воды.

1.  

Измерять температуры на протяжении 1 часа, через каждые 5 минут.

Табл.2 – «Температура стенок кастрюли»

Мы измеряли температуру стенок кастрюль и записали полученные результаты в таблицу (Табл.2 – «Температура стенок кастрюли»), из которой видно, что температура стенок чугунной кастрюли не изменялась на протяжении 25 минут. Температура стенок эмалированной кастрюли на протяжении 20 минут не изменялась. Температура стенок кастрюли из нержавейки сразу начала снижаться. Это значит, что кастрюля из нержавейки имеет хорошую теплопроводность и не способна хорошо удерживать тепло.

№	Материал кастрюли	Начальная тем-ра стенок, °С	Температура стенок через:
			5	10	15	20	25	30	35	40	60
1	Нержавейка	39	38,5	35	34,2	33,1	32,7	32,1	31,8	31	31
2	Эмаль	34	33,5	32,2	32,2	32	31,4	31,4	31	29,7	28
3	Чугун	33	33	33	33	33	33	32,6	32,4	32,2	32

Табл. 3 – «Температура воды»

Также мы измеряли температуру воды в разных кастрюлях на протяжении 2 часов. Результаты опыта мы записали в таблицу (Табл.3 – «Температура воды»), из которой видно, что температура воды в кастрюле из нержавейки снижалась постепенно. Температура воды в чугунной кастрюле начала снижаться сразу.

№	Материал кастрюли	Начальная тем-ра воды, °С	Температура воды через:
			15	20	25	30	60	120
1	Нержавейка	54	49,6	47,8	46,5	45,3	43,2	38,2
2	Эмаль	54	48,3	47,1	44,5	44,2	41,8	36,1
3	Чугун	54	45	44	42,6	42	40,2	33,4

Проанализировав две таблицы, можно сказать, что температура стенок чугунной кастрюли почти не изменилась, но температура воды сразу начала снижаться. Это говорит о том, что вода, находящаяся в кастрюле, нагревает ее, чтобы не позволить пройти воздуху и остудить воду. Поэтому если температура стенок кастрюли из нержавейки быстро снижаться, а температура воды остается прежней, то нержавеющий материал обладает хорошей теплопроводностью и не способен удержать тепло на долгое время.

Теплопроводность различных материалов, из которых сделаны кастрюли можно выразить графически, построив график зависимости (Рис.5 – «Изменение температуры стенок кастрюль») температуры стенок (t,^°С) от времени (Т, мин.).

Рис.5 – «Изменение температуры стенок кастрюли»

Снижение температуры воды в кастрюлях из разных материалов можно выразить графиком зависимости (Рис.6 – «Изменение температуры воды в кастрюлях») температуры воды (t,^°С) от времени (Т, мин.).

Рис.6 – «Изменение температуры воды в кастрюлях»

Опыт № 3 Изучение теплоизоляционных свойств снега

Фермеры часто задаются вопросом о том, как повысить переносимость живыми организмами и растениями низкой температуры в зимний период. Коэффициент теплопроводности снега примерно в 10 раз меньше, чем коэффициент теплопроводности почв. И в 10 раз больше коэффициента теплопроводности воздуха. Если снег рыхлый, то воздух заполняет промежутки между кристаллами снега и быстрее остужает почву, чем липкий снег. Кроме того, температура почвы под снегом зависит от толщины снежного покрова. Поэтому, чем больше толщина снежного покрова, тем медленнее изменяется температура почвы под снегом.

Необходимые приборы и материалы:

Термометр

Линейка

Рис.7 – «Измерение температуры снега»

Ход работы:

Измерить температуру на поверхности снега (Рис.7 – «Измерение температуры снега»).

Измерить толщину снежного покрова.

Измерить температуру на поверхности почвы под снегом.

Рассчитать разность температур.

Сравнить теплопроводность снега и температуру почвы при разной толщине снежного покрова.

Табл.4 – «Температура снега»

Записать полученные результаты в таблицу.

Толщина снежного покрова, см	Температура, °С		Разница температур, °С
	На поверхности снега	На поверхности почвы под снегом
3	-13	-10	3
8	-18	-7	11
15	-20	-6	14
20	-24	-5	19
60	-26	-2	24

На протяжении 2-х недель мы измеряли толщину и температуру снега, и температуру почвы под снегом. Полученные результаты мы записали в таблицу (Табл.4 – «Температура снега»), из которой видно, что чем больше толщина снега, тем выше температура почвы под снегом. Это говорит о том, что температура почвы под снегом также зависит от толщины снега.

Опыт №4 Изучение теплопроводности строительных материалов

В строительстве часто используют теплозащитные материалы. Теплозащитными называют строительные материалы и изделия, для тепловой защиты конструкций зданий и cооpyжений. Основной особенностью подобных материалов являются малая или средняя плотность и низкая теплопроводность. Мы решили узнать, какие строительные материалы имеют плохую теплопроводность и способны сохранять тепло в доме.

Необходимые приборы и материалы:

Измеритель теплопроводности материалов МИТ-1

Пенопласт

Пеноплекс

Бетон

Рис.8 – «Измерение теплопроводности пеноплекса»

Дерево

Кирпич

Ход работы:

Подключить МИТ-1 к источнику питания.

Сделать отверстие в материалах диаметром 6мм.

Вставить измерительный зонд МИТ-1 исследуемые материалы (Рис.8 – «Измерение теплопроводности пеноплеска»).

Снять показания.

Записать полученные результаты в таблицу.

Табл.5 – «Теплопроводность строительных материалов»

№	Материал	Теплопроводность, Вт/мК
1	Пенопласт	0,0446
2	Пеноплекс	0,0507
3	Дерево	0,0787
4	Бетон	1,055
5	Кирпич	1,095

Из полученной таблицы (Табл. 5 – «Теплопроводность строительных материалов») видно, что наименьшей теплопроводностью обладает пенопласт (0,0446Вт/мК), значит, пенопласт способен долго удерживать тепло. Именно поэтому в строительстве пенопласт часто используют для обшивки домов. Хорошей теплопроводностью обладают бетон (1,055Вт/мК) и кирпич (1,095Вт/мК), это говорит о том, что бетон и кирпич плохо сохраняют тепло. Поэтому материалы, обладающие хорошей теплопроводностью, используют только для строительства домов.

Заключение

Подводя итоги исследования теплопроводности тканей, кухонной посуды, строительных материалов, снега, можно сделать следующие выводы:

Результаты исследования теплопроводности показывают, что чем лучше теплопроводность, тем хуже материал удерживает тепло. Если теплопроводность плохая, значит материал хорошо удерживает тепло и не пропускает холод.

Изучение теплопроводности доказывает, что теплопроводность вещества зависит от его агрегатного состояния. У твердых тел теплопроводность будет больше, чем у жидкостей или газов.

Теплопроводность тканей зависит от молекул, которые входят в состав тканей. Ткани, имеющие в своем составе молекулы, расположенные далеко друг от друга, имеют теплопроводность лучше, чем ткани с составом молекул, не имеющих воздуха между собой.

Изучение теплопроводности снега доказывает, что рыхлый снег является плохим носителем тепла, в то время как липкий снег способен хорошо удерживать тепло и согревать землю. Как показали исследования, толщина снежного покрова играет большую роль в изменении температуры почвы.

Изучение истории теплопроводности позволило нам узнать, что явление теплопроводности изучалось на протяжении несколько веков. Теплопроводность является одним из видов теплопередачи, в процессе которого частицы тела взаимодействуют друг с другом, стремясь сделать температуру тела одинаковой.

Теплопроводность различных материалов широко используется в строительстве, быту и часто встречается в повседневной жизни человека. Изучение теплопроводности имеет большое значение для здоровья и комфорта человека, а также играет бoльшую рoль в создании материала, полeзного для человека. Таким образом, создание и открытие веществ, обладающих теплоизоляционными свойствами, является одним из вaжнейших задач человечества.

Библиографический список

 

Беляевский И. А. Исследование теплопроводности различных веществ// Международный школьный научный вестник. – 2017. – №1. – С.72-76

 

Буховцев Б. Б., Мякишев Г. Я., Сотский Н. Н. Физика: учеб. для 10 кл. общеобраоват. учреждений: базовый и профил. уровни. – 16-е изд. – М.: Просвещение, 2007. 366с.

 

Коноплева Н. К. Алюминий, нержавейка… – выбираем домашнюю кастрюлю(посуду). – URL: http://www.liveinternet.ru/users/v0va07/post201139685

 

Прохоров А. М. Физичес кая энциклопедия в пяти томах. Советская энциклопедия, 1988. – 532с.

 

Чуянов В. А.Энциклопедический словарь юного физика. Сост. — М.: Педагогика, 1984.— 352 с., ил.

Просмотров работы: 7289

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ. ПРИМЕРЫ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В ПРИРОДЕ, БЫТУ, ТЕХНИКЕ

БИЛЕТ №1

ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ. ТЕМПЕРАТУРА. ТЕРМОМЕТРЫ. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ.

Тепловые явления – явления, связанные с изменением температуры тел.

Тепловое движение – хаотическое движение частиц, из которых состоят тела.

Интенсивность теплового движения очень высока. Например, при комнатной температуре средняя скорость молекул – несколько сотен метров в секунду (скорость пули).

Температура – физическая величина, определяющая направление теплопередачи: при теплопередаче внутренняя энергия всегда переходит от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой.

Тела с одинаковой температурой находятся в состоянии теплового равновесия.

Температуру измеряют с помощью термометров. Часто используют жидкостные термометры, действие которых основано на том, что жидкость при нагревании расширяется. Измеряют температуру в градусах.

В шкале Цельсия за 0° принята температура плавления льда. Градусы Цельсия обозначают °С.

В шкале Фаренгейта за 0° принята температура плавления льда, а за 100° температура кипения воды при атмосферном давлении. Градусы Фаренгейта обозначают °F.

В шкале Кельвина за 0° принята температура абсолютного нуля (состояние, соответствующее минимальной теоретически возможной внутренней энергии тела). Градусы Кельвина обозначают K.

0°С = 32°F = 273 К

 

БИЛЕТ №2

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ И СПОСОБЫ ЕЕ ИЗМЕРЕНИЯ. ОБЪЯСНЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ УЧЕНИЯ О МОЛЕКУЛЯРНОМ СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА.

Энергия характеризует способность тела или системы взаимодействующих тел совершить работу.
Частицы, из которых состоят тела, движутся и взаимодействуют друг с другом. Поэтому они обладают и кинетической, и потенциальной энергией.
Внутренняя энергия тела – сумма кинетической энергии хаотического движения и потенциальной энергии взаимодействия частиц, из которых состоит тело. U – внутренняя энергия
Внутренняя энергия тела изменяется при его нагревании или охлаждении, изменении агрегатного состояния и при химических реакциях.

Внутренняя энергия

Кинетическая энергия движущихся молекул Потенциальная энергия взаимодействия молекул

Внутренняя энергия зависит от

t тела агрегатного состояния тела m тела
m₁ < m₂
U₁ < U₂

Способы изменения внутренней энергии

Совершение работы Теплопередача
трение, деформация передача тепла от более нагретого
тела к менее нагретому без совершения
работы
Е – энергия (Дж)
Е_п = mgh (А – работа)
Е_к =
U = Е_п + Е_к

 

 

БИЛЕТ №3

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ. ПРИМЕРЫ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В ПРИРОДЕ, БЫТУ, ТЕХНИКЕ.

Теплопроводность – вид теплопередачи, обусловленный передачей энергии от одного тела к другому в результате теплового движения и взаимодействия молекул.
Передача энергии посредством теплопередачи может происходить и между частями одного тела.
При теплопроводности происходит передача энергии, но не происходит переноса вещества.
Теплопроводностью называют также способность вещества проводить тепло. Высокой теплопроводностью обладают все металлы. Намного хуже проводят тепло: вода, кирпич и стекло. Вакуум тепло не проводит.
Особенно мала теплопроводность газов. Дело в том, что в газах молекулы находятся далеко друг от друга, а теплопроводность обусловлена взаимодействием молекул между собой.

Примеры:

1. Птицы зимой сидят нахохлившись. Перья задерживают воздух, а он обладает плохой теплопроводностью.

2. Ручки чайников, сковородок и т.д. из пластмассы, т.к. она плохо нагревается; корпус посуда из металла – он лучше проводит тепло и еда быстрее нагревается.

3. Пористые вещества (пенопласт, ткани, паралон и т.д.) – хорошая теплоизоляция, т.к. воздух обладает плохой теплопроводностью.

 

 

БИЛЕТ №4

Таблицы теплопроводимости материалов (металлы, бетон, гранит, дерево и др.)

Взято из: «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» /под ред. Романкова. Приложение.
Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич. Справочник по элементарной физике // Издание девятое, М.: «Наука», 1982 г.

Коэффициент теплопроводности металлов

Металл	Вт/(м•К)
Алюминий	209,3
Бронза	47-58
Железо	74,4
Золото	312,8
Латунь	85,5
Медь	389,6
Платина	70
Ртуть	29,1
Серебро	418,7
Сталь	45,4
Свинец	35
Серый чугун	50
Чугун	62,8

Коэффициент теплопроводности других материалов

Материал	Влажность массовая доля %	Вт/(м•К)
Бакелитовый лак	–	0,29
Бетон с каменным щебнем	8	1,28
Бумага обыкновенная	Воздушно-сухая	0,14
Винипласт	–	0,13
Гравий	Воздушно-сухая	0,36
Гранит	–	3,14
Глина	15-20	0,7-0,93
Дуб (вдоль волокон)	6-8	0,35-0,43
Дуб (поперек волокон)	6-8	0,2-0,21
Железобетон	8	1,55
Картон	Воздушно-сухая	0,14-0,35
Кирпичная кладка	Воздушно-сухая	0,67-0,87
Кожа	>>	0,14-0,16
Лед	–	2,21
Пробковые плиты	0	0,042-0,054
Снег свежевыпавший	–	0,105
Снег уплотненный	–	0,35
Снег начавший таять	–	0,64
Сосна (вдоль волокон)	8	0,35-0,41
Сосна (поперек волокон)	8	0,14-0,16
Стекло (обыкновенное)	–	0,74
Фторопласт-3	–	0,058
Фторопласт-4	–	0,233
Шлакобетон	13	0,698
Штукатурка	6-8	0,791

Коэффициент теплопроводности асбеста и пенобетона при различных температурах

(ρ_a=576кг/м³, ρ_п=400кг/м³,λ, Вт/(м•К))

Материал	-18oС	0oС	50oС	100oС	150oС
Асбест	–	0,15	0,18	0,195	0,20
Пенобетон	0,1	0,11	0,11	0,13	0,17

Коэффициент теплопроводности жидкости Вт/(м•К) при различных температурах

Материал	0oС	50oС	100oС
Анилин	0,19	0,177	0,167
Ацетон	0,17	0,16	0,15
Бензол	–	0,138	0,126
Вода	0,551	0,648	0,683
Масло вазелиновое	0,126	0,122	0,119
Масло касторовое	0,184	0,177	0,172
Спирт метиловый	0,214	0,207	–
Спирт этиловый	0,188	0,177	–
Толуол	0,142	0,129	0,119

Запись опубликована автором admin в рубрике Полезные материалы. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Теплопроводность — презентация на Slide-Share.ru 🎓

1

Первый слайд презентации: Теплопроводность

Изображение слайда

2

Слайд 2

Теплопроводность Конвекция Излучение Теплопроводность

Изображение слайда

3

Слайд 3

Хорошая и плохая теплопроводность Т > 800 T< 100 100 Теплопроводность — это явление передачи внутренней энергии при непосредственном контакте

Изображение слайда

4

Слайд 4

Взаимодействие частиц Жидкости, как правило, имеют более низкую теплопроводность, чем твердые тела из-за большего расстояния между молекулами Газы обладают плохой теплопроводностью, потому что в них молекулы расположены далеко друг от друга

Изображение слайда

5

Слайд 5

Некоторые примеры Всего несколько сантиметров воздуха уменьшает потери тепла в разы.

Изображение слайда

6

Слайд 6

Теплопроводность — это свойство тела Частички воздуха -273

Изображение слайда

7

Слайд 7

Теплопроводность на практике Плохая теплопроводность Хорошая теплопроводность

Изображение слайда

8

Слайд 8

Теплопроводность на практике Одежда не греет, а сохраняет тепло Синтепон или пух

Изображение слайда

9

Последний слайд презентации: Теплопроводность

Каждое тело обладает разной теплопроводностью, в зависимости от материала и состояния. Хорошей или высокой теплопроводностью обладает то тело, чьи молекулы быстро взаимодействуют, передавая внутреннюю энергию друг другу. Плохой или низкой теплопроводностью обладает то тело, чьи молекулы взаимодействуют медленно. Основные выводы

Изображение слайда

Каковы термические свойства материалов? – Mvorganizing.org

Каковы термические свойства материалов?

Термические свойства – это те свойства материала, которые связаны с его теплопроводностью. Другими словами, это свойства, которые демонстрирует материал, когда через него проходит тепло. Термические свойства подпадают под более широкую тему физических свойств материалов.

Какими свойствами обладает хороший теплоизолятор?

Лучшие теплоизоляторы имеют самую низкую теплопроводность; это свойство материала, которое определяет, насколько хорошо он может проводить тепло через свою массу.Чем ниже показатель проводимости, тем хуже материал может проводить тепло, что позволяет ему удерживать тепло или защищать содержимое от внешнего тепла.

Какой материал является хорошим проводником тепла?

Проводники, которые обычно представляют собой металлы (например, медь), являются хорошими проводниками тепла. Проводники, которые обычно представляют собой металлы (например, медь), являются хорошими проводниками тепла.

Что такое хорошая теплопроводность?

Измеряется в ваттах на метр по Кельвину (Вт / мК).Чтобы вы могли почувствовать изоляционные материалы – их теплопроводность варьируется от примерно 0,008 Вт / мК для панелей с вакуумной изоляцией (так что это лучшие, но очень дорогие!) До примерно 0,061 Вт / мК для некоторых типов древесного волокна.

Какое значение имеет теплопроводность?

Повышенная теплопроводность обеспечивает более высокую скорость теплопередачи в материале с фазовым переходом, сокращая время, необходимое для полной зарядки или разрядки PCM. Аймара Олбери, Ph.D. Теплопроводность – это внутреннее свойство материала, которое выражает его способность проводить тепло. / Промежуток>

Какие факторы влияют на теплопроводность?

Теплопроводность конкретного материала сильно зависит от ряда факторов. К ним относятся температурный градиент, свойства материала и длина пути, по которому следует тепло.

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность можно определить как скорость, с которой тепло передается за счет теплопроводности через единицу площади поперечного сечения материала, когда градиент температуры выходит перпендикулярно этой площади.

Зависит ли теплопроводность от температуры?

Влияние температуры на теплопроводность различно для металлов и неметаллов. В металлах теплопроводность в первую очередь обусловлена ​​свободными электронами. В сплавах изменение электропроводности обычно меньше, и, следовательно, теплопроводность увеличивается с температурой, часто пропорционально температуре.

Почему теплопроводность воды уменьшается с температурой?

В газах количество столкновений молекул увеличивается с повышением температуры.С повышением температуры увеличивается хаотичность молекулярных движений. Это препятствует передаче тепла через жидкости. Таким образом, теплопроводность жидкостей уменьшается с повышением температуры.

Что такое критический радиус изоляции?

сопротивления изоляции, но снижает сопротивление конвекции поверхности из-за увеличения сопротивления. площадь внешней поверхности. Из-за этих противоположных эффектов критический радиус изоляции определяется как внешний радиус.что обеспечивает максимальную скорость теплопередачи.

При какой температуре начинает падать теплопроводность воды?

Коэффициент теплопроводности резко падает в интервале температур от точки плавления (550 K) до 650 K. При более высоких температурах теплопроводность практически не зависит от температуры.

Как температура влияет на твердое тело?

Температура напрямую влияет на то, существует ли вещество в твердом, жидком или газообразном состоянии.Как правило, повышение температуры превращает твердые вещества в жидкости и жидкости в газы; уменьшение превращает газы в жидкости, а жидкости – в твердые.

Почему у алмаза такая высокая теплопроводность?

По словам соавтора Дэвида Бройдо, профессора физики в Бостонском колледже, высокая теплопроводность алмаза хорошо известна благодаря легкости составляющих его атомов углерода и жестким химическим связям между ними.

Является ли алмаз хорошим проводником тепла?

Алмаз – самый ценный из драгоценных камней.Наряду со своими углеродными родственниками графитом и графеном, алмаз является лучшим проводником тепла при комнатной температуре, имея теплопроводность более 2000 Вт на метр на Кельвин, что в пять раз выше, чем у лучших металлов, таких как медь.

Алмаз – хороший или плохой проводник электричества?

Алмазы не проводят электричество. Многие инженеры когда-то считали, что алмазы не могут проводить электричество из-за структуры тетраэдра, образованной ковалентными связями между атомами углерода, что не позволяет свободным электронам проводить ток.

Может ли алмаз проводить тепло?

В отличие от большинства электрических изоляторов, алмаз является хорошим проводником тепла из-за сильной ковалентной связи и низкого рассеяния фононов. Измеренная теплопроводность природного алмаза составила около 2200 Вт / (м · К), что в пять раз больше, чем у серебра, самого теплопроводящего металла.

Почему алмаз плохо проводит электричество?

В молекуле графита один валентный электрон каждого атома углерода остается свободным, что делает графит хорошим проводником электричества.Тогда как в алмазе у них нет свободного подвижного электрона. Следовательно, не будет потока электронов. Это причина того, что алмазы плохо проводят электричество.

Почему Diamond проводит тепло, но не проводит электричество?

Алмаз является хорошим проводником тепла, так как в алмазе каждый атом углерода тетраэдрически связан с другими атомами углерода. Все электроны расположены близко друг к другу из-за сильной связи между атомами, вызывающей колебания. Это делает его хорошим проводником тепла. Алмаз – плохой проводник электричества, но хороший проводник тепла.

Какой проводник тепла лучше всего?

Медь

Фарфор – хороший проводник электричества?

Большинство керамических материалов сопротивляются прохождению электрического тока, и по этой причине керамические материалы, такие как фарфор, традиционно использовались в качестве электрических изоляторов. Однако некоторая керамика отлично проводит электричество. В керамике ионные связи, удерживающие атомы вместе, не допускают свободных электронов.

Какой материал является лучшим проводником класса 10?

Серебро

Бумага – проводник?

Обычно бумага считается изолятором, а не проводником.Однако бумага может поглощать загрязнения, которые могут повысить проводимость основной бумаги.

Является ли глина проводником электричества?

Проводимость глины эффективно способствует процессу прохождения электрического тока, особенно когда среда насыщена пресной водой. В настоящем исследовании проводимость глин изучалась в зависимости от коэффициента удельного сопротивления формации и удельной поверхности.

Является ли глина хорошим проводником тепла?

Обожженная глина – хороший проводник тепла.Это керамический материал с хорошими механическими и химическими связями по всему поперечному сечению, которые передают тепло через проводимость внутрь. Когда глиняный горшок горит, эта разница довольно велика, поэтому теплопередача достаточно эффективна.

Является ли глина изолятором?

Глина – это проводник или изолятор? Глина с низкой теплопроводностью может служить многим целям, например: изготовление глиняной печи для запекания и сушки, хороший изолятор между двумя металлическими поверхностями, где тепло должно сохраняться в пределах определенной площади, а потери тепла за счет теплопроводности должны быть предотвращены.

Почему глина – хороший изолятор?

Частицы золы образуют своего рода мост между частицами глины, и в глине не создается вакуума, чтобы задерживать тепло. Это позволяет проводить тепло до некоторого уровня. Выяснилось, что образец глины с опилками дает наименьшую теплопроводность, подходит для изготовления глиняной печи и является хорошим изолятором.

Киберфизика – теплопроводность

Передача энергии веществом без вещества сам движущийся, называется проводимостью.Металлы – очень хорошие проводники. Неметаллы обычно являются плохими проводниками (изоляторами). Газы очень плохие проводники (воздушные карманы делают материалы хорошими изоляторами) ‘

Проводимость – это когда тепло перемещается через твердый объект или от одного объекта к другому, потому что два объекта соприкасаются друг с другом. Это только режим тепловых перемещений в твердых телах .

Теплопроводность

Возможность передачи тепло внутри объекта называется теплопроводностью ‘k’ (измеренная в Вт м ^-1 K ^-1 ).Он варьируется для разных материалов. Золото, серебро и медь обладают высокой теплопроводностью. Эти материалы также являются хорошими проводниками электричества. (Это потому, что электроны участвует как в передаче заряда, так и в передаче тепловой энергии).

Материалы, такие как стекловата и минеральная вата, обладают низкой теплопроводностью. Это потому, что у них очень мало «свободных» электронов, переносящих тепловую энергию внутри твердого тела.Они есть говорят хорошие изоляторы . Скорость передачи тепла (как быстро тепловая энергия движется) зависит от теплопроводности, температуры разница и площадь контакта и материал, который объект или структура состоит из. (См. Значения U)

Если материал хороший проводник тепла, тогда тепло будет двигаться быстро. Металлы широко используются для теплопередачи, потому что они обладают свойствами, которые позволяют для распространения (движения по линии) тепла, будучи способным противостоять перепады температур иногда связаны с нагревом.

Следовательно, металлы хороши проводники как тепла, так и электричества!

Но будьте осторожны, не перепутайте их и не говорите об электрической проводимости (которая касается заряда электронов), когда вы имеете в виду теплопроводность (который связан с передачей энергии электронов), когда вы отвечаете на экзаменационные вопросы!

Удерживайте металлический стержень с другой конец в пламени Бунзена, и вскоре вы сделаете замечательное открытие….. Становится ГОРЯЧЕЕ!

Держите деревянную палку другим концом в огне и конец становится таким горячим, что он сгорит, а конец, который вы держите, остается относительно Круто.

Тепло не распространяется через структуру стержня, потому что его состава – из чего он сделан – его структура выделяет тепло перенос электронами внутри него сделать очень сложно.

Повседневный опыт показывает, что древесина плохо проводит тепло.Если вы когда-нибудь видели микроскопический вид древесины, вы знаете, что причина в том, что древесина сделана состоит из отдельных ячеек, которые действуют как изоляторы, потому что они не связаны между собой. Клетки раскиданы, как камни в ручье. Путешествовать по тепло должно «перепрыгивать» с камня на камень (простите за иллюстрацию). Этот занимает больше времени, чем с металлом, где атомы связаны вместе в трехмерная «решетка» (связанная трехмерная структура рисунка).

Итак, если тепловая энергия применяется непосредственно к одной части твердого объекта (как на иллюстрации ниже) электроны в объекте возбуждаются. Это вызывает атомные колебания решетки, которые передаются по объекту, повышая его температуру когда они проходят. Чем ближе звенья внутри твердого тела, тем быстрее теплопередача.

– это может показать эксперимент ниже:

Жара наносится по центру кольца.Он движется по металлическим полосам и плавит воск, удерживающий шарикоподшипник на месте. Они падают на скамейка с громким звуком. Они не все вместе! Тот, что на медная полоса падает первой, показывая, что медь является лучшим проводником нагревать. Алюминий – худший проводник из четырех, но они ВСЕ металлы и все они классифицируются как проводники тепла.

Если вы закрепите кубик льда на дне пробирки с водой (для этого нужно использовать груз, иначе он всплывет на поверхность, так как лед менее плотен, чем вода), а затем нагрейте воду на В верхней части трубки вы обнаружите, что вода закипит в верхней части трубки, но кубик льда останется замороженным.

Это потому, что вода плохо проводит тепло. Большая часть тепла будет перемещаться в конвекционном потоке внутри воды в верхней части пробирки, только небольшая его часть будет проходить вниз к кубику льда.

Резюме

Проводимость – это метод прохождения тепла через твердое тело, в отличие от того, что происходит во время конвекции, в нем нет чистого движения вещества.

Это можно сравнить с цепочкой людей, передающих ведра с водой от источника, чтобы тушить пожар.Люди остаются неподвижными, более или менее, представляя молекулы или атомы в твердом теле – фиксированные в трехмерном массиве. Движение ведер представляет собой движение тепла.

Низкая теплопроводность – обзор

7.8.2 Приготовление, охлаждение и размораживание мяса

Приготовление, охлаждение и размораживание мяса – одно из основных видов использования энергии в пищевом секторе, бытовом, коммерческом и промышленном, а также улучшения в Скорость этих процессов требует способа преодоления плохой теплопроводности «продукта».Хотя микроволновые печи можно использовать в некоторых домашних процессах приготовления / размораживания, в более крупных масштабах такое оборудование менее популярно и может представлять опасность для здоровья. Как упоминалось выше, тепловая трубка в качестве «сверхпроводника тепла» вытеснила обычный шампур для мяса на некоторых кухнях, но до недавнего времени отсутствовал научный анализ преимуществ на различных этапах обработки пищевых продуктов. Это было исправлено исследованиями Исследовательского центра пищевого охлаждения и технологического проектирования (FRPERC) Бристольского университета в Соединенном Королевстве.

Один из первых проектов FRPERC включал исследование замораживания и размораживания мясных суставов (верхняя часть говядины). Два набора экспериментальных данных показаны на рис. 7.41 и 7.42 для замораживания и охлаждения соответственно. (Суставы обычно весили 0,9–3 кг.)

Рис. 7.41. Кривая замерзания шва при температуре окружающей среды в морозильной камере снижается с -18 ° C до -30 ° C.

(любезно предоставлено FRPERC [79]).

Рисунок 7.42. Кривая оттаивания шва при температуре окружающей среды от 17 ° C до 21 ° C.

(любезно предоставлено FRPERC [79]).

На графиках показаны данные двух экспериментов. К ним относятся графики профиля температуры с использованием «штифта» тепловой трубы, контрольный случай, когда температура внутри стыка регистрировалась без тепловой трубы, и измерение температуры окружающего воздуха (в морозильном отделении на рис. 7.41 и в окружающем воздухе для данных на рис. 7.42).

Было получено гораздо больше данных, чем показано, и исследователи пришли к выводу, что во время первоначальных испытаний время замораживания сократилось до 42% и до 54.Время оттаивания достигло 5%. Тепловая трубка, использованная в этих случаях, имела длину 600 мм, диаметр 9,5 мм и использовала этанол в качестве рабочего тела. Более поздняя серия испытаний с использованием меньшей тепловой трубки (300 мм × 6,5 мм) дала среднее сокращение времени замораживания и оттаивания на 18% и 20% соответственно.

Авторы отчета предполагают, что существует недостаток стоимости, заключающийся в том, что тепловые трубки должны оставаться в стыке после замораживания, пока он не оттает, и при установке / удалении стыку будут нанесены некоторые повреждения.Однако они указывают, что в определенных случаях, например, для удовлетворения требований Европейского Союза по охлаждению туш, они, вероятно, будут рентабельными.

Совсем недавно та же группа ученых сообщила об использовании тепловых трубок для улучшения тепловой обработки и охлаждения бекона [80]. В этой серии экспериментов использовались тепловые трубки большего диаметра, чем в более ранней работе по замораживанию. Были испытаны три типоразмера диаметром от 12 до 19 мм с постоянной длиной 330 мм. В тепловых трубках в качестве рабочего тела использовался метанол, и они были оребрены с воздушной стороны.

Результаты показали, что использование тепловых трубок при приготовлении пищи и охлаждении может вдвое сократить время приготовления и обеспечить приготовление суставов до безопасной внутренней температуры. Для охлаждения время сократилось на 25%. Сокращение времени приготовления имеет важное значение для экономии энергии – достигается сокращение использования на 37–43%.

Сохранение пищевых продуктов путем замораживания или охлаждения и приготовление пищи с использованием нагрева или охлаждения являются основными и растущими видами использования энергии. Несколько примеров, упомянутых выше, показывают, какой значительный вклад в энергосбережение могут внести тепловые трубы.Месторождение широко открыто для дальнейшей эксплуатации.

Теплопроводность – обзор

5.05.3.4 Теплопроводность бинарного ThO

₂ и смешанных оксидов (Th, U) O ₂ и (Th, Pu) O ₂

Теплопроводность ThO ₂ в области температур 300–2000 К хорошо изучен экспериментально. ^{43,67,75–80} В этом диапазоне температур теплопроводность ThO ₂ значительно выше, чем у UO ₂ .При температурах выше температуры Дебая (259 К, ⁸¹ ) и ниже ~ 2000 К теплопроводность неуклонно снижается с ~ 15 Вт · м ⁻¹ K ⁻¹ до ~ 3 Вт · м ⁻¹ K ⁻¹ и следует общей форме для теплопроводности, в которой преобладает рассеяние фононов:

(11) κT, p = fp.κ0T = fpA + BT

В уравнении. (11), κ0 (T) – теплопроводность для 100% плотного материала, A представляет собой не зависящее от температуры рассеяние фононов на дефектах решетки, член B T представляет фонон-фононное рассеяние и f (p) – это рассеяние фононов. поправочный коэффициент на пористость.Все данные на рис. 13 пересчитаны для плотности 95% с использованием формулы коррекции пористости, примененной в исходных документах. Многочисленные составы для коррекции пористости, f (p) , были разработаны в течение более чем пяти десятилетий, охватывающих набор данных, представленных на рис.13, но для небольших различий между пористостью образца и представленной плотностью 95% различные составы дают почти идентичные поправочные коэффициенты. Критическая оценка и параметризация в диапазоне температур 300–2000 К были выполнены Берманом и др. .и совсем недавно Баккер и др. . ^50,82 Для чистого тория обе оценки идентичны в пределах неопределенности основных экспериментальных данных.

Рис. 13. Теплопроводность 95% плотного ThO ₂ (а) и смешанных оксидов (б) – (г) ThO ₂ –MO ₂ (M = U или Pu). Экспериментальные данные взяты из. Параметризация теплопроводности как функции температуры Баккером и др. . и Берман и др. .дано сплошными линиями. В (а) для сравнения представлена ​​теплопроводность 95% плотного UO ₂ по Финку. (б) Теплопроводность ThO ₂ –MO ₂ с концентрациями MO ₂ от 1% до 5%. (c) Теплопроводность ThO ₂ –MO ₂ с концентрациями MO ₂ около 10%. (d) Теплопроводность ThO ₂ –MO ₂ с концентрациями MO ₂ выше 10%. Теплопроводность дополнительно снижается, особенно при повышенных температурах. ^{43,67,75–80,197,50,82}

Для температур T> 2000K имеется гораздо меньше данных. ^56,83 Ограниченные экспериментальные данные в этом диапазоне температур показывают, что при температурах выше 2000–2500 К электронный член теплопроводности увеличивается и компенсирует продолжающееся уменьшение теплопроводности решетки, приводя к почти постоянному значению (~ 3 W m ⁻¹ K ⁻¹ ) между 2000K и 3000K. ^56,83

Теплопроводность ThO ₂ значительно выше, чем у UO ₂ , и поэтому можно ожидать, что топливо на основе тория работает при значительно более низких температурах, чем топливо UO ₂ .Однако следует напомнить, что топлива на основе тория представляют собой смешанные оксиды (Th, U) O ₂ или (Th, Pu) O ₂ . Параметризация теплопроводности (Th _{1 − x} U _x ) O ₂ в зависимости от содержания урана была сформулирована Берманом и др. . и Bakker и др. . ^50,82 Оба автора предлагают форму, аналогичную формуле. (11), но с квадратичным разложением как A, так и B как функции композиции. Обратите внимание, что рецептура Бермана была первоначально разработана для 100% плотного материала, а рецептура Баккера была для 95% TD:

(12) κ0 (T, x) = 1A0 + A1x + A2x2 + (B0 + B1x + B2x2) T

Значения для параметры в формуле.(12) приведены в таблице 6. Параметризация Bakker и др. . действует в довольно ограниченном диапазоне температур (300K ≤ T ≤ 1173K), в то время как формулировка Berman et al . утверждалось, что он действителен до 2000К. В рамках настоящего обзора оба состава были рассчитаны в диапазоне температур 300–2000 К и сопоставлены с имеющимися экспериментальными данными (рис. 13).

Таблица 6. Параметризация эволюции теплопроводности (уравнение (12)) как функции температуры и мольной доли урана в (Th _{1 − x} U _x ) O ₂ согласно Berman et al. al .и Bakker и др. .

903 903 −0,786282521

	Berman et al., 100% TD			Bakker et al., 95% TD
	300K ≤ T ≤ 2000K			300K ≤ T ≤ 1800K	300K ≤ T ≤ 1173K
	0 ≤ x ≤ 0,1	0,1 & lt; x ≤ 0,3	0,3 & lt; x ≤ 1	x = 0	0 & lt; x ≤ 0,1
A 1 (W −1 м K)	9.3137 E − 03	6.5219 E − 02	5.6964 E − 02	4.20 E − 04	4.195 E − 04
A 2 (W −1 м K)	0.2083	−0,336132		1,112
A 3 (W −1 м K)	−2,81018	2,13518	0,305555
1		0,3055
903 (Ш −1 м)	1.822 E − 04	1,1585 E − 04	1,3103 E − 04	2,25 E − 04	2,248 E − 04
B 2 (W −1 м)	3,4136 E − 04	1.4715 E − 03	7.4567 E − 04		−9.170 E − 04
B 3 (W −1 м)	1.0432 E − 03	−3.6054 E	−6,7423 E − 04		4,164 E − 03

Примечание : Bakker, K., Cordfunke, E.H.P., Konings, R.J.M., Schram, R.P.C., 1997. J. Nucl. Матер. 250, 1–12. Берман, Р.М., Талли, Т.С., Белль, Дж., Голдберг, И., 1972. Теплопроводность поликристаллических твердых растворов тория и тория-урании (Программа разработки LWBR). Лаборатория атомной энергии Беттиса США. (Отчет WAPD-TM-908).

Как видно из рис. 13 (b), теплопроводность для слаболегированного тория (менее 5% UO ₂ ) существенно не изменяется, и измеренные значения находятся в той же полосе рассеяния, что и для чистого ThO. ₂ .Эти две параметризации почти идентичны в диапазоне температур 600–2000 К, но они довольно существенно различаются в более низком диапазоне температур (300–600 К): параметризация Бермана и др. . предсказывает значительно более высокую теплопроводность, чем параметризация Bakker et al . Экспериментальные данные не являются окончательными: данные по ThO ₂ –5% UO ₂ Мурабаяши соответствуют данным Bakker et al . и данные Muta et al .соответствуют Berman и др. . Выше 600K обе параметризации почти идентичны.

Для более высоких добавок UO ₂ (рис. 13 (c)) теплопроводность ThO ₂ –UO ₂ значительно уменьшается, а теплопроводность ThO ₂ –10% UO ₂ составляет почти идентичен UO ₂ . Опять же, параметризация Бермана и др. . предсказывает более высокую теплопроводность при комнатной температуре, чем Bakker et al .В рамках имеющихся экспериментальных данных кажется, что Bakker et al . находятся на нижней границе экспериментального диапазона, а параметризация Бермана выше экспериментальных данных. При более высоких температурах две параметризации дают противоположные прогнозы: прогноз Баккера и др. . предсказывает более высокую теплопроводность выше 800 К. При 2000K, прогнозируемая Баккером теплопроводность ThO ₂ –10% UO ₂ достигнет тех же значений, что и чистый ThO ₂ .Берман и др. . предсказывает более низкие значения теплопроводности для легированной системы во всем диапазоне температур и при температурах выше 800K, экспериментальные данные лучше согласуются с их параметризацией, чем с данными Bakker и др. .

Для концентраций урана выше 10% параметризация Баккера и др. . больше не действует, но параметризация Бермана и др. . все еще можно использовать. Теплопроводность дополнительно снижается при более высоких концентрациях UO ₂ , но эффективно выравнивается при концентрациях выше 20% (рис.13 (г)). ⁸² Сауди и др. . недавно исследовали теплопроводность во всем диапазоне составов (Th _{1 − x} U _x ) O ₂ , 0 ≤ x ≤ 1, и их результаты подтвердили небольшую дальнейшую эволюцию теплопроводности для содержания урана выше 30%. . ⁸⁰

Хотя для системы ThO ₂ –UO ₂ существует значительный объем данных, для системы ThO ₂ –PuO ₂ доступно гораздо меньше данных.Единственные данные, доступные в открытой литературе, принадлежат Cozzo et al . ⁶⁷ На рис. 13 также добавлены эти данные. ⁶⁷ Для низких добавок PuO ₂ теплопроводность следует той же тенденции, что и для системы ThO ₂ –UO ₂ , но ThO ₂ –30% PuO ₂ имеет значительно более низкую теплопроводность. проводимость. В статье Cozzo и др. . Была упомянута низкая проводимость их образца ThO ₂ –30% PuO ₂ и приписана более высокому члену фонон-фононного рассеяния.Объяснения того, почему повышенное содержание Pu может влиять на фонон-фононное рассеяние, дано не было.

Температура и тепло – теплопроводность

Температура и тепло – теплопроводность Наука: теплопроводность

Предметы с разной температурой пытаются проникнуть в равновесие, перемещая энергию от более теплой к более холодной. Есть несколько разных способов транспортировки энергии:

• Проводимость через материал
• Конвекция жидкости (газа или жидкости)
• Излучение света
• Изменения фазы: испарение или плавление

Это так называемые процессы теплопередачи.Они разные способы переноса энергии из одного места в другое. Этот раздел посвящен проводимости; конвекция, излучение и изменение фазы будут изучены в других разделах.

Проведение тепловой энергии происходит внутри вещества (которое может находиться в твердом теле, жидкая или газообразная форма). Энергия движется сквозь материал без материала сам движется заметно. Следует выделить три диапазона теплопроводности:

• Металлы обычно являются хорошими проводниками тепла, например по той же причине, что они обычно электрические проводники: они содержат электроны, которые могут двигаться независимо от атомов, несущих как заряд, так и энергия.Таким образом, если одна сторона металлического стержня горячая, тепловая энергия от эта сторона быстро переносится электронами на другую сторону, что тоже делает ее горячей.
• Теплопроводность также имеет место в материалах, не являющихся электрическими проводники. В неметаллических материалах занимает место своего рода ведром-бригадой: когда одна сторона объекта теплее другого, в нем больше тепловой энергии, а мелкомасштабные (невидимые) колебания материала равны больше там.Движение одного региона вызывает движение в соседних областях, и таким образом энергия движется из место на место. Этот метод перемещения энергии в 100 раз больше. медленнее, чем в металле, но теплопроводность через твердый материал, такой как стекло по-прежнему заметен: поэтому мы используем стеклопакеты, штормовые окна и шторы. когда важно сохранить тепло в доме.
• Воздух и другие газы являются плохими проводниками тепла.Очень мало дела там, а у бригады ведер не так уж много ведер.

Теплопроводность энергии от одного объекта к другому требует, чтобы они контактируют.

Металлы прохладные на ощупь потому что они хорошие проводники тепловой энергии. Температура нашего тела фиксированная и обычно намного выше нашей окружающей среды и объектов в окружающей среде. Когда мы прикоснуться к предмету, который круче нас, он быстро отводит энергию, оставляя ощущение прохлады в руке.Камень и стекло являются лучшими проводниками тепла, чем воздух, и поэтому им тоже холодно. Это работает по-другому, когда мы сталкиваемся с нагретым солнцем пряжка ремня безопасности – теперь из металла течет энергия, опять же, потому что он хороший дирижер для нас, и если очень жарко, мы обгораем.

Противоположностью теплопроводнику является теплоизолятор. Изолятор – очень плохой проводник. Поскольку мы теплокровные (и любим согреться), изоляторы важные.Когда мы прикасаемся к прохладному куску пенопласта, он не сжимается. энергии от нас, потому что это плохой проводник. Может быть очень холодно, но это не очень круто, потому что он не забирает у нас энергию быстро.

Теплопроводность требует наличия вещества, и поэтому лучший изолятор – вакуум. Иногда это используется – термос – это двойная бутылка с вакуумом между ними.

Воздух и другие газы – хорошие изоляторы, потому что их плотность мала (поэтому материала не так много присутствует для транспортировки энергии).Большинство материалов, которые мы используем для утепления на самом деле просто воздух, удерживаемый на месте: мех, волосы, перья, пенополистирол, стеклопакеты и штормовые окна, тканая ткань все примеры этой идеи.

Когда вы выходите утром из постели, что бы вы хотели, чтобы ваши ноги были теплыми? встречаться? Хороший проводник, как кафельный пол, или плохой проводник, как коврик? Разница в том, как быстро они несут прочь энергию.

Установите флажок, когда закончите:

Обсуждение теплопроводности

Авторское право 2002 J.П. Стрэйли, С. С. Коваш

Маловероятный конкурент для бриллианта, как bes

ЧЕСТНАТ-ХИЛЛ, Массачусетс (8 июля 2013 г.) Маловероятный материал, кубический арсенид бора, мог бы обеспечить чрезвычайно высокую теплопроводность – на уровне отраслевого стандарта, установленного для дорогих алмазов, – сообщают исследователи в текущем выпуске журнала Physical Review Письма .

Открытие того, что химическое соединение бора и мышьяка может конкурировать с алмазом, самым известным проводником тепла, удивило команду физиков-теоретиков из Бостонского колледжа и Лаборатории морских исследований.Но новый теоретический подход позволил команде раскрыть секрет потенциально экстраординарной способности арсенида бора проводить тепло.

Меньшие, более быстрые и более мощные микроэлектронные устройства ставят перед собой непростую задачу отвода выделяемого тепла. Хорошие теплопроводники, находящиеся в контакте с такими устройствами, быстро отводят тепло от нежелательных «горячих точек», которые снижают эффективность этих устройств и могут привести к их выходу из строя.

Алмаз – самый ценный из драгоценных камней.Но, помимо блеска и красоты ювелирных изделий, он обладает множеством других замечательных свойств. Наряду со своими углеродными родственниками графитом и графеном, алмаз является лучшим проводником тепла при комнатной температуре, имея теплопроводность более 2000 Вт на метр на Кельвин, что в пять раз выше, чем у лучших металлов, таких как медь. В настоящее время алмаз широко используется для отвода тепла от компьютерных микросхем и других электронных устройств. К сожалению, алмазы редкие и дорогие, а производство высококачественных синтетических алмазов сложно и дорого.Это подтолкнуло к поиску новых материалов со сверхвысокой теплопроводностью, но в последние годы не было достигнуто большого прогресса.

По словам соавтора Дэвида Бройдо, профессора физики в Бостонском колледже, высокая теплопроводность алмаза хорошо известна благодаря легкости составляющих его атомов углерода и жестким химическим связям между ними. С другой стороны, не ожидалось, что арсенид бора будет особенно хорошим проводником тепла, и на самом деле, по оценкам – с использованием обычных критериев оценки – теплопроводность в 10 раз меньше, чем у алмаза.

Команда обнаружила, что расчетная теплопроводность кубического арсенида бора чрезвычайно высока, более 2000 Вт на метр на Кельвин при комнатной температуре и превышает теплопроводность алмаза при более высоких температурах, по словам Бройдо и соавторов Тома Рейнеке, старшего научного сотрудника Лаборатория военно-морских исследований и Лукас Линдси, научный сотрудник NRL, получивший докторскую степень в Британской Колумбии.

Броидо сказал, что команда использовала недавно разработанный теоретический подход для расчета теплопроводности, который они ранее тестировали со многими другими хорошо изученными материалами.Уверенные в своем теоретическом подходе, команда внимательно изучила арсенид бора, теплопроводность которого никогда не измерялась.

В отличие от металлов, в которых электроны переносят тепло, алмаз и арсенид бора являются электрическими изоляторами. Для них тепло переносится колебательными волнами составляющих атомов, и столкновение этих волн друг с другом создает внутреннее сопротивление тепловому потоку. Команда была удивлена, обнаружив необычное взаимодействие определенных вибрационных свойств в арсениде бора, которые выходят за рамки рекомендаций, обычно используемых для оценки теплопроводности электрических изоляторов.Оказывается, ожидаемые столкновения между колебательными волнами гораздо менее вероятны в определенном диапазоне частот. Таким образом, на этих частотах в арсениде бора может проводиться большое количество тепла.

«Эта работа дает новое важное представление о физике переноса тепла в материалах и демонстрирует возможности современных вычислительных методов для количественного прогнозирования материалов, теплопроводность которых еще предстоит измерить», – сказал Броидо. «Мы очень рады видеть, можно ли подтвердить наши неожиданные открытия относительно арсенида бора путем измерения.Если это так, это может открыть новые возможности для пассивного охлаждения с использованием арсенида бора и дополнительно продемонстрировать важную роль, которую такая теоретическая работа может сыграть в предоставлении полезного руководства для определения новых материалов с высокой теплопроводностью ».

###

Исследование было поддержано Программой процессов теплового переноса Национального научного фонда, Управлением военно-морских исследований США и Управлением науки Министерства энергетики США.

---

---

Журнал

Письма о физической проверке

Заявление об отказе от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за точность выпусков новостей, размещенных на EurekAlert! участвующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

Какой материал имеет самую высокую теплопроводность? – Цвета-NewYork.com

Какой материал имеет самую высокую теплопроводность?

Алмаз

Почему металлы обладают высокой теплопроводностью и электропроводностью?

Почему металлы так хорошо проводят тепло? Электроны в металле – это делокализованные электроны и свободно движущиеся электроны, поэтому, когда они набирают энергию (тепло), они вибрируют быстрее и могут перемещаться, это означает, что они могут быстрее передавать энергию.

Почему у меди такая высокая теплопроводность и электрическая проводимость?

Итак, медь представляет собой решетку положительных ионов меди со свободными электронами, движущимися между ними. Электроны могут свободно перемещаться по металлу. По этой причине они известны как свободные электроны. Они также известны как электроны проводимости, потому что они помогают меди быть хорошим проводником тепла и электричества.

Почему у серебра самая высокая электропроводность?

«Серебро – лучший проводник электричества, потому что оно содержит большее количество подвижных атомов (свободных электронов).Чтобы материал был хорошим проводником, пропускаемое через него электричество должно перемещать электроны; чем больше в металле свободных электронов, тем выше его проводимость.

Имеет ли пластик высокая теплопроводность?

Все значения в таблице определены для комнатной температуры. Как показывает практика, теплопроводность увеличивается на несколько процентов в диапазоне 0–100 ° C…. Теплопроводность ненаполненных пластиков.

Акрилонитрил-бутадиен-стирол	АБС	0.14-0,21
Полиэтилентерефталат	ПЭТ, Полиэстер	0,15-0,4
Полиэтилен L	Низкая плотность	0,33
Полиэтилен HD	Высокая плотность	0,45-0,52

Является ли металл хорошим изолятором?

Металлы, такие как медь, являются типичными проводниками, в то время как большинство неметаллических твердых веществ считаются хорошими изоляторами, имеющими чрезвычайно высокое сопротивление потоку заряда через них.Металлы также обычно являются хорошими проводниками тепла, а неметаллы – нет.

Какой металл лучший теплоизолятор?

Как видите, из наиболее распространенных металлов медь и алюминий обладают самой высокой теплопроводностью, а сталь и бронза – самой низкой.

Какие 5 изоляторов?

Изоляторы:

• стекло.
• резина.
• масло.
• асфальт.
• стеклопластик.
• фарфор.
• керамика.
• кварц.

Почему металл – плохой изолятор?

Металлы – хорошие проводники (плохие изоляторы). Электроны во внешних слоях атомов металлов могут свободно перемещаться от атома к атому. Статический заряд накапливается только на изоляторах. Это материалы, которые не пропускают через себя поток заряженных частиц (почти всегда электронов).

Какой изолятор лучший?

(PhysOrg.com). Из-за полного отсутствия атомов самым известным изолятором часто считается вакуум.По этой причине для уменьшения теплопередачи регулярно используются пылесосы, например, в подкладке термоса, чтобы напитки оставались горячими или холодными.

Какой утеплитель плохой?

Материалы, которые являются хорошими проводниками тепловой энергии, называются проводниками тепла. Металлы – очень хорошие проводники тепла. Материалы, плохо проводящие тепловую энергию, называются теплоизоляторами. Такие газы, как воздух, и такие материалы, как пластик и дерево, являются теплоизоляторами.

Что такое плохой изолятор?

Металлы, особенно серебро, являются хорошими проводниками электричества.Такие материалы, как стекло и пластик, плохо проводят электрический ток и называются изоляторами. Они используются для предотвращения прохождения электричества там, где в нем нет необходимости или где это может быть опасно, например, через наши тела.

Чем не хороши изоляторы?

Какие бывают плохие изоляторы? Неметаллы, как правило, плохие проводники или изоляторы. С другой стороны, металлы – хорошие проводники. Другими примерами плохих проводников электричества являются слюда, бумага, дерево, стекло, резина, тефлон и т. Д.

Пластик – хороший изолятор?

Пластмассы – отличные изоляторы, что означает, что они эффективно удерживают тепло – качество, которое является преимуществом для чего-то вроде гильзы для кофейной чашки. Теперь команда инженеров Массачусетского технологического института разработала полимерный теплопроводник, пластиковый материал, который работает как проводник тепла, рассеивая тепло, а не изолируя его.

Кирпич – хороший изолятор?

Кирпич обычно обеспечивает лучшие изоляционные свойства, чем другие строительные материалы.Согласно веб-сайту ClayBricks, он помогает поддерживать относительно постоянную внутреннюю температуру в доме из-за его тепловой массы и влаги, которую впитывает материал.

Почему кирпич – плохой изолятор?

Самая хорошая изоляция только задерживает воздух; поэтому большинство утеплителей легкие и пушистые. Кирпич не совсем легкий и пушистый. Следовательно, это не очень хороший изолятор. Таким образом, кирпичный дом, облицованный фанерой, на самом деле представляет собой деревянный каркасный дом, в котором можно изолировать полость между стойками в стене.

Добавляет ли кирпич значение R?

Сколько утепляет кирпич. Кирпич, как правило, обеспечивает лучшую изоляцию, чем другие материалы для сайдинга, с показателем R. 80. Для сравнения: винил, дерево и фиброцемент – все ниже, чем.

Бамбук – хороший изолятор?

Экспериментальное определение поперечных термических свойств сухой скорлупы, сухого костного мозга и всего сухого бамбука помогло найти для каждого из них удельную теплоемкость, коэффициент температуропроводности, теплопроводность и, наконец, термическую эффузию.Арекацея делает ее очень хорошим теплоизолятором.

Бамбук – это изолятор или проводник?

Бамбук – хороший изолятор, но когда они выровнены вместе, образуя стену из-за их округлой формы, их нельзя использовать в качестве изолятора. кирпич не такой мягкий и полноценный, а значит, хороший проводник электричества.

Поглощает ли бамбук тепло?

Что ж, бамбук обладает феноменальной способностью отводить от вас тепло и влагу. Фактически, бамбук отводит от вас тепло и влагу в два раза быстрее, чем хлопок, снижая влажность в вашей постели на невероятные 50%!

Картон – это изолятор?

Что касается изоляционных свойств, картон на самом деле является отличным изолятором, поскольку он имеет низкую теплопроводность.Определение проводимости на самом деле является свойством материала передавать энергию.

Картон или пластик лучше изолятор?

Изоляция предотвращает попадание тепловой энергии с внутренней поверхности на внешнюю. Пластиковые стаканчики обычно толще бумажных, а более толстый стаканчик является лучшим изолятором.

Картон – хороший электроизолятор?

Бумага / картон – бумага и картон используются в качестве изоляторов при определенных обстоятельствах, поскольку эти материалы дешевы и могут работать в условиях отсутствия высоких температур или высокого напряжения.Это хороший проводник тепла, будучи изолятором. Листовая слюда легко штампуется и формуется для изготовления электрических компонентов.

Алюминиевая фольга – хороший изолятор?

Алюминиевая фольга, также называемая оловянной фольгой, является отличным изолятором и в некоторых случаях работает лучше, чем такие материалы, как хлопок или бумага. Однако алюминиевая фольга подходит не для всех ситуаций, поэтому ее правильное использование – важная часть экономии энергии.

Какие бытовые материалы являются хорошими изоляторами?

Пластик, резина, дерево и керамика – хорошие изоляторы.Их часто используют для изготовления кухонной утвари, например, ручек кастрюль, чтобы не допустить распространения тепла и обжечь руку повара. Пластиковое покрытие также используется для покрытия большинства электрических проводов в приборах. Воздух также является хорошим изолятором тепла.

Какая ткань является хорошим изолятором?

Волокна шерсти сплетены плотно и намного толще других материалов, например, хлопка. Они не пропускают много тепла, а значит, являются отличными изоляторами. Такие ткани, как хлопок и кружево, являются воздухопроницаемыми, что означает, что они пропускают большое количество тепла.

Почему алюминий – хороший изолятор?

Согласно HowStuffWorks, алюминиевая фольга является хорошим изолятором, поскольку она предотвращает излучение тепла, отражая его обратно в источник. Поскольку алюминиевая фольга отражает излучение тепла, она, как правило, является лучшим изолятором, чем другие материалы, которые просто замедляют поток тепла от одной области к другой.

Алюминий – хороший изолятор холода?

Алюминий не сохраняет холод, но действует как барьер для кислорода и пара, которые могут передавать тепло замороженным продуктам при контакте с воздухом.Алюминий известен как хороший проводник, но он также является хорошим изолятором, поскольку отражает тепловое излучение обратно к своему источнику.

Золото – изолятор?

Золото

– плохой изолятор и хороший проводник, его удельное сопротивление составляет 22,4 миллиардных ом-метра. Как и свинец, золото широко используется для создания электронных контактов. В отличие от многих других металлов, он очень химически стабилен и устойчив к коррозии, которая разрушает другие типы электрических разъемов.