Теплопроводность плохая и хорошая: Какие материалы и вещества имеют хорошую теплопроводность, а какие плохую??? Помогите

Содержание

Теплопроводность

На предыдущем уроке, мы узнали, что существует три способа теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. Сегодня мы поговорим о теплопроводности. Вспомним опыты из предыдущего урока: тела нагревались и охлаждались друг от друга, находясь в непосредственном контакте. Например, летом около фонтана всегда прохладнее, потому что вода холоднее воздуха. Это и называется теплопроводностью — передача внутренней энергии от одного тела к другому при их непосредственном контакте.

Тело обладает плохой или хорошей теплопроводностью в зависимости от того, насколько быстро через это тело проходит тепло. Например, если поджечь деревянную палку с одного конца, то можно легко держать её за другой, не рискуя обжечься. Значит, дерево обладает плохой теплопроводностью. Также, если мы положим кирпич одним концом в огонь, то температура на разных концах будет сильно отличаться и чтобы нагреться потребуется достаточно длительное время.

Поэтому кирпич тоже имеет плохую теплопроводность.

Если поставить на плиту кастрюлю, то она очень скоро нагреется, потому что она металлическая. Значит, металлы обладают хорошей теплопроводностью.

Следует помнить, что процесс нагревания происходит постепенно. Когда мы хотим закипятить воду, мы наливаем её в кастрюлю, а кастрюлю ставим на плиту. Сначала нагревается дно кастрюли, т.к. оно непосредственно контактирует с плитой. Частицы дна кастрюли получают дополнительную энергию. Эти частицы, в свою очередь, начинают взаимодействовать с соседними частицами, также передавая им дополнительную энергию. Так происходит, пока все тело не нагреется. Здесь мы плавно переходим к теплопроводности жидкостей. Как мы знаем из бытового опыта, несмотря на то, что кастрюля нагревается почти сразу, нужно немного подождать, пока вода закипит. Из этого можно сделать вывод, что

у жидкостей не очень хорошая теплопроводность (за исключением жидких металлов, конечно).

Этого можно было ожидать, т.к. теплопроводность происходит из-за взаимодействия частиц, а частицы в жидкостях находятся на большем расстоянии, чем в твердых телах. Логично предположить, что у газов теплопроводность ещё хуже, потому что в них молекулы расположены ещё дальше друг от друга. Сделаем несколько наблюдений.

Фен выдувает горячий воздух за счет электрической энергии, которую он потребляет из сети.

Однако, если встать чуть-чуть в стороне от потока воздуха, то тепло едва ли можно будет ощутить. Кроме того, мы знаем, что двойные окна значительно лучше сохраняют тепло, чем одинарные. Это происходит за счет небольшого слоя воздуха между ними. Значит, воздух обладает плохой теплопроводностью.

Итак, из этих примеров можно сделать вывод, что теплопроводность — это свойство тела и у каждого тела она разная. Шерсть, перья, волосы имеют плохую теплопроводность, что вполне логично, т.к. их основной функцией является защита от холода. Теперь, мы понимаем, что защитой от холода является препятствование передачи внутренней энергии тела окружающей среде. Плохая теплопроводность этих веществ объясняется тем, что их волокна содержат частички воздуха, как и волокна дерева.

Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (т.е. свободное пространство). И это неудивительно, ведь явление теплопроводности возникает при взаимодействии частиц, которых попросту нет в вакууме. Этим и объясняется тот факт, что в открытом космосе самая низкая температура в природе (мы не можем утверждать, что в космосе абсолютный вакуум, но открытый космос — это почти полностью освобожденное пространство). Возникает вопрос: как же тогда нам передаётся тепло от Солнца? Это происходит посредством излучения, о котором мы поговорим чуть позже.

Мы сталкиваемся с явлением теплопроводности в повседневной жизни. Теперь мы знаем, что если надо предохранить тело от охлаждения или нагревания, то к нему нужно применить материал с плохой теплопроводностью. И наоборот, если требуется нагреть или остудить тело, то используются материалы с хорошей теплопроводностью. Наглядный пример — это сковорода, которая сделана из металла, чтобы на ней можно было готовить.

Однако, ручка сковороды сделана из пластмассы, чтобы она не нагревалась.

Теперь мы можем объяснить, почему одежда нас «греет». На самом деле, она не греет, а сохраняет тепло. Зимние куртки наполняют материалом с плохой теплопроводностью. Таким образом, тепло нашего тела меньше передаётся окружающему нас холодному воздуху. Одежда предохраняет нас от непосредственного контакта с окружающей средой, а это играет решающую роль в теплопроводности. В результате, человек теряет гораздо меньше тепла.

Теплопроводность. Просто о сложном. – Блоги Mastergrad

При выборе качественного теплоизоляционного материала потребитель должен принимать во внимание целый ряд параметров, среди которых неизменно присутствует показатель теплопроводности. Высокой или низкой должна быть теплопроводность, что такое «лямбда», на какие показатели теплопроводности ориентироваться – ответы на эти и другие самые распространенные вопросы, возникающие при покупке утеплителя, вы найдете в данной статье.

Слово «теплопроводность» или еще более запутанное «лямбда» знакомо каждому школьнику из курса физики за восьмой класс. Однако со временем информация, которой мы не пользуемся, забывается. Попробуем освежить в памяти эти несложные и очень полезные знания.

Теплопроводность, как уже было сказано выше, — одно из ключевых понятий в современном строительстве, особенно когда речь заходит о теплоизоляционных материалах. От теплопроводности зависит толщина вашей стены или кровли, вес всего дома, а следовательно, и прочность (несущая способность) фундамента, долговечность конструкций и многое другое.

Современное определение теплопроводности – понятие комплексное. И состоит из нескольких составных частей, отвечающих за перенос тепла (теплообмен).

На первый взгляд формула кажется пугающей, но на самом деле все просто.

Суммарная или итоговая теплопроводность состоит из теплопроводности за счет конвекции, теплопроводности твердой и газообразной фазы, а также теплопроводности, учитывающей теплообмен за счет излучения.

Запутались еще сильнее? Тогда по порядку. Разберем каждый элемент этой формулы более подробно.

Теплообмен (или теплопередача) – это способ изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

Теплопередача всегда происходит в определенном направлении: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой.

Из курса физики нам известно, что теплообмен включает в себя три вида передачи тепла: теплопроводность, конвекцию и излучение.

Теплопроводность — явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их

непосредственном контакте.

Если вы опустите ложку в стакан с горячим напитком, нагреется не только та часть ложки, которая погружена в жидкость, но и та ее часть, которая находится над водой.

Теплопроводность различных веществ неодинакова, она может быть плохой (низкой) и хорошей (высокой). Хорошая теплопроводность у металлов. Плохая — у шерсти, дерева и пластиков. Самым плохим проводником тепла является вакуум.

Для примера вспомните кухонную посуду: кастрюли и сковородки. Вы вряд ли станете снимать металлическую кастрюлю, полную вкусного супа, с горячей плиты голыми руками, потому что существует реальная опасность обжечь руки. Вместо этого вы используете кухонное полотенце, силиконовые или тряпичные прихватки, то есть те материалы, которые плохо проводят тепло.

Именно поэтому «правильные» кастрюли и сковородки снабжены пластмассовыми или деревянными ручками, плохо проводящими тепло. Вспомнить хотя бы старую бабушкину сковородку с деревянной ручкой: сковородка горячая, а за ручку схватиться можно безо всяких прихваток.

Как объясняется это явление? Рассмотрим на примере нагревания металлического стержня (или ложки из примера со стаканом).

В металле, как и во всех твердых телах, молекулы совершают колебательные движения около некоторых положений равновесия. Скорость колебательного движения молекул металла при нагревании увеличивается в той части, которая ближе расположена к пламени или источнику тепла. Эти молекулы, взаимодействуя с соседними молекулами, передают им часть своей энергии. В результате чего повышается температура отрезка стержня. Затем увеличивается скорость колебательного движения молекул в следующих отрезках стержня и так далее, до тех пор, пока не прогреется весь стержень. Именно поэтому вакуум обладает самой плохой теплопроводностью: в нем практически отсутствуют молекулы, которые бы передавали энергию друг другу. Важно отметить, что сами молекулы, передавая кинетическую энергию, не меняют свое местоположение, то есть само вещество не перемещается.

С первым понятием разобрались, посмотрим, что же дальше.

Следующая составляющая теплопроводности – это конвекция. У многих из вас на слуху такой прибор, как «конвектор». А вот почему он так называется, наверное, знает далеко не каждый. Хотя логично предположить, что название свое он получил за принцип работы – конвекцию.

Из курса физики следует, что конвекция — это перенос энергии струями жидкости или газа. Если в случае с теплопроводностью при теплообмене происходит перенос энергии, то при конвекции происходит перенос именно вещества.

Конвекторы (как и любые другие отопительные приборы) нагревают окружающий воздух, вследствие чего температура в комнате повышается и вам становится тепло. При этом струи теплого воздуха поднимаются вверх, а струи холодного опускаются вниз. Аналогично происходит процесс нагревания воды в чайнике: горячая вода поднимается, а холодная опускается на ее место. Этот же принцип заложен в отопительной системе для обогрева домов.

Различают два вида конвекции: естественная и вынужденная.

Нагревание воздуха в комнате солнечными лучами – это пример естественной конвекции. А вот если воздух нагревается тепловым вентилятором, то это уже вынужденная конвекция. Вентилятор заставляет воздух в комнате двигаться, при этом нагревая его до необходимой температуры. В качестве других примеров конвекции можно привести холодные и теплые морские течения, а также образование и движение облаков и ветров.

Переходим к следующей составляющей: излучение (лучистый теплообмен).

Излучение – это способ переноса энергии от одного тела к другому в виде электромагнитных волн. Как правило, это инфракрасное (IR) излучение. Этот принцип заложен еще в одном уникальном приборе – инфракрасном обогревателе.

Принцип его работы построен на том, что любое нагретое тело является источником излучения. Самый впечатляющий пример – Солнце. Пример поменьше – костер, распространяющий тепло на достаточно большое расстояние. В случае с обогревателем окружающие предметы нагреваются за счет электромагнитного излучения и в комнате становится тепло.

Этот вид теплообмена отличается тем, что может происходить и в вакууме. Ведь солнечная энергия как-то доходит до Земли.

Примечательно, что темные тела лучше поглощают и отдают энергию. Если необходимо максимально нагреть материал, его окрашивают в черный цвет. В качестве примера можно привести солнечные коллекторы (водонагреватели), которые устанавливаются на крышах домов. Эти устройства позволяют собирать тепло от солнца и нагревать теплоноситель, который затем передает тепло внутрь дома для обогрева помещений или нагрева воды.

Хуже всего поглощают энергию светлые материалы или материалы с отражающей способностью. Способность светлых тел хорошо отражать лучистую энергию учитывают в самых разных сферах: при строительстве самолетов, при возведении высотных зданий в жарких странах, даже при выборе цвета одежды в теплое время года. На окнах часто применяют металлизированные пленки, которые частично отражают солнечное тепло и спасают помещение от перегрева.

С базовыми принципами разобрались. Пришло время вернуться к нашей формуле.

Её разбор проведем на примере теплоизоляционного материала из пенополиизоцианурата (ПИР/PIR) — LOGICPIR.

LOGICPIR – это инновационный утеплитель, обладающий уникальными показателями теплопроводности – всего 0,021 Вт/м*К, позволяющий добиться максимальной экономии пространства при минимальной толщине теплоизоляции. Кроме того, PIR-плиты не впитывают влагу, тем самым предотвращая образование конденсата и надежно защищая ваш дом от появления плесенных грибов, клещей и бактерий, представляющих опасность для здоровья. LOGICPIR относится к новому поколению полиуретанов, окружающих нас повсеместно: начиная от деталей интерьера автомобилей, матрацев и обуви и заканчивая медициной, где самая поразительная сфера их применения – изготовление протезов для сердечно-сосудистой системы. Стоит ли говорить, что материал экологически безопасен, что подтверждено целым рядом сертификатов и заключений.

Итак, вернемся к теплопроводности.

Структурная и газовая теплопроводность – это теплопроводность компонентов, из которых состоит материал, а именно:

твердой фазы – теплопроводности полимерного каркаса с множеством ячеек с очень тонкими, но прочными стенками;
газообразной фазы – теплопроводность газа, который находится в ячейках.

Если сравнивать теплоизоляцию PIR с пеностеклом или пенобетоном, то по структуре эти материалы схожи. Все они ячеистые и наполнены газом. Однако теплопроводности этих материалов будут отличаться.

Стекло и бетон, в отличие от пластиков, проводят тепло интенсивнее, соответственно, пеностекло и пенобетон обладают большей теплопроводностью и их показатели в качестве теплоизоляторов несколько хуже. Даже полимеры отличаются друг от друга теплопроводностью.

Как было сказано ранее, представленные материалы ячеистые и в каждом находятся какие-то газы. В пеностекле и пенобетоне это, как правило, окружающий воздух, в PIR – инертные газы. Хуже всего тепло проводят инертные газы, содержание молекул в 1 м3 очень маленькое, расстояние между молекулами очень большое, поэтому передать энергию между молекулами довольно сложно. Намного лучше тепло проводит воздух, поскольку он состоит из смеси разных газов, молекул очень много и все они друг с другом взаимодействуют.

Конвекционную составляющую у мелкоячеистой теплоизоляции обычно не рассматривают, поскольку размер ячеек теплоизоляции PIR ничтожно мал (меньше 1мм) и газ в этих ячейках неподвижен.

Последняя составляющая – излучение. Снизить ее влияние можно за счет применения дополнительных материалов, способных отражать тепловой поток. Для этого можно окрасить материал, скажем, в белый цвет. В случае с теплоизоляционными плитами PIR за отражение тепла отвечает фольга, которая покрывает материал с обеих сторон. Помимо функции отражения тепла фольга также несет защитную функцию с точки зрения утечки вспенивающего газа. По своим свойствам фольга является практически идеальным пароизоляционным материалом, а значит, способна задерживать миграции газов во внешнюю среду из ячеек теплоизоляции.

В процессе эксплуатации легкие инертные газы замещаются на более тяжелый окружающий воздух с хорошей теплопроводностью. Это происходит у всех пористых материалов за счет диффузных процессов.

Рассмотрим в качестве примера обычный воздушный шарик, наполненный гелием, который можно сравнить с одной ячейкой вспененной теплоизоляции. Новый шарик все время стремится улететь высоко в небо. Если утром он еще висел под потолком, то со временем он постепенно опустится и будет висеть в центре комнаты, а еще через несколько часов лежать на полу. Т.е. все это время газ за счет диффузии медленно выходит из шарика, и тот теряет свою «летучесть».

Так же и с теплоизоляцией. «Шарики» (ячейки), которые ближе всего расположены к границе с окружающим воздухом постепенно изменяют свой газовый состав. Однако те «шарики», которые находятся глубоко в материале, делают это очень медленно или не делают вовсе, поскольку инертному газу очень сложно пройти огромное количество стенок соседних «шариков» и вырваться наружу.

Кроме того, поверхность теплоизоляции покрыта фольгой, препятствующей выходу газа, соответственно, теплопроводность материала (ее газовая составляющая) сохраняется.

Итоговую формулу теплопроводности PIR можно записать в виде:

Подведем итог. Теплоизоляция – это очень важный показатель. От нее зависит, насколько теплым будет ваш дом. У наиболее эффективной теплоизоляции все ее составляющие () должны быть как можно ниже. У современной изоляции на примере LOGICPIR это достигается за счет применения инертных газов, полимеров и специальных покрытий, отражающих тепловой поток. Уверены, что теперь вы не только сможете безошибочно выбрать теплоизоляционный материал, отвечающий самым высоким требованиям, но и поможете своим детям сдать физику на высший балл.

Спасибо компании «Технониколь» за помощь в подготовке материала

Теплопроводность – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

Участник: Шароглазова Ксения Сергеевна
Руководитель: Печерская Светлана Юрьевна

Цель данной работы: изучение явления теплопроводности, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостями и газами.

Актуальность: В наше время разрабатываются новые материалы. Знания о теплопроводности различных веществ позволяет не только широко использовать их, но и предотвращать их вредное воздействие в быту, технике и природе.

Цель: изучение явления теплопроводности, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостями и газами.

Задачи:

изучить теоретический материал по данному вопросу;
исследовать теплопроводность твердых тел;
исследовать теплопроводность жидкостей;
исследовать теплопроводность газов;
сделать выводы о полученных результатах.

Гипотеза: все вещества (твердые, жидкие и газообразные) имеют разную теплопроводность.

Оборудование: спиртовка, штатив, деревянная палочка, стеклянная палочка, медная проволока, пробирка с водой.

Элементы УМК к учебнику А.В.Перышкина: учебник «Физика. 8 класс» А.В.Перышкина

Содержание работы

Внутренняя энергия, как и любой вид энергии, может быть передана от одних тел к другим. Внутренняя энергия может передаваться и от одной части тела к другой. Так, например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку. Явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте называется теплопроводностью.

Изучим это явление, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом.

Видео: https://cloud.mail.ru/public/JCFY/CFTcCeqhE

Опыт 1

. Исследование теплопроводности твердых тел на примере деревянной палочки, стеклянной палочки и медного стержня

Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится.

Вывод: дерево обладает плохой теплопроводностью.

Поднесем к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой же конец останется холодным.

Вывод: стекло имеет плохую теплопроводность.

Если же мы будем нагревать в пламени конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках мы уже не сможем.

Вывод: металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь.

Рассмотрим передачу тепла от одной части твердого тела к другой на следующем опыте. Закрепим один конец толстой медной проволоки в штативе. К проволоке прикрепим воском несколько гвоздиков (рис. 6). При нагревании свободного конца проволоки в пламени спиртовки воск будет таять. Гвоздики начнут постепенно отваливаться. Сначала отпадут те, которые расположены ближе к пламени, затем по очереди все остальные.

Выясним, как происходит передача энергии по проволоке. Скорость колебательного движения частиц металла увеличивается в той части проволоки, которая ближе расположена к пламени. Поскольку частицы постоянно взаимодействуют друг с другом, то увеличивается скорость движения соседних частиц. Начинает повышаться температура следующей части проволоки и т. д. Следует помнить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества от одного конца тела к другому.

Опыт 2. Исследование теплопроводности жидкостей на примере воды

Рассмотрим теперь теплопроводность жидкостей. Возьмем пробирку с водой и станем нагревать ее верхнюю часть. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки за это время она только нагреется (рис. 7). Значит, у жидкостей теплопроводность невелика, за исключением ртути и расплавленных металлов. Это объясняется тем, что в жидкостях молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в твердых телах.

Вывод: теплопроводность жидкостей меньше теплопроводности металлов.

Опыт 3. Исследование теплопроводности газов

Исследуем теплопроводность газов.

Сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени спиртовки донышком вверх (рис. 8). Палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа еще больше, чем у жидкостей и твердых тел.

Вывод: теплопроводность у газов еще меньше, чем у жидкостей. Итак, теплопроводность у различных веществ различна.

Выводы и их обсуждение

Вывод: Проведенные опыты показывают, что теплопроводность у различных веществ различна. Наибольшей теплопроводность обладают металлы, у жидкостей теплопроводность невелика и самая малая теплопроводность у газов.

Используя §4 учебника физики для 8 класса, представим результаты в виде таблицы:

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
ХОРОШАЯ	ПЛОХАЯ
металлы (серебро, медь, железо)	жидкости (вода)
	газы (воздух)
	вакуум
	пористые тела, пробка, бумага, стекло, кирпич, пластмассы
	волосы, перья птиц, шерсть
	вата, войлок

Объяснение явления теплопроводности с молекулярно-кинетической точки зрения: теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В металлах частицы расположены близко, они постоянно взаимодействуют друг с другом. Скорость колебательного движения в нагретой части металла увеличивается и быстро передается соседним частицам. Повышается температура следующей части проволоки. В жидкостях и газах молекулы расположены на больших расстояниях, чем в металлах. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.

Применение теплопроводности

Теплопроводность на кухне

Теплопроводность и ее регулировка важны в процессе приготовления пищи. Часто во время тепловой обработки продукта необходимо поддерживать высокую температуру, поэтому на кухне используют металлы (медь, алюминий…), так их теплопроводность и прочность выше, чем у других материалов. Из металла делают кастрюли, сковородки, противни, и другую посуду. Когда они соприкасаются с источником тепла, это тепло легко передается пище. Иногда бывает необходимо уменьшить теплопроводность — в этом случае используют кастрюли из материалов с более низкой теплопроводностью, или готовят способами, при которых пище передается меньшее количество тепла. Приготовление блюд на водяной бане — один из примеров уменьшения теплопроводности. Для посуды, предназначенной для приготовления пищи, не всегда используют материалы с высокой теплопроводностью. В духовом шкафу, например, часто используют керамическую посуду, теплопроводность которой намного ниже, чем у металлической посуды. Их самое главное преимущество — способность держать температуру. Хороший пример использования материалов с высокой теплопроводностью на кухне — плита. Например, конфорки электроплиты сделаны из металла, чтобы обеспечить хорошую передачу тепла от раскаленной спирали нагревательного элемента к кастрюле или сковородке. Люди используют материалы с низкой теплопроводностью между руками и посудой, чтобы не обжечься. Ручки многих кастрюль сделаны из пластмасс, а противни вынимают из духовки прихватками из ткани или пластмассы с низкой теплопроводностью.

Материалы с невысокой теплопроводностью также используют для поддержания температуры пищи неизменной. Так, например, чтобы утренний кофе или суп, который берут в путешествие или на обед на работу, оставался горячим, его наливают в термос, чашку или банку с хорошей теплоизоляцией. Чаще всего в них пища остается горячей (или холодной) благодаря тому, что между их стенками находится материал, плохо проводящий тепло. Это может быть пенопласт или воздух, который находится в закрытом пространстве между стенками сосуда. Он не дает теплу перейти в окружающую среду, пище — остыть, а рукам — получить ожог. Пенопласт используют также для стаканчиков и контейнеров для пищи навынос. В вакуумном сосуде Дьюара (известном как «термос», по названию торговой марки) между наружной и внутренней стенкой почти нет воздуха — это еще больше уменьшает теплопроводность.

Отопительная система

Задача любой системы отопления является эффективная передача энергии от теплоносителя (горячей воды) в помещение. Для этого используют специальные элементы системы отопления – радиаторы. Радиаторы предназначены для повышения теплопередачи накопившейся в системе тепловой энергии в помещение. Они представляют собой секционную или монолитную конструкцию, внутри которой циркулирует теплоноситель. Основные характеристики радиатора отопления: материал изготовления, тип конструкции, габаритные размеры (кол-во секций), теплоотдача. Чем выше этот показатель, тем меньше тепловых потерь будет при передаче энергии от теплоносителя в помещение. Лучший материал для изготовления радиаторов – это медь. Наиболее часто используют чугунные радиаторы; алюминиевые радиаторы; стальные радиаторы; биметаллические радиаторы.

Теплопроводность для тепла

Мы используем материалы с низкой теплопроводностью для поддержания постоянной температуры тела. Примеры таких материалов — шерсть, пух, и синтетическая шерсть. Кожа животных покрыта мехом, а птиц — пухом с низкой теплопроводностью, и мы заимствуем эти материалы у животных или создаем похожие на них синтетические ткани, и делаем из них одежду и обувь, которые защищают нас от холода. Кроме этого мы делаем одеяла, так как спать под ними удобнее, чем в одежде. Воздух имеет низкую теплопроводность, но проблема с холодным воздухом в том, что обычно он может свободно двигаться в любом направлении. Он вытесняет теплый воздух вокруг нас, и нам становится холодно. Если движение воздуха ограничить, например, заключив его между внешней и внутренней стенками сосуда, то он обеспечивает хорошую термоизоляцию. У снега и льда тоже низкая теплопроводность, поэтому люди, животные и растения используют их для теплоизоляции. В свежем не утрамбованном снеге внутри находится воздух, что еще больше уменьшает его теплопроводность, особенно потому, что теплопроводность воздуха ниже теплопроводности снега. Благодаря этим свойствам, ледяной и снежный покров защищает растения от замерзания. Животные роют ямки и целые пещеры для зимовья в снегу. Путешественники, переходящие через заснеженные районы, иногда роют подобные пещеры, чтобы в них переночевать. С древнейших времен люди строили убежища изо льда, а сейчас создают целые развлекательные центры и гостиницы. В них часто горит огонь, и люди спят в мехах и синтетических спальных мешках.

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности в организме людей и животных необходимо поддерживать определенную температуру в очень узких пределах. У крови и других жидкостей, а также у тканей разная теплопроводность и ее можно регулировать в зависимости от потребностей и окружающей температуры. Так, например, организм может изменить количество крови на участке тела или во всем организме с помощью расширения или сужения сосудов. Наше тело также может сгущать и разжижать кровь. При этом теплопроводность крови, а, следовательно, и части тела, где эта кровь течет, изменяется.

Теплолечение

Современные методы лечения теплом могут быть разделены на три большие группы: 1) контактное приложение нагретых сред; 2) светотепловое облучение и 3) использование теплоты, образующейся в тканях при прохождении высокочастотного электрического тока. Остановимся на использовании нагретых сред. Для теплолечения выбираются среды, позволяющие создать в них значительный запас теплоты. Эта теплота затем должна медленно и постепенно передаваться организму во все время процедуры. Для этого среда должна иметь, возможно, высокую теплоемкость и сравнительно низкие теплопроводность и конвекционную способности. Для теплолечения в основном применяют следующие среды: воздух, воду, торф, лечебные грязи и парафин.

Теплопроводность в бане

Многие любят отдыхать в саунах или банях, но сидеть там на скамейках из материала с высокой теплопроводностью — было бы невозможно. Требуется много времени, чтобы сравнять температуру таких материалов с температурой тела, поэтому вместо них используют материалы с низкой теплопроводностью, например дерево, верхние слои которого намного быстрее принимают температуру тела. Так как в сауне температура поднимается достаточно высоко, люди часто надевают на голову шапочки из шерсти или войлока, чтобы защитить голову от жары. В турецких банях хамамах температура намного ниже, поэтому там для скамеек используют материал с более высокой теплопроводностью — камень.

Интересные факты о теплопроводности

Тепло ли колючим зверям в иголках?

Шерсть не только спасает зверей от холода, но и служит средством защиты. А чтобы защита была внушительнее и надежнее, волосяной покров порой видоизменяется, превращаясь в своеобразные доспехи. Иглы, например. Но вот сохраняет ли такое облачение присущие шерсти свойства, не зябнут ли ежи и дикобразы в своих колючих шубках?

Ученые Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северова РАН обстоятельно изучили теплопроводные и теплоизоляционные свойства иголок, взятых со спины взрослого самца североамериканского дикобраза из коллекции Зоологического музея МГУ, и убедились, что греют эти самые иголки очень даже неплохо. Чтобы понять внутреннюю структуру игл, на них делали тонкие срезы, на которые напыляли золото для исследования в электронном микроскопе. Кератин — главная составляющая иголок — проводит тепло в 10 раз лучше, чем воздух. И благодаря этому иглы увеличивают теплопроводность «доспехов». Следовательно, возрастают и потери тепла с тела животного. Однако внутренняя пористая структура игл создает дополнительное экранирование теплового излучения, что, скорее всего, и компенсирует увеличение теплопроводности. Так что дикобраз, как и другие колючие звери, вовсе не страдает от холода. Иглистый покров сохраняет ровно столько тепла, сколько нужно теплокровному животному такого размера.

Полипропилен

Пока является лучшей основой для материалов (волокон, нитей, пряжи, полотен, тканей), используемых в производстве нательной спортивной одежды, термобелья и термоносков. Среди всех синтетических материалов, применяемых в этой области, он обладает самой низкой теплопроводностью. Поэтому одежда из полипропилена позволяет наилучшим образом сохранить тепло зимой и прохладу летом.

Какой материал имеет самую высокую теплопроводность?

Материалом с наивысшей теплопроводностью является вовсе не какой-нибудь металл (серебро или медь), как думают многие. Самую высокую теплопроводность имеет материал, который похож на стекло – алмаз. Его теплопроводность почти в 6 раз больше, чем у серебра или меди. Если изготовить чайную ложечку из алмаза, то воспользоваться ею не удастся, так как она будет обжигать пальцы в ту же секунду.

Из чего изготавливают сваи при строительстве зданий в регионах с вечной мерзлотой?

Большие трудности строителям зданий доставляет просадка фундамента особенно в регионах с вечной мерзлотой. Дома часто дают трещины из-за подтаивания грунта под ними. Фундамент передает почве какое-то количество теплоты. Поэтому здания начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту. Из чего же надо делать сваи? Оказывается, сваи, выполненные из прочного твердого материала, внутри должны быть заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному охлаждению грунта.

«Огнеупорный шарик»

Обычный воздушный шарик, надутый воздухом, легко воспламеняется в пламени свечи. Он тут же лопается. Если же к пламени свечи поднести такой же шарик, заполненный водой, он становится «огнеупорным». Теплопроводность воды в 24 раза больше, чем у воздуха. Значит, вода проводит тепло в 24 раза быстрее, чем воздух. Пока вода не испарится внутри шарика – он не лопнет.

Теплопроводность разных материалов

Теплопроводность – способность материала передавать теплоту. Для количественного определения этой характеристики используется коэффициент теплопроводности, который равен количеству тепла, проходящему за 1 час через образец материала толщиной 1 м и площадью 1 м 2 при разности температур на противоположных поверхностях 1°С. Теплопроводность выражается в Вт/(м К) или Вт/(м градус Цельсия).

Теплопроводность зависит от средней плотности и химико-минерального состава материала, его структуры, пористости, влажности и средней температуры материала. Чем больше пористость (меньше средняя плотность), тем ниже теплопроводность материала. С увеличением влажности материала теплопроводность резко увеличивается, т.е. снижаются показатели теплоизоляционных свойств материала.

Теплопроводность некоторых материалов, Вт/(м*k)

Хорошие проводники тепла

Серебро	407
Медь	384
Золото	308
Алюминий	209
Латунь	111
Платина	70
Олово	65
Серый чугун	50
Бронза	47-58
Сталь	47
Свинец	35

Плохие проводники тепла

Ртуть	8,2
Котельная накипь	~3
Мрамор	2,8
Лёд (0°С)	2,23
Песчаник	~2
Фарфор	~1,4
Кварцевое стекло	1,36
Бетон	0,7-1,2
Стекло	~0,7
Кирпич	~0,7
Вода	0,58

Теплоизоляторы

Асбест	0,4-0,8
Поливинилхлорид	~0,17
Кожа	~0,15
Дерево	0,1-0,2
Древесный уголь	0,1-0,17
Пробка	~0,05
Стекловата	~0,05
Шамот	0,04
Пенопласт	0,04
Воздух	0,034
Перо	0,02
Вакуум	0,00

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

Беляевский И.А. 1

1УККК-интернат

Абашин В. 1

1УККК-интернат

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

1. Введение.

Проект разработан в соответствии со стандартом среднего общего образования по физике. При написании данного проекта рассмотрено изучение тепловых явлений, применение их в быту и технике. Помимо теоретического материала большое внимание уделено исследовательской работе – это опыты, которые отвечают на вопросы «Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела», «Одинаковая ли теплопроводность различных веществ», «Почему струи теплого воздуха или жидкости поднимаются вверх», «Почему тела с темной поверхностью нагреваются сильнее»; поиск и обработка информации, фотографий.Время работы над проектом: 1 – 1,5 месяца.Цели проекта:* практическая реализация имеющихся у школьников знаний о тепловыхявлениях;* формирование навыков самостоятельной исследовательской деятельности;* развитие познавательных интересов;* развитие логического и технического мышлений;* развитие способностей к самостоятельному приобретению новых знаний по физике в соответствии с жизненными потребностями и интересами ;

2. Основная часть.

2.1. Теоретическая часть

В жизни мы действительно ежедневно встречаемся с тепловыми явлениями. Однако не всегда мы задумываемся, что эти явления можно объяснить, если хорошо знать физику. На уроках физики мы познакомились со способами изменения внутренней энергии: теплопередачей и совершением работы над телом или самим телом. При контакте двух тел с разными температурами происходит передача энергии от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока температуры тел не сравняются (не наступит тепловое равновесие). При этом механическая работа не совершается. Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплообменом или теплопередачей. При теплопередаче энергия всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому. Обратный процесс самопроизвольно (сам по себе) никогда не происходит, т. е. теплообмен необратим. Теплообмен определяет или сопровождает многие процессы в природе: эволюцию звезд и планет, метеорологические процессы на поверхности Земли и др. Виды теплопередачи : теплопроводность, конвекция, излучение.

Теплопроводностью называется явление передачи энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Наибольшей теплопроводностью обладают металлы — она у них в сотни раз больше, чем у воды. Исключением являются ртуть и свинец, но и здесь теплопроводность в десятки раз больше, чем у воды.

При опускании металлической спицы в стакан с горячей водой очень скоро конец спицы становился тоже горячим. Следовательно, внутренняя энергия, как и любой вид энергии, может быть передана от одних тел к другим. Внутренняя энергия может передаваться и от одной части тела к другой. Так, например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку.

2.2. Практическая часть.

Изучим это явление, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом.

Опыт №1

Взяли различные предметы: одну алюминевую ложку, другую деревянную, третью – пластмассовую, четвертую – из нержавеющего сплава, а пятую – серебряную. Прикрепили к каждой ложке каплями меда скрепки для бумаг. Вложили ложки в стакан с горячей водой, чтобы ручки со скрепками торчали из него в разные стороны. Ложки нагреются, и по мере нагревания мед будет плавиться и скрепки отпадут.

Конечно, ложки должны быть одинаковые по форме и размеру. Где нагревание произойдет быстрее, тот металл лучше проводит тепло, более теплопроводен. Для этого опыта я взял стакан с кипятком и четыре вида ложек: алюминиевую, серебряную, пластмассовую и нержавеющую. Я опускал их по одной в стакан и засекал время: за сколько минут она нагреется. Вот, что у меня получилось:

Название материала	Время до момента нагрева
Алюминий	2,5 минуты
Дерево	6,5 минут
Пластмасса	4,5 минуты
Нержавейка	1 минута
Серебро	45 секунд

Вывод: ложки, изготовленные из дерева и пластмасса, греются дольше, чем ложки из металла, значит, металлы обладают хорошей теплопроводностью.

Опыт №2

Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится. Другой конец палки, находящийся снаружи, будет холодным. Значит, дерево обладает плохой теплопроводностью.

Поднесем к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой же конец, останется холодным. Следовательно, и стекло имеет плохую теплопроводность

Значит, металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. На штативе горизонтально закреплён стержень. На стержне через одинаковые промежутки вертикально закреплены с помощью воска металлические гвоздики.

К краю стержня подносят свечу. Поскольку край стержня нагревается, то постепенно стержень прогревается. Когда тепло доходит до места крепления гвоздиков со стержнем, стеарин плавится, и гвоздик падает. Мы видим, что в данном опыте нет переноса вещества, соответственно, наблюдается теплопроводность.

Опыт №3

Различные металлы обладают различной теплопроводностью. В физическом кабинете есть прибор , с помощью которого мы можем убедиться в том, что различные металлы обладают разной теплопроводностью. Однако, в домашних условиях мы смогли в этом убедиться с помощью самодельного прибора.

Прибор для показа различной теплопроводности твердых веществ.

Мы изготовили прибор для показа различной теплопроводности твердых тел. Для этого использовали пустую банку из алюминиевой фольги, два резиновых кольца (самодельные), три отрезка проволоки из алюминия, меди и железа, плитку, горячую воду, 3 фигурки человечков с поднятыми вверх руками, вырезанные из бумаги.

Порядок изготовления прибора:

проволоки изогнуть в виде буквы «Г»;
укрепить их с внешней стороны банки при помощи резиновых колец;
подвесить к горизонтальным частям проволочных отрезков (посредством расплавленного парафина или пластилина) бумажных человечков.

Проверка действия прибора. Налить в банку горячей воды (при необходимости подогреть банку с водой на электрической плитке) и наблюдать, какая фигурка упадет первой, второй, третьей.

Результаты. Упадет первой фигурка, закрепленная на медной проволоке, вторая – на алюминиевой, третья – на стальной.

Вывод. Разные твердые вещества обладают различной теплопроводностью.

Теплопроводность у различных веществ различна.

Опыт №4

Рассмотрим теперь теплопроводность жидкостей. Возьмём пробирку с водой и станем нагревать её верхнюю часть. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки за это время она только нагреется. Значит, у жидкостей теплопроводность невелика.

Опыт №5

Исследуем теплопроводность газов. Сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени спиртовки донышком вверх. Палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа ещё больше, чем у жидкостей и твёрдых тел. Следовательно, теплопроводность у газов ещё меньше.

Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, снег и другие пористые тела.

Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. А воздух – плохой теплопроводник.

Так под снегом сохраняется зеленая трава, озимые сохраняются от вымерзания.

Опыт №6

Распушил небольшой комок ваты и обернул им шарик термометра.Теперь подержал некоторое время термометр на определенном расстоянии от пламени и заметил, как поднялась температура. Затем тот же комок ваты сжал и туго обмотал им шарик термометра и снова поднес к лампе. Во втором случае ртуть поднимется гораздо быстрее. Значит, сжатая вата проводит тепло намного лучше!

Если возникает необходимость предохранить тело от охлаждения или нагревания, то применяют вещества с малой теплопроводностью. Так, для кастрюль, сковородок ручки делают из пластмассы или дерева.

Дома строят из бревен или кирпича, обладающих плохой теплопроводностью, а значит, предохраняют от охлаждения.

Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство). Объясняется это тем, что теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.

3. Заключение.

– У различных веществ различная теплопроводность.

– Большой теплопроводностью обладают твердые тела (металлы), меньшей – жидкости, и плохой – газы.

– Теплопроводность различных веществ мы можем использовать в быту, технике и природе.

– Явление теплопроводности присуще всем веществам, независимо от того, в каком агрегатном состоянии они находятся.

Теперь без затруднения я смогу ответить и объяснить с физической точки зрения на вопросы:

1.Почему птицы в холодную погоду распушают свои перья?

(Между перьями находится воздух, а воздух плохой проводник тепла).

2. Почему шерстяная одежда лучше предохраняет от холода, чем синтетическая?

(Между шерстинками находится воздух, который плохо проводит тепло).

3. Почему зимой, когда погода холодная, кошки спят, свернувшись в клубок? (Свернувшись в клубок, они уменьшают площадь поверхности, отдающей тепло).

4. Зачем ручки паяльников, утюгов, сковородок, кастрюль делают из дерева или пластмассы? (Дерево и пластмасса обладают плохой теплопроводностью, поэтому при нагревании металлических предметов мы, держась за деревянную или пластмассовую ручку, не будем обжигать руки).

5. Зачем кусты теплолюбивых растений и кустов на зиму укрывают опилками?

(Опилки являются плохими проводниками тепла. Поэтому растения укрывают опилками, чтобы они не замёрзли).

6. Какие сапоги лучше защищают от мороза: тесные или просторные?

(Просторные, так как воздух плохо проводит тепло, он является ещё одной прослойкой в сапоге, которая сохраняет тепло).

4. Список используемой литературы.

Печатные издания:

1.А.В. Перышкин Физика 8 класс -М: Дрофа,2012г.

2.М.И.Блудов Беседы по физике часть1 -М: Просвещение 1984г.

Интернет – ресурсы:

1.http://class-fizika.narod.ru/8_3.htm

2.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

Просмотров работы: 3413

Теплопроводность. Просто о сложном.: Новости и статьи: Строительство и технологии: Разумная Недвижимость

Статья. 30.10.2019

Теплопроводность, как уже было сказано выше, – одно из ключевых понятий в современном строительстве, особенно когда речь заходит о теплоизоляционных материалах. От теплопроводности зависит толщина вашей стены или кровли, вес всего дома, а следовательно, и прочность (несущая способность) фундамента, долговечность конструкций и многое другое.

Современное определение теплопроводности – понятие комплексное. И состоит из нескольких составных частей, отвечающих за перенос тепла (теплообмен).

На первый взгляд формула кажется пугающей, но на самом деле все просто.

Запутались еще сильнее? Тогда по порядку. Разберем каждый элемент этой формулы более подробно.

Теплообмен (или теплопередача) – это способ изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

Теплопроводность – явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их
непосредственном контакте.

Теплопроводность различных веществ неодинакова, она может быть плохой (низкой) и хорошей (высокой). Хорошая теплопроводность у металлов. Плохая – у шерсти, дерева и пластиков. Самым плохим проводником тепла является вакуум.

С первым понятием разобрались, посмотрим, что же дальше.

Из курса физики следует, что конвекция – это перенос энергии струями жидкости или газа. Если в случае с теплопроводностью при теплообмене происходит перенос энергии, то при конвекции происходит перенос именно вещества.

Различают два вида конвекции: естественная и вынужденная.

Переходим к следующей составляющей: излучение (лучистый теплообмен).

С базовыми принципами разобрались. Пришло время вернуться к нашей формуле

Её разбор проведем на примере теплоизоляционного материала из пенополиизоцианурата (ПИР/PIR) – LOGICPIR.

LOGICPIR – это инновационный утеплитель, обладающий уникальными показателями теплопроводности – всего 0,022 Вт/м*К, позволяющий добиться максимальной экономии пространства при минимальной толщине теплоизоляции. Кроме того, PIR-плиты не впитывают влагу, тем самым предотвращая образование конденсата и надежно защищая ваш дом от появления плесенных грибов, клещей и бактерий, представляющих опасность для здоровья. LOGICPIR относится к новому поколению полиуретанов, окружающих нас повсеместно: начиная от деталей интерьера автомобилей, матрацев и обуви и заканчивая медициной, где самая поразительная сфера их применения – изготовление протезов для сердечно-сосудистой системы. Стоит ли говорить, что материал экологически безопасен, что подтверждено целым рядом сертификатов и заключений.

Итак, вернемся к теплопроводности.

· твердой фазы – теплопроводности полимерного каркаса с множеством ячеек с очень тонкими, но прочными стенками;

· газообразной фазы – теплопроводность газа, который находится в ячейках.

Итоговую формулу теплопроводности PIR можно записать в виде:

Подведем итог. Теплоизоляция – это очень важный показатель. От нее зависит, насколько теплым будет ваш дом. У наиболее эффективной теплоизоляции все ее составляющие должны быть как можно ниже.

У современной изоляции на примере LOGICPIR это достигается за счет применения инертных газов, полимеров и специальных покрытий, отражающих тепловой поток. Уверены, что теперь вы не только сможете безошибочно выбрать теплоизоляционный материал, отвечающий самым высоким требованиям, но и поможете своим детям сдать физику на высший балл.

Любезно предоставлено компанией ТЕХНОНИКОЛЬ.

Разумная Недвижимость

По информации портала. При использовании материала гиперссылка на Razned.ru обязательна.

Хорошая теплопроводность – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Хорошая теплопроводность

Cтраница 2

Хорошей теплопроводностью материалы должны обладать прежде всего в высокофорсированных теплообменниках, когда общую интенсивность передачи тепла в аппарате в значительной степени определяет величина термического сопротивления теплопере-дающей стенки. [16]

Помимо хорошей теплопроводности и электропроводности, что обусловлено медной основой этих сплавов, бронзы и латуни обладают в большей или меньшей степени способностью прирабатываться и противостоять износу при трении без смазки. [17]

Вследствие хорошей теплопроводности он расплавляется труднее меди, но в жидком состоянии остается дольше, чем другие металлы. Обладает высокой пластичностью как в холодном, так и в горячем состоянии, хорошо сваривается, но плохо обрабатывается резанием и имеет низкие литейные качества. [18]

Вследствие хорошей теплопроводности пропитанного графита его широко применяют при изготовлении теплообменников. Кроме того, из него делают трубопроводную арматуру. [19]

Вследствие хорошей теплопроводности пропитанного графита его широко – применяют при изготовлении теплообменников. Кроме, того, из него делают трубопроводную арматуру. [20]

Вследствие хорошей теплопроводности пропитанного графита его широко применяют для изготовления теплообменников и трубопроводной арматуры. Пропитанный графит стоек во многих химически активных средах, в том числе в кислотах – азотной ( низкой концентрации), плавиковой ( концентрацией до 40 %), серной ( до 50 %), соляной, уксусной, муравьиной, фосфорной. [21]

При достаточно хорошей теплопроводности стенок сосуда фоточувствительный элемент принимает температуру, близкую к температуре хладоагента. [23]

При хорошей теплопроводности материала зерен катализатора его температура остается постоянной. При не слишком малых скоростях потока тепло отводится в основном движущимся газом. [24]

Отметить хорошую теплопроводность меди и железа ( проволока быстро нагревается) и плохую теплопроводность стекла. [25]

Обладает хорошей теплопроводностью и малым удельным сопротивлением. До 200 С устойчив к атмосферной коррозии. Применяется при изготовлении керамических и слюдяных конденсаторов ( вжигание серебра в керамику и слюду для получения обкладок), для изготовления припоев марок Пер, а также для покрытия медных проводов. [26]

Медь отличается хорошей теплопроводностью и стойкостью против атмосферной коррозии. [27]

Графит обладает хорошей теплопроводностью и высокой химической стойкостью; его применяют в качестве / конструкционного материала в химическом машиностроении для изготовления теплообменной аппаратуры. Природный графит содержит примеси, поэтому в химической промышленности используется искусственный электродный графит с пористостью 20 – 30 %, иногда достигающей 50 %, Графитированный пористый материал ПГ-50 с пористостью 47 – 58 % применяется в качестве фильтров для расплавленной серы и ее соединений. [28]

Металлы отличаются хорошей теплопроводностью) которая осуществляется, в основном, за счет переноса энергии свободными электронами. [29]

Графит обладает хорошей теплопроводностью и высокой химической стойкостью; его применяют в качестве конструкционного материала в химическом машиностроении5 56 – 58 для изготовления теплообменной аппаратуры. [30]

Страницы: 1 2 3 4

Термодинамика

– Почему стекло хорошо проводит тепло?

термодинамика – Почему стекло хорошо проводит тепло? – Обмен физическими стеками

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange

0
+0
Авторизоваться Зарегистрироваться

Physics Stack Exchange – это сайт вопросов и ответов для активных исследователей, ученых и студентов-физиков.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 9 лет, 4 месяца назад

Просмотрено 18к раз

$ \ begingroup $

AFAIK Glass – изолятор, в нем нет свободных электронов.Говорят, что металл является хорошим проводником тепла, потому что у него есть свободные электроны, а у стекла нет свободных электронов, почему это хороший проводник тепла?

Qmechanic ♦

151 11 золотой знак

Создан 18 апр.

Xiè JìléiXiè Jìléi

25711 золотых знаков33 серебряных знака77 бронзовых знаков

$ \ endgroup $ 1 $ \ begingroup $

Существует как минимум два механизма теплопроводности – свободные электроны и тепловые фононы.Первый механизм может преобладать в металлах, второй важен в диэлектриках. Я не искал теплопроводность стекла, но такой превосходный диэлектрик, как алмаз, имеет более высокую теплопроводность, чем любой металл, насколько мне известно.

Создан 18 апр.

Ахметелиахметели

21.3k22 золотых знака2222 серебряных знака5151 бронзовый знак

$ \ endgroup $ 4 $ \ begingroup $

Стекло – плохой проводник тепла .Он имеет одну из самых низких возможных теплопроводности, которую может иметь твердое тело (без захваченного в нем воздуха), в основном из-за отсутствия упорядоченной кристаллической структуры. Поскольку это изолятор, электронный вклад в теплопроводность очень мал. Однако фононы все еще могут переносить тепло, но в отличие от алмаза, который имеет хорошо упорядоченную кристаллическую структуру, стекло не имеет такой структуры. Это способствует ангармоническим процессам, то есть фонон-фононным взаимодействиям, таким как процессы переброса, которые сильно ограничивают теплопроводность.См., Например, эту ссылку.

Одна из конечных целей поиска хороших термоэлектрических материалов – добиться теплопроводности, подобной стеклу. В этом случае теплопроводность должна быть как можно меньше. Вот несколько ссылок.

Создан 30 сен.

$ \ endgroup $ Physics Stack Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

Важность хороших и плохих проводников тепла

Все металлы являются хорошими проводниками тепла, и они по-разному проводят тепло, а это означает, что некоторые металлы проводят тепло быстрее, чем другие. Тепло делает нас комфортными и помогает нам готовить пищу, и это интересная форма энергия.

Теплопроводники

Некоторые материалы позволяют теплу проходить через них, и они известны как хорошие проводники тепла или проводники тепла, такие как железо, алюминий, медь, серебро, латунь, свинец и нержавеющая сталь.

Металлы являются лучшими проводниками, потому что они содержат свободные электроны, электроны легко перемещаются через металл, они получают кинетическую энергию от столкновений с горячими атомами и передают энергию при столкновении с холодными атомами. Это быстрее передает тепло.

Оставляя промежутки между железнодорожными стержнями, которые сделаны из железа, чтобы избежать аварии поезда, где железо является хорошим проводником тепла, поэтому оно расширяется и скручивается под действием тепла.

Металлы хорошо проводят тепло.

Различные металлы различаются по теплопроводности, где медь проводит тепло быстрее, чем алюминий, а алюминий проводит тепло быстрее, чем железо.

Теплоизоляторы

Некоторые материалы не позволяют теплу проходить через них, и они известны как плохие проводники тепла или теплоизоляторы. Изоляторы являются плохими проводниками тепла. Плохие проводники являются хорошими изоляторами, и это материалы, по которым тепло не может перемещаться. через.

Теплоизоляторы, такие как дерево, стекло, бумага, шерсть, резина, жидкости, пластик, пробка, пенополистирол, вакуум и газы, особенно воздух.

Люди извлекают выгоду из воздуха как изоляционного материала для сохранения тепла в холодных странах, воздух используется для изготовления стеклопакетов.

Окно из изоляционного стекла изготавливается путем склеивания двух листов стекла с оставлением между ними пространства, заполненного воздухом, чтобы предотвратить утечку тепла.

Использование хороших и плохих проводников тепла

Алюминий, медь и нержавеющая сталь являются хорошими проводниками тепла, поскольку они металлы. Из них делают кастрюли и чайники, которые используются в домах и на фабриках.

Кастрюли быстро нагреваются, и пища может быть эффективно приготовлена за более короткое время. Пластик и дерево являются теплоизоляторами, они используются для изготовления ручек кастрюль, утюга и чайников. Они помогают в том, чтобы держать их удобно.

Шерсть является теплоизолятором, который используется для изготовления тяжелых одеял и деревянной одежды. Таким образом, они используются зимой, чтобы согреть тело и предотвратить утечку тепла. Шерсть и мех животных являются плохие проводники тепла и они защищают их от холода.

Транспортные средства, перевозящие легковоспламеняющиеся материалы, такие как бензин, покрыты материалами с плохими проводниками тепла, чтобы предотвратить нагревание бензина и возгорание.

Строительные материалы, такие как кирпичи, асбест и грязь, являются плохими проводниками тепла, они не пропускают тепло и холод через стены из кирпича.

Строительные материалы сохраняют в домах тепло зимой и прохладу летом. Навесы на крыше сделаны из асбеста по той же причине.

Солнечная энергия (Солнце), способы передачи тепла (теплопроводность, конвекция и излучение)

Физические и химические свойства вещества (плотность, точка плавления, точка кипения, твердость, электрическая и теплопроводность)

Металлические и неметаллические свойства, Кислотные и основные свойства в периодической таблице Менделеева

Тепловые изменения, сопровождающие физические изменения, и объяснение источника теплоты раствора

Тепловые изменения, сопровождающие химические изменения, и закон Гесса о постоянном суммировании теплоты

Определите теплопроводность плохого проводника методами LEE и CHORLTON.

Аннотация

Коэффициент теплопроводности плохого проводника определяется взятием образца. в виде плоского диска. Экспериментальный диск зажат между металлическим тяжелым диском. нижняя цилиндрическая паровая камера и латунный диск. Вся сборка подвешена к тяжелая ретортная стойка. Нижняя часть камеры и диск покрыты лаком и содержат ртуть. термометры и соответственно вставляются в просверленные в них отверстия. Чтобы выполнить Во время эксперимента пар пропускается через камеру, и температуры, показанные термометром и записываются по очереди, пока они не станут стабильными.В этом устойчивом состоянии Количество тепла, проводимого через экспериментальный диск, равно скорости тепла, излучаемого от открытая поверхность диска [1].

Введение:

Теплопроводность: В целом, хорошие проводники электричества (металлы, такие как медь, алюминий, золото и серебро) также являются хорошими проводниками тепла, тогда как изоляторы электричества (дерево, пластик и резина) являются плохими проводниками тепла. На рисунке ниже показаны молекулы в двух телах в разные температуры.(Средняя) кинетическая энергия молекулы в горячем теле больше, чем в более холодном теле. Если две молекулы сталкиваются, происходит передача энергии от горячей молекулы к холодной. имеет место. Кумулятивный эффект от всех столкновений приводит к чистому потоку тепла от горячего тела к более холодное тело. Мы называем эту передачу тепла между двумя контактирующими объектами теплопроводностью. [2].

Рис.01 (Молекулы в двух телах при разных температурах имеют разную среднюю кинетическую энергии.Столкновения, происходящие на контактной поверхности, имеют тенденцию передавать энергию из высокотемпературных областей. в низкотемпературные районы)

Плохой проводник: Плохой проводник – это материалы / вещества, которые могут проводить тепло и электричество. частично или в большинстве случаев вообще не проводит тепло и электричество. Плохие (слабые проводники) обычно неметаллические элементы и соединения, такие как вода (h3O), пластик и бумага. Хотя, есть ковалентные молекулы, которые проводят электричество в водном состоянии, например, в водном соляная кислота, HCl, так как в растворе есть свободно движущиеся ионы [3].

Удельная теплоемкость: Удельная теплоемкость – это количество тепла на единицу массы, необходимое для повышения температура на один градус Цельсия. Связь между теплом и изменением температуры обычно выражается в форме, показанной ниже, где c – удельная теплоемкость [4].

Взаимосвязь между теплом и изменением температуры обычно выражается в показанной форме ниже где c – удельная теплоемкость. Отношение не применяется, если фазовый переход встречается, потому что тепло, добавленное или удаленное во время фазового перехода, не изменяет температура.

Эксперимент с диском ЛИ: Эксперимент с диском Ли используется для определения приблизительного значения для теплопроводности K плохого проводника, такого как стекло, картон и т. д. Процедура заключается в том, чтобы поместить диск из плохого проводника с радиусом r и толщиной x между паровая камера и два металлических диска хорошей проводимости (из того же материала). Используемая здесь формула:

Теория:

Теплопроводность плохого проводника, такого как резина, стекло, кожа, картон, эбонит и т. Д.может определяться методом Ли. При измерении проводимости такого плохого проводника очень много помните, что этот слой плиты материала должен быть использован. Тогда возникает трудность поддержание однородной температуры лица и измерение этой температуры.

Ли и Чарльтон преодолевают эту трудность, кладя пластину из хорошего проводника, например из латуни. или медь точно такого же диаметра. A и C – металлические вставки над и под диском S.

Если,

ϴ1 = Температура B в установившемся режиме,

ϴ2 = Температура А в установившемся режиме,

α = Площадь поперечного сечения плит,

K = теплопроводность,

D = Толщина плит.

Тогда количество тепла, проводимого в секунду через плохо проводящую плиту S, равно

Где, м – масса латунного диска

s – удельная теплоемкость латуни.

Из экв. (1) и (2) получаем,

Аппарат:

1. Дисковый аппарат Ли

2. латунный диск и металлический диск большого диаметра по сравнению с его толщиной

3. образец плохого проводника в виде диска того же диаметра.

4.два ртутных термометра

5. секундомер

6. нониус

7. винтовой калибр и

8. баланс.

Экспериментальные данные:

Таблица для определения временной записи температуры A&B

Таблица: временная запись температуры A при его охлаждении

Расчет:

Где,

Масса металлического диска A, m = 544 г

Удельная теплоемкость материала металлического диска As = 0.089 кДж / кг / к

Диаметр образца S, d = 9 см

Площадь поперечного сечения, α = π × (0,273) × 2 кв. См = 63,58

Толщина плиты образца S, d = 2,5 + 23 × 0,01 = 0,273 см

На графике охлаждения наклон касательной,

dϴ / dt = 0,0426

ϴ1 – ϴ2 = (91-67) = 24

Процент ошибки:

Результат:

Коэффициент теплопроводности проводника слоя равен 0.00012 калорий на см в секунду на ℃ с ошибка 71,831%

Обсуждение:

Температуру ϴ1 и 2 B и A отмечают, когда они остаются стабильными в течение как минимум 10-15 минут. Все данные, имеющие значение для эксперимента, отмечались во время наблюдения.

Для обеспечения равномерного и хорошего коэффициента излучения поверхность A и B должна быть никелирована. В диски B, S и A плотно прилегают друг к другу, поэтому между ними нет воздуха.

Во время охлаждения температура нижнего диска A может регистрироваться каждые полминуты или более, чтобы обеспечить меньшее количество ошибок или большую эффективность.

Для нагрева можно использовать несветящееся пламя, чтобы излучательная способность или поверхность не менялись. по наложению на него побега.

Температуры могут быть размещены близко к граням S, по одной с каждой стороны. Обеспечение хорошего наблюдение, обещает лучший результат.

Вывод:

По результатам экспериментов было определено значение теплопроводности выбранных материалов. низкий; это потому, что все они неметаллы с высокой изоляционной способностью.Теплопроводность составляет считается наиболее важной характеристикой теплоизолятора, поскольку он напрямую влияет на сопротивление передаче тепла, которое предлагает материал. Чем ниже значение теплопроводности, тем меньше общая теплопередача. Сравнение результата с другими теплоизоляторами, как указано в отчете другими исследователями, которые провели аналогичный эксперимент, было очевидно, что модифицированный прибор имеет измеримую степень эффективности, учитывая тот факт, что различия в полученном значении было между 1.0-8,0 процентов.

Ссылки:

Теплопроводность металлов: какой металл является лучшим проводником тепла? | Научный проект

Какой металл лучше всего проводит тепло: медь, сталь или латунь? Почему? Проведя небольшое онлайн-исследование, сформулируйте свою гипотезу .

3 12-дюймовые металлические стержни или толстая проволока: медь, сталь, латунь или другой металл. Убедитесь, что все провода имеют одинаковый калибр , или толщину. Почему проверка того, что калибр такой же, может быть важным шагом?
8 одинаковых стаканов из пенополистирола
Что-то для кипячения воды (кастрюля или чайник)
Плита
4 цифровых термометра мгновенного действия
Кувшин или другой большой контейнер, который поместится в холодильнике
Вода
Блокнот и ручка

Процедура:

Наполните кувшин или другой большой контейнер водой и кубиками льда.Дайте воде в кувшине остыть не менее получаса.
Согните каждый металлический стержень пополам два раза, чтобы получились металлические перемычки. Как вы думаете, почему нам нужно дважды сложить стержень пополам? Приведет ли его однажды сложение к тем же результатам?

Разместите чашки попарно. Между каждой чашкой проходят три перемычки из одного металла. У одной пары чашек перемычки не будет. Это контрольная группа.

Поместите растворимые цифровые термометры в каждую из чашек для холодной воды.
Попросите взрослого вскипятить воду. Перед использованием дайте ему немного остыть.
На каждую пару чашек налейте равные объемы горячей воды в «горячую» чашку. Убедитесь, что вода покрывает концы перемычек.
На каждую пару чашек налейте равные объемы холодной воды в «холодную» чашку. Убедитесь, что вода покрывает конец перемычек. Как вы думаете, почему количество воды должно быть одинаковым?
Возьмите начальную температуру холодной воды. Запишите температуру в таблице с указанием времени (в минутах) и температуры (в градусах Фаренгейта).
Записывайте температуру каждой чашки с холодной водой каждые 5 минут в течение 30 минут. Ваш стол должен иметь, какой он есть (нет, медь, сталь, латунь), время и поля для заполнения температуры. Как вы думаете, все тепло, отводимое от горячей чашки, переходит в холодную чашку? Почему или почему нет? Подсказка: иногда тепло не всегда идет туда, куда нам нужно!
В какой чашке холодной воды произошло наибольшее изменение температуры от начала до конца? Рассчитайте это, вычтя начальную температуру чашки из ее конечной температуры.
Организуйте данные с помощью линейных графиков. По оси абсцисс отложите время в минутах. По оси ординат отложите разницу температур в градусах. Создав подобную диаграмму, мы можем увидеть, какой металл в целом передает больше всего тепла. Это также дает нам некоторую информацию о проводимости каждого металла: чем круче наклон, тем выше проводимость.

Из трех металлов в этом эксперименте больше всего тепла будет передавать медь, затем латунь и сталь.

Медь имеет самое высокое значение теплопроводности, а сталь – самое низкое значение теплопроводности.Теплопроводность – действительно важное свойство материала – мы должны помнить об этом, когда решаем, для чего мы собираемся использовать этот материал! Вот пример: поскольку медь является отличным проводником, мы используем ее для таких вещей, как нагревательные стержни и провода. Поскольку сталь плохо проводит ток и может выдерживать высокие температуры, мы используем ее для изготовления двигателей самолетов.

Вспомните, когда мы дважды складывали проволочные перемычки пополам. Как вы думаете, почему мы это сделали? Помните: проводимость лучше всего происходит, когда больше молекул контактируют друг с другом.Складывание стержня пополам дважды позволяет теплу от горячей чашки проходить через большее количество молекул, позволяя большему количеству тепла перемещаться от горячей чашки к холодной. Складывание металлических стержней только один раз по-прежнему создаст хороший тепловой мост, но мы увидим меньшее изменение температуры в чашках для холода, что затруднит определение того, какой металл является лучшим проводником!

Что касается равенства объемов воды? Чтобы получить хорошие данные из нашего эксперимента, каждая чашка с горячей водой должна удерживать одинаковое количество тепла, а вода имеет очень специфическую теплоемкость .Теплоемкость – это количество тепловой энергии, необходимое для изменения температуры определенного количества вещества. Подумайте об этом так: все четыре наши чашки содержат равные объемы воды при одинаковой температуре, а это означает, что каждая чашка с горячей водой содержит одинаковое количество тепловой энергии.

Итак, когда тепло уходит от горячей чашки, вся эта энергия проходит через металлический мостик в холодную чашку? Нисколько. Тепло часто теряется для окружающей среды, и в этом случае часть тепла от горячей воды будет потеряна для воздуха.Точно так же воздух в комнате будет терять часть тепла из-за чашки с холодной водой. Мы пытались свести к минимуму потери тепла, используя чашки из пенополистирола, потому что пенополистирол, как известно, является отличным изолятором – материал с плохой проводимостью тепла.

Не стесняйтесь повторить этот эксперимент с другими металлами! Такие металлы, как серебро, золото и алюминий, дадут вам совсем другие результаты. Просто убедитесь, что вы сохранили все остальные условия эксперимента такими же.

Заявление об ограничении ответственности и меры предосторожности

Education.com предоставляет идеи проекта Science Fair для информационных только для целей. Education.com не дает никаких гарантий или заверений относительно идей проектов Science Fair и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких Информация. Получая доступ к идеям проекта Science Fair, вы отказываетесь от отказаться от любых претензий к Education.com, которые возникают в связи с этим. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и идеям проектов Science Fair покрывается Образование.com Политика конфиденциальности и Условия использования сайта, которые включают ограничения об ответственности Education.com.

Настоящим дается предупреждение, что не все идеи проекта подходят для всех индивидуально или при любых обстоятельствах. Реализация идеи любого научного проекта должны проводиться только в соответствующих условиях и с соответствующими родительскими или другой надзор. Прочтите и соблюдайте правила техники безопасности всех Ответственность за использование материалов в проекте лежит на каждом отдельном человеке.Для Для получения дополнительной информации обратитесь к справочнику по научной безопасности вашего штата.

Наука о теплопередаче: что такое проводимость?

Тепло – интересный вид энергии. Он не только поддерживает жизнь, делает нас комфортными и помогает готовить пищу, но и понимание его свойств является ключом ко многим областям научных исследований. Например, знание того, как передается тепло и степень, в которой различные материалы могут обмениваться тепловой энергией, управляет всем: от обогревателей здания и понимания сезонных изменений до отправки кораблей в космос.

Тепло может передаваться только тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Из них кондукция, пожалуй, самая распространенная и регулярно встречается в природе. Короче говоря, это передача тепла посредством физического контакта. Это происходит, когда вы нажимаете рукой на оконное стекло, когда вы ставите горшок с водой на активный элемент и когда вы кладете утюг в огонь.

Этот перенос происходит на молекулярном уровне – от одного тела к другому – когда тепловая энергия поглощается поверхностью и заставляет молекулы этой поверхности двигаться быстрее.В процессе они натыкаются на своих соседей и передают им энергию – процесс, который продолжается до тех пор, пока добавляется тепло.

Теплопроводность происходит через любой материал, представленный здесь прямоугольной полосой. Скорость переноса частично зависит от толщины материала (обозначено A). Кредит: Boundless

Процесс теплопроводности зависит от четырех основных факторов: температурного градиента, поперечного сечения материалов, длины пути и свойств этих материалов.

Температурный градиент – это физическая величина, которая описывает, в каком направлении и с какой скоростью изменяется температура в определенном месте. Температура всегда течет от самого горячего источника к самому холодному, потому что холод – это не что иное, как отсутствие тепловой энергии. Этот переход между телами продолжается до тех пор, пока разница температур не исчезнет и не наступит состояние, известное как тепловое равновесие.

Поперечное сечение и длина пути также являются важными факторами. Чем больше размер материала, участвующего в переносе, тем больше тепла необходимо для его нагрева.Кроме того, чем больше площадь поверхности подвергается воздействию открытого воздуха, тем выше вероятность потери тепла. Поэтому более короткие объекты с меньшим поперечным сечением – лучший способ минимизировать потери тепловой энергии.

И последнее, но не менее важное, это физические свойства используемых материалов. По сути, когда дело доходит до теплопроводности, не все вещества одинаковы. Металлы и камень считаются хорошими проводниками, поскольку они могут быстро передавать тепло, тогда как такие материалы, как дерево, бумага, воздух и ткань, являются плохими проводниками тепла.

Электропроводность, как показано при нагревании металлического стержня пламенем. Кредит: Thomson Higher Education

Эти проводящие свойства оцениваются на основе «коэффициента», который измеряется относительно серебра. В этом отношении серебро имеет коэффициент теплопроводности 100, тогда как другие материалы имеют более низкий рейтинг. К ним относятся медь (92), железо (11), вода (0,12) и дерево (0,03). На противоположном конце спектра находится идеальный вакуум, который не может проводить тепло, и поэтому оценивается как нулевой.

Материалы, плохо проводящие тепло, называются изоляторами. Воздух с коэффициентом проводимости 0,006 является исключительным изолятором, поскольку он может удерживаться в замкнутом пространстве. Вот почему в искусственных изоляторах используются воздушные отсеки, такие как окна с двойным остеклением, которые используются для сокращения счетов за отопление. По сути, они действуют как буферы от потерь тепла.

Перо, мех и натуральные волокна являются примерами натуральных изоляторов.Эти материалы позволяют птицам, млекопитающим и людям оставаться в тепле. Морские каланы, например, живут в океанических водах, которые часто очень холодны, а их роскошный густой мех согревает их. Другие морские млекопитающие, такие как морские львы, киты и пингвины, полагаются на толстый слой жира (также известный как жир) – очень плохой проводник – для предотвращения потери тепла через кожу.

Это вид носовой части космического корабля “Дискавери”, построенного из жаропрочных углеродных композитов. Предоставлено: NASA

. Та же самая логика применяется для изоляции домов, зданий и даже космических кораблей.В этих случаях методы включают либо воздушные карманы между стенами, стекловолокно (которое задерживает воздух) или пену высокой плотности. Космические аппараты представляют собой особый случай и используют изоляцию в виде пенопласта, армированного углеродного композитного материала и плиток из кварцевого волокна. Все они являются плохими проводниками тепла и, следовательно, предотвращают потерю тепла в космосе, а также предотвращают попадание экстремальных температур, вызванных атмосферным входом, в кабину экипажа.

Посмотрите это видео, демонстрирующее тепловые плитки на космическом шаттле:

Законы, регулирующие теплопроводность, очень похожи на закон Ома, регулирующий электрическую проводимость.В этом случае хороший проводник – это материал, который позволяет электрическому току (то есть электронам) проходить через него без особых проблем. Электрический изолятор, напротив, представляет собой любой материал, внутренние электрические заряды которого не текут свободно, и поэтому очень трудно проводить электрический ток под действием электрического поля.

В большинстве случаев материалы, которые плохо проводят тепло, также плохо проводят электричество. Например, медь хорошо проводит тепло и электричество, поэтому медные провода так широко используются в производстве электроники.Золото и серебро еще лучше, и там, где цена не является проблемой, эти материалы также используются при строительстве электрических цепей.

И когда кто-то хочет «заземлить» заряд (то есть нейтрализовать его), они отправляют его через физическое соединение с Землей, где заряд теряется. Это обычное дело для электрических цепей, в которых присутствует незащищенный металл, гарантирующий, что люди, случайно вступившие в контакт, не будут поражены электрическим током.

Изоляционные материалы, такие как резина на подошвах обуви, используются для защиты людей, работающих с чувствительными материалами или вблизи источников электрического тока, от электрических разрядов.Другие изоляционные материалы, такие как стекло, полимеры или фарфор, обычно используются в линиях электропередач и высоковольтных передатчиках мощности, чтобы энергия передавалась в цепи (и ничего больше!)

Короче говоря, проводимость сводится к передаче тепла или передачи электрического заряда. И то, и другое происходит в результате способности вещества позволять молекулам передавать энергию через них.

Мы написали много статей о проводимости для Universe Today. Прочтите эту статью о первом законе термодинамики или эту статью о статическом электричестве.

Если вам нужна дополнительная информация о теплопроводности, ознакомьтесь со статьей BBC о теплопередаче, а здесь есть ссылка на гипертекстовый справочник по физике.

Мы также записали целую серию Astronomy Cast about Magnetism – Episode 42: Magnetism Everywhere.

Как это:

Нравится Загрузка …

Проводит ли стекло тепло? – Techiescientist

Стекло – твердый, невидимый (прозрачный) материал, используемый в неполном списке продуктов, которые мы используем ежедневно.Стекло есть повсюду, от посуды и зданий до медицинских приборов и лабораторного оборудования. Часто это остается незамеченным, но представить нашу жизнь без этого непросто.

Итак, проводит ли стекло тепло? Не совсем. Стекло – изолятор. Однако при нагревании до очень высокой температуры он может проводить тепло. Хотя его теплопроводность намного ниже по сравнению с металлами и алмазами, которые являются отличными проводниками тепла. Тем не менее, стекло является лучшим проводником тепла, чем воздух, шерсть и пластик, которые являются отличными изоляторами, но плохо проводят тепло.

Чтобы узнать информацию подробно, давайте изучим ее подробно, как показано ниже.

Атомная структура стекла

Стекло – аморфное твердое тело. Основным компонентом стекла является SiO2 (диоксид кремния / песок) в форме неправильной сети атомов кремния, удерживаемых вместе связями Si-O-Si, образующими жесткий тетраэдр.

Модифицирующие агенты, такие как известь (CaO) и кальцинированная сода (Na2CO3), добавляются для замены иона кремния в связях Si-O-Si на ионы Na + или Ca + 2.

Эта замена отделяет тетраэдр SiO2, чтобы сделать его более подвижным и придать стеклу текучесть; поэтому стекло также называют переохлажденной жидкостью.

Когда обычное твердое тело нагревается, молекулы движутся беспорядочно из-за вибрации, а при охлаждении они застывают в виде правильной и жесткой структуры, образуя кристаллическую структуру.

Когда стекло нагревается, молекулы движутся беспорядочно и свободно, как стандартное твердое тело, но застывают в случайном порядке, образуя аморфную структуру при охлаждении.

Изолирует ли стекло тепло?

Стекло – хороший изолятор.

Дело в том, что в изоляторах плотно удерживаются электроны, которые заставляют их сопротивляться потоку. В то же время проводники, такие как серебро, медь и некоторые другие металлы, делают противоположное, позволяя легко перемещаться электронам от одного атома к другому.

Наблюдая за поведением атомов стекла, мы можем сделать вывод, что стекло является изолятором при нормальной температуре, но проводит тепло при очень высоких температурах.

Стекло проводит тепло лучше, чем металл?

Стекло – хороший изолятор.Дело в том, что в изоляторах плотно удерживаются электроны, которые заставляют их сопротивляться потоку.

Одновременно с этим проводники, такие как серебро, медь и некоторые другие металлы, делают противоположное, обеспечивая легкий поток электронов от одного атома к другому.

В целом стекло не проводит тепло лучше, чем металлы.

Теплопроводность материала зависит от его теплопередающей способности, в зависимости от площади поперечного сечения, толщины и температуры между источником тепла и местом назначения.

Стекло имеет очень низкую теплопроводность по сравнению с теплопроводностью некоторых металлов повседневного использования, таких как железо, серебро, алюминий и латунь.

Почему стекло плохо проводит тепло?

Поскольку стекло – это прозрачный материал с прочно удерживаемыми электронами, оно плохо проводит тепло.

Точная причина кроется в науке о теплопроводности, где это прямо упоминается. Стекло довольно неохотно к потоку электронов.

Напротив, теплопроводность требует легкого движения электронов как одного из наиболее очевидных требований.

Как тепло влияет на стекло?

Нагрев стекла в диапазоне температур, то есть начиная с комнатной температуры до максимум 1800 градусов – вы можете увидеть более мягкую сторону стекла!

Стекло становится мягче с повышением температуры.Чрезмерная температура может даже привести к разрушению стекла из-за мгновенного теплового удара.

Стекло теряет свою форму и переходит в пластичное состояние под воздействием тепла от горячего источника.

Теплопроводность стекла

Теплопроводность (K) любого материала представляет собой скорость, с которой материал может проводить или передавать тепло в виде энергии.

Уравнение теплопроводности показано ниже, где «q» – поток тепла, измеряемый в ваттах или джоулях в секунду.«A» – это площадь поперечного сечения материала, а «dT / dx» – применяемый температурный градиент.

Высокая теплопроводность указывает на то, что материал является хорошим проводником тепла, в то время как низкая теплопроводность указывает на то, что материал является плохим проводником тепла.

В следующей таблице приведены значения теплопроводности различных материалов в порядке убывания. Стекло имеет теплопроводность 0,8 Дж / с · м · ° C, что значительно меньше, чем у алмаза с теплопроводностью 1600 Дж / с.м ° С.

Таким образом,

Diamond является лучшим проводником тепла по сравнению со стеклом. Точно так же металлы с высокой теплопроводностью по сравнению со стеклом лучше проводят тепло.

Теплопроводность воздуха составляет 0,0256 Дж / с.м ° C, что намного меньше, чем у стекла, что позволяет предположить, что стекло является лучшим проводником тепла, чем воздух.

Насколько горячим может стать стекло, прежде чем оно потрескается?

По данным Национального исследовательского совета Канады, при температуре около 150–200 ° C обычное флоат-стекло имеет тенденцию к растрескиванию.

Есть много переменных, влияющих на определение точного результата: толщина и тип стекла в более широком смысле.

Можно ли расплавить стекло с помощью теплового пистолета?

Некоторые виды стекла можно расплавить с помощью теплового пистолета.

Согласно Информационному бюллетеню о тепловых пушках, опубликованному Принстонским университетом, тепловая пушка может производить даже температуру 1200 ° F, которая достаточно высока для яркого плавления некоторых типов стекла.

Если вы не имеете никакого представления о тепловом пистолете, то он похож на фен с вентилятором с приводом от двигателя, который обычно используется в исследовательских лабораториях для различных целей.

Удар тяжелый, начиная от сложности модели.

Какое стекло можно нагревать?

Обычное стекло не выдерживает 1000 градусов Цельсия. Тем не менее, у нас есть много видов термостойкого стекла.

Закаленное стекло экрана вашего телефона, стекло из пирекса для духовок, стекло robax для каминов, пирокерамическое стекло для варочных панелей, выкорное стекло для угольных печей и кварцевое стекло.

Очки такого типа обычно используются на кухнях и в промышленности.Отличительной чертой этих термостойких стекол является то, что они созданы для защиты от теплового удара.

При какой температуре плавится стекло?

Стекло плавится при температуре примерно от 1400 ° C до 1600 ° C.

Здесь снова главный фактор, определяющий последствия, зависит от состава стекла, варьируясь от цели использования до типа вещества, используемого при изготовлении стекла.

Во всем мире большинство стаканов состоит из песка, извести и соды.

Что ж, согласно определению плавления, это включает в себя процесс, при котором твердое тело претерпевает фазовый переход и становится жидкостью, что в большинстве случаев является мгновенным процессом, а не постепенным.

Стекло не претерпевает фазовых переходов, как предыдущее. Он просто продолжает размягчаться, пока не будет достигнута стадия, на которой его можно было бы формовать.

Можно ли налить горячую воду в стакан?

В стакан можно наливать горячую воду, только если она не такая уж и горячая! Существует универсальная теория, которая гласит, что всякий раз, когда материал поглощает тепло, он обязательно расширяется.

То же самое и со стеклом.

Когда вы наливаете в стакан исключительно горячую воду, он обязательно треснет, поскольку внутренний слой стекла будет поглощать тепло и, таким образом, расширяться.

Стекло сохраняет тепло?

Стекло – отличный изолятор и плохой проводник тепла. Это позволяет стеклу достаточно хорошо сохранять тепло.

По той же причине стекло считается хорошим вариантом при выпечке пирогов, так как оно поглощает больше тепла, чтобы выпекать быстрее.

Кроме того, любой материал, который имеет тенденцию сопротивляться передаче тепловой энергии, называется изолятором.

Заключение

Стекло плохо проводит тепло по сравнению с металлами и алмазами. Факторами, способствующими плохой теплопроводности, являются его некристаллическая аморфная структура и низкая теплопроводность 0,8 Дж / с.м ° C. Низкая теплопроводность стекла означает, что оно нагревается медленнее по сравнению с металлами, и это делает стекло отличным теплоизолятором, а не проводником тепла.

Сравнение теплопроводности нержавеющей стали с другими металлами

Теплопроводность – это процесс, при котором тепловая энергия переносится через материю, давая материалу способность проводить тепло. Электропроводность, или проводимость, обычно измеряется в ваттах на кельвин на метр. Ватт – это единица мощности, обычно определяемая либо как вольт-ампер, либо как джоули энергии в секунду. Кельвин – это абсолютная единица измерения температуры, где нулевой кельвин – это абсолютный ноль.

Материалы с хорошей теплопроводностью, например, некоторые металлы, быстро передают большое количество тепла. Например, медное дно кастрюли быстро нагревается и рассеивает это тепло по остальной части кастрюли. Плохие теплопроводники медленно переносят тепло, что может быть полезно для строительных материалов.

Теплопроводность некоторых металлов

Металлы содержат электроны, которые в первую очередь ответственны за отвод тепла. Самые высокие значения теплопроводности имеют самые чистые металлы в отожженном состоянии.Металлы, которые обычно встречаются при низкотемпературных работах, включают нержавеющую сталь, углеродистую сталь и алюминий.
В некоторых металлах теплопроводность в значительной степени зависит от чистоты и состояния металла. Для криогенных (холодопроизводство) применений используются медь и алюминий, где требуется хорошая теплопроводность. Нержавеющая сталь используется там, где подходит относительно низкая теплопроводность. Это применимо к инфраструктуре для таких вещей, как элементы каркаса.

Электропроводность алюминия

Чистый алюминий имеет теплопроводность около 235 Вт на кельвин на метр. Алюминиевые сплавы, как правило, имеют гораздо более низкую проводимость. Однако он редко бывает таким низким, как железо и сталь. Алюминий часто используется в электронных радиаторах из-за хорошей теплопроводности металла.

Электропроводность в углеродистой стали

Теплопроводность углеродистой стали намного ниже, чем у алюминия. Его теплопроводность составляет около 45 Вт на кельвин на метр.Этот материал – хороший и экономичный выбор для строительных элементов конструкции.

Электропроводность в нержавеющей стали

Нержавеющая сталь

имеет даже более низкую проводимость, чем углеродистая сталь, около 15 Вт на кельвин на метр. Нержавеющая сталь – идеальный материал для конструкций в агрессивных средах или для конструкций из конструкционной стали, подвергающейся воздействию архитектурных сооружений (AESS).

Преимущества нержавеющей стали

Материалы с низкой теплопроводностью препятствуют передаче тепла.Это может привести к повышению энергоэффективности и стабильности материала. Низкая теплопроводность нержавеющей стали делает ее хорошим материалом для фасадов зданий, стеклянных конструкций и систем навесных стен. Нержавеющая сталь также остается стабильной при контакте с теплом, например, во время производственного процесса или в пищевом оборудовании, таком как печи и конвейеры.

Создание профилей для ваших нужд

Stainless Structurals – мировой лидер в производстве профилей из нержавеющей стали и нестандартных профилей, включая профили с острыми углами.Мы используем различные производственные технологии, чтобы предоставить нашим клиентам компоненты высочайшего качества для самых разных областей применения.

Теплопроводность плохая и хорошая: Какие материалы и вещества имеют хорошую теплопроводность, а какие плохую??? Помогите

Теплопроводность

Теплопроводность. Просто о сложном. – Блоги Mastergrad

Теплопроводность – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

Опыт 1

Опыт 2. Исследование теплопроводности жидкостей на примере воды

Опыт 3. Исследование теплопроводности газов

Выводы и их обсуждение

Применение теплопроводности

Теплопроводность на кухне

Отопительная система

Теплопроводность для тепла

Теплолечение

Теплопроводность в бане

Интересные факты о теплопроводности

Тепло ли колючим зверям в иголках?

Полипропилен

Какой материал имеет самую высокую теплопроводность?

Из чего изготавливают сваи при строительстве зданий в регионах с вечной мерзлотой?

«Огнеупорный шарик»

Теплопроводность разных материалов

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

Теплопроводность. Просто о сложном.: Новости и статьи: Строительство и технологии: Разумная Недвижимость

Хорошая теплопроводность – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Хорошая теплопроводность

– Почему стекло хорошо проводит тепло?

Сеть обмена стеков

Важность хороших и плохих проводников тепла

Определите теплопроводность плохого проводника методами LEE и CHORLTON.

Аннотация

Введение:

Теория:

Аппарат:

Экспериментальные данные:

Таблица для определения временной записи температуры A&B

Таблица: временная запись температуры A при его охлаждении

Расчет:

Процент ошибки:

Обсуждение:

Вывод:

Ссылки:

Теплопроводность металлов: какой металл является лучшим проводником тепла? | Научный проект

Наука о теплопередаче: что такое проводимость?

Как это:

Проводит ли стекло тепло? – Techiescientist

Атомная структура стекла

Изолирует ли стекло тепло?

Стекло проводит тепло лучше, чем металл?

Почему стекло плохо проводит тепло?

Как тепло влияет на стекло?

Теплопроводность стекла

Насколько горячим может стать стекло, прежде чем оно потрескается?

Можно ли расплавить стекло с помощью теплового пистолета?

Какое стекло можно нагревать?

При какой температуре плавится стекло?

Можно ли налить горячую воду в стакан?

Стекло сохраняет тепло?

Заключение

Сравнение теплопроводности нержавеющей стали с другими металлами

Теплопроводность некоторых металлов

Электропроводность алюминия

Электропроводность в углеродистой стали

Электропроводность в нержавеющей стали

Преимущества нержавеющей стали

Создание профилей для ваших нужд

Добавить комментарий Отменить ответ