Тест по физике Теплопроводность 8 класс
Тест по физике Теплопроводность для учащихся 8 класса. Тест состоит из 8 вопросов и предназначен для проверки знаний к главе Тепловые явления.
1. Теплопроводность — это
1) явление изменения внутренней энергии тел
2) явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их контакте
3) распространение внутренней энергии по телу
4) нагревание одних тел и охлаждение других при их взаимодействии
2. Какие твердые тела обладают хорошей теплопроводностью?
1) Пластмассовые
2) Деревянные
3) Резиновые
4) Металлические
3. Какие вещества из названных здесь обладают плохой теплопроводностью?
1) Шерсть и бумага
2) Латунь и шерсть
3) Сталь и бумага
4) Цинк и медь
4. Во что лучше всего завернуть кастрюлю, чтобы сохранить ее содержимое горячим?
1) Газету
2) Пуховое одеяло
3) Фольгу
5.
В каком состоянии — твердом, жидком, газообразном — вещество обладает наибольшей теплопроводностью?
1) Жидком
2) Твердом
3) Газообразном
6. Какое из этих трех тел сможет при контакте с двумя другими увеличить их внутреннюю энергию благодаря теплопроводности?
1) № 1
2) № 2
3) № 3
7. При теплопроводности внутренняя энергия переносится в теле от нагретой его части к холодной путем
1) перемещения быстро движущихся молекул из нагретой части в холодную часть
2) обмена энергии быстрых молекул на энергию медленных молекул
3) такого взаимодействия молекул тела, при котором энергия быстро движущихся молекул передается более медленным
8. В какой среде не может быть теплопроводности: в пустоте (№ 1), газе (№ 2), жидкости (№ 3), твердом теле (№ 4)?
1) № 1
2) № 2
3) № 3
4) № 4
Ответы на тест по физике Теплопроводность
1-2, 2-4, 3-1, 4-2, 5-2, 6-3, 7-3, 8-1
Тест.
Теплопроводность Будьте внимательны! У Вас есть 10 минут на прохождение теста. Система оценивания – 5 балльная. Разбалловка теста – 3,4,5 баллов, в зависимости от сложности вопроса. Порядок заданий и вариантов ответов в тесте случайный. С допущенными ошибками и верными ответами можно будет ознакомиться после прохождения теста. Удачи!Список вопросов теста
Вопрос 1
У различных веществ теплопроводность .
..Варианты ответов
- различная.
- одинаковая.
- зависит от температуры.
- то есть, то её нет.
Вопрос 2
Процесс переноса теплоты от более нагретых тел или частей тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц без переноса вещества, называется.
.. Восстановите пропущенное слово в начальной форме.
Вопрос 3
Варианты ответов
- стекло
- дерево
- сталь
- медь
- снег
Вопрос 4
Материалы, слабопроводящие теплоту, называются .
.. Восстановите пропущенное слово в нужной форме.
Вопрос 5
Варианты ответов
- да, но очень медленно.
- нет.
- да, и этот процесс занимает минимум времени.
- всё зависит от состояния, в котором находится газ
Вопрос 6
Укажите правдивость высказываний.
Варианты ответов
- Шуба греет человека.
- Много снега – мало хлеба.
- Шуба не греет, а сохраняет тепло.
Вопрос 7
Какие тела – твердые, жидкие или газообразные – обладают лучшей теплопроводностью?
Варианты ответов
- твёрдые
- жидкие
- газообразные
- теплопроводность не зависит от агрегатного состояния вещества
Вопрос 8
Внутренняя энергия кастрюли и воды при этом …Варианты ответов
- не изменяется
- увеличивается, вследствие совершения работы
- увеличивается, вследствие теплопередачи и совершения работы
- увеличивается, вследствие теплопередачи
Вопрос 9
Стержень с одного конца нагревают в пламени свечи.
Выберите верное утверждение:
Варианты ответов
- происходит передача потенциальной энергии от одного конца стержня к другому
- происходит передача внутренней энергии от одного конца стержня к другому
- происходит перемещение частиц от одного конца стержня к другому
- ничего не происходит
Вопрос 10
В каком чайнике вода нагреется быстрее: в новом или старом, на стенках которого имеется накипь?
Варианты ответов
- в старом
- в новом
- вода нагреется одновременно
- для ответа на вопрос недостаточно данных
Тест с ответами: “Теплопроводность” | Образовательный портал
1.
Теплопроводность:
а) явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их контакте +
б) явление изменения внутренней энергии тел
в) распространение внутренней энергии по телу
2. Какие твердые тела обладают хорошей теплопроводностью:
а) деревянные
б) металлические +
в) пластмассовые
3. Какое вещество из названных обладает плохой теплопроводностью:
а) латунь
б) сталь
в) шерсть +
4. Какое вещество из названных обладает плохой теплопроводностью:
а) бумага +
б) цинк
в) сталь
5. Во что лучше всего завернуть кастрюлю, чтобы сохранить ее содержимое горячим:
а) полотенце
б) фольгу
в) пуховое одеяло +
6. В каком состоянии – твердом, жидком, газообразном – вещество обладает наибольшей теплопроводностью:
а) газообразном
б) твердом +
в) жидком
7. При теплопроводности внутренняя энергия переносится в теле от нагретой его части к холодной путем:
а) обмена энергии быстрых молекул на энергию медленных молекул
б) перемещения быстро движущихся молекул из нагретой части в холодную часть
в) такого взаимодействия молекул тела, при котором энергия быстро движущихся молекул передается более медленным +
8.
В какой среде не может быть теплопроводности: в пустоте (№ 1), газе (№ 2), жидкости (№ 3), твердом теле (№ 4):
а) № 1 +
б) № 3
в) № 2, № 4
9. Как изменится внутренняя энергия нагретого тела при опускании его в холодную воду:
а) увеличится
б) не изменится
в) уменьшится +
10. Железная и медная детали имеют одинаковую массу и температуру. Их опустили в холодную воду. Какая из них охладится быстрее:
а) железная
б) медная +
в) одновременно
11. Каким образом будет происходить теплообмен, если кипяток из стакана вылить в ведро с холодной водой:
а) кипяток отдаст часть своей энергии холодной воде +
б) холодная вода отдаст часть своей энергии кипятку
в) кипяток получит часть энергии от холодной воды
12. В медный и деревянный сосуды налили жидкость. Какой из сосудов быстрее примет температуру налитой жидкости:
а) одновременно
б) медный +
в) деревянный
13. Чай одинаковой температуры пьют из фарфоровой и металлической кружки.
Чай из какой кружки сильнее обожжёт вам губы:
а) из металлической +
б) одинаково
в) из фарфоровой
14. При одинаковой температуре гранита и кирпича гранит на ощупь холоднее кирпича. Какой из материалов обладает лучшей теплопроводностью:
а) кирпич
б) теплопроводность одинакова
в) гранит +
15. Радиаторы центрального отопления обычно устанавливают:
а) внизу +
б) вверху
в) где угодно
16. В промышленных холодильниках воздух охлаждается с помощью труб, по которым течёт охлаждённая жидкость. Где нужно расположить эти трубы:
а) внизу
б) вверху +
в) где угодно
17. В печах с высокими или низкими трубами тяга лучше:
а) без разницы
б) с низкими
в) с высокими +
18. В каком платье летом более жарко: в белом или тёмном:
а) нет разницы
б) в тёмном +
в) в белом
19. На каком способе теплопередачи основано водяное отопление:
а) теплопроводности
б) излучении
в) конвекции +
20.
Какие вещества имеют наибольшую теплопроводность:
а) бумага
б) серебро +
в) солома
21. Тепловым движением можно считать:
а) беспорядочное движение всех частиц +
б) движение одной молекулы воды
в) движение нагретого тела
22. Процесс излучения энергии более интенсивно осуществляется у тел:
а) имеющих более низкую температуру
б) имеющих более высокую температуру +
в) имеющих гладкую поверхность
23. Количеством теплоты называют ту часть внутренней энергии, которую:
а) имеет тело
б) тело получает от другого тела при теплопередаче
в) тело получает или теряет при теплопередаче +
24. Как надо понимать, что удельная теплоемкость цинка равна 380 Дж/ кг*°C :
а) цинк массой 1 кг на 380°C требуется 1 Дж
б) цинк массой 1 кг на 1°C требуется 380 Дж
в) цинк массой 380 кг на 1°C требуется 1 Дж
25. Воде, спирту, керосину и растительному маслу сообщили одинаковое количество теплоты. Какая из жидкостей нагреется на большее количество градусов? Массы жидкостей одинаковы:
а) вода
б) керосин
в) растительное масло +
26.
При нагревании тел колебания молекул:
а) не изменяется
б) увеличивается +
в) уменьшается
27. В Земле на глубине 100 км температура 1000°C. Какой из металлов цинк, олово или железо находится там в нерасплавленном состоянии:
а) железо +
б) цинк
в) олово
28. Испарение:
а) переход молекул из пара в жидкость
б) переход молекул в пар с поверхности и изнутри жидкости
в) переход молекул из жидкости в пар +
29. Какое из перечисленных веществ можно считать проводником электрического заряда:
а) железо +
б) стекло
в) пластмасса
30. Какое из перечисленных веществ можно считать проводником электрического заряда:
а) пластмасса
б) раствор соли +
в) стекло
Тест по физике на тему “Теплопроводность”(8 класс)
Тест по теме «Теплопроводность»
Стержень с одного конца нагревают в пламени свечи. Выберите верное утверждение:
а)переходит передача потенциальной энергии от одного конца стержня к другому;
б)переходит передача внутренней энергии от одного конца стержня к другому;
в) происходит перемещение частиц от одного конца стержня к другому.
Какие вещества обладают плохой теплопроводностью?
а)бумага, б)алюминий, в)дерево, г)медь.
Почему газы обладают плохой теплопроводностью?
а)расстояние между молекулами газа намного больше, чем в жидкостях и твёрдых телах;
б) скорость движения молекул газа меньше, чем в жидкостях и твёрдых телах;
в) внутренняя энергия газов меньше, чем жидкостей и твёрдых тел.
В каком чайнике вода скорее нагреется: в новом или в старом, на стенках которого имеется накипь?
а) в новом, б) в старом, в) вода нагреется одновременно.
В какой обуви больше мёрзнуть ноги зимой?
а) в просторной, б) в тесной, в) не имеет значения.
Тест по теме «Теплопроводность»
1.
Стержень с одного конца нагревают в пламени свечи. Выберите верное утверждение:
а)переходит передача потенциальной энергии от одного конца стержня к другому;
б)переходит передача внутренней энергии от одного конца стержня к другому;
в) происходит перемещение частиц от одного конца стержня к другому.
2. Какие вещества обладают плохой теплопроводностью?
а)бумага, б)алюминий, в)дерево, г)медь.
3. Почему газы обладают плохой теплопроводностью?
а)расстояние между молекулами газа намного больше, чем в жидкостях и твёрдых телах;
б) скорость движения молекул газа меньше, чем в жидкостях и твёрдых телах;
в) внутренняя энергия газов меньше, чем жидкостей и твёрдых тел.
4. В каком чайнике вода скорее нагреется: в новом или в старом, на стенках которого имеется накипь?
а) в новом, б) в старом, в) вода нагреется одновременно.
5. В какой обуви больше мёрзнуть ноги зимой?
а) в просторной, б) в тесной, в) не имеет значения.
Теплопроводность 8 класс с ответами
Тесты по физике 8 класс. Тема: “Теплопроводность”
Правильный вариант ответа отмечен знаком +
1. Теплопроводность может присутствовать во многих средах. Но какая из них не может передавать тепло?
+ пустое пространство, полный вакуум.
– газообразная среда.
– жидкостная среда.
– твердая среда (твердое тело).
2. При теплопроводности тело распределяет свою внутреннюю энергию от нагретой части к холодной путем …
– воздействия внешних сил, которые притягивают быстрые молекулы к статичным.
– перемещения быстрых молекул в холодную часть, а молекул статичных в горячую.
– обмена энергий быстрых молекул на энергию статичных.
+ такого взаимодействия молекул тела, при котором энергия быстро движущихся молекул передается более медленным.
3. Если металлический прут опустить одним концом в кипящую воду, то что произойдет с изделием?
– Конец металлического прута сильно нагреется, а потом покраснеет.
– Конец металлического прута останется нагретым до состояния комнатной температуры.
+ Прут будет сильно нагреваться с обоих своих концов.
– Прут нагреется только с конца, который не опущен в воду.
4. Что происходит при сильном нагревании какого-либо тела?
– На него перестает действовать сила трения, а скорость молекул внутри начинает уменьшаться.
– На него перестает оказываться атмосферное давление, а скорость молекул внутри начинает увеличиваться.
– Его поверхность сильно нагревается, а скорость молекул внутри уменьшается.
+ Его поверхность сильно нагревается, а скорость молекул внутри увеличивается.
5. Если взять деревянную палку, а потом опустить один ее конце в костер, то дерево не будет нагреваться равномерно.
Это говорит о том, что…
+ У дерева плохая теплопроводность.
– У дерева хорошая теплопроводность.
– У дерева молекулы не имеют достаточного запаса кинетической энергии.
– У дерева нет свободных электронов, которые могли бы ускорить процесс нагревания.
6. Внизу перечислены несколько изделий из разных материалов. У какого из них самая высокая теплопроводность?
– Деревянные ложки, которые покрыты лаком.
+ Металлические ножницы, которые покрыты слоем цинка.
– Стеклянная елочная игрушка, которая покрыта сверху побелкой.
– Резиновый футбольный мячик, который покрыт сверху краской.
7. Явление теплопроводности может протекать во многих средах. Но может ли присутствовать теплопроводность в пространстве, где нет частиц?
+ В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.
– В пространстве, где нет частиц, теплопроводность может осуществляться частично.
– В пространстве, где нет частиц, теплопроводность зависит от давления.
– В пространстве, где нет частиц, теплопроводность может осуществляться так же, как и в веществе.
8. Почему газы обладают плохой теплопроводностью?
+ расстояние между молекулами газа намного больше, чем в жидкостях и твёрдых телах;
– скорость движения молекул газа меньше, чем в жидкостях и твёрдых телах;
– внутренняя энергия газов меньше, чем жидкостей и твёрдых тел.
– кинетическая энергия отдельных молекул у газов меньше, чем у жидкостей и у твердых тел.
9. В термосе имеется две основных емкости. Первая предназначена для жидкости, а вторая для того, чтобы сберегать тепло. Между первой и второй емкостью всегда есть небольшой воздушный зазор. Какую функцию он выполняет?
– Зазор нужен для того, чтобы уберечь термос от протечки.
+ Зазор выполняет функцию теплоизолятора, так как воздух плохо проводит тепло, оставляя жидкость горячей.
– Зазор нужен для того, чтобы снизить возможные повреждения термоса, ослабить удар о корпус емкости.
– Зазор выполняет функцию «заряда» для молекул жидкости. Они бьются о стенки и ускоряются, что не дает жидкости остыть.
тест 10. На столе лежат три разных тела разной температуры. Что произойдет, если эти три тела смогут контактировать друг с другом довольно продолжительное время?
– Все три тела приобретут температуру равную самой максимальной.
– Все три тела приобретут температуру равную самой минимальной.
+ Все три тела приобретут температуру, которая установится в результате теплового обмена и будет меньше максимальной и больше минимальной.
– Тело №2 полностью поглотит все тепло тел №1 и №3.
11. В кастрюле находится жидкость достаточно высокой температуры. Во что лучше завернуть емкость, чтобы она дольше и лучше сохраняла тепло, оставаясь горячей?
– В бумажную газету, так как ее молекулы достаточно плотные, не пропускают много тепла.
+ В пуховое одеяло, так как между ворсинками есть воздушная прослойка, которая обладает плохой теплопроводностью.
– В фольгу, так как две металлические оболочки будут обмениваться молекулами, не давая теплу проникнут наружу.
– Полотенце, так как оно сможет образовать воздушную прослойку, которая обладает плохой теплопроводностью.
12. Жидкости могут испаряться благодаря…
– Накопленной внутренней энергии, которая отдается воздуху.
+ Границе между средами, на всей поверхности которой происходит отдача молекул жидкостью.
– Кинетической энергии, которой обладают молекулы воздуха.
– Строению вещества сосуда, в котором они находятся.
13. Испарение жидкостей можно отнести к тепловым явлениям, так как…
+ При увеличении температуры процесс ускоряется.
– При изменении температуры процесс не изменяет своей скорости.
– В процессе есть взаимодействие потенциальной и кинетической энергии молекул.
– Во время протекания процесса выделяется тепло.
14. В сосуды налита холодная, теплая и горячая вода. Из какого сосуда вода испаряется наименее интенсивно?
+ из сосуда с холодной водой.
– из сосуда с теплой водой.
– из сосуда с горячей водой.
– из всех сосудов вода испаряется с одинаковой скоростью.
15. В каких телах — твердых, жидких, газообразных — возможна теплопередача конвекцией?
– В жидких и газообразных телах.
– В газообразных и твердых телах.
– Только в твердых телах.
+ Только в жидких телах.
16. Естественная конвекция наблюдается…
+ в воде, когда ее греют в котелке над костром.
– в бульоне при размешивании в нем соли.
– в воздухе при работе вентилятора.
– в воде, когда от брошенного в нее камня расходятся круги
17. Тело будет интенсивнее излучать энергию, если оно
– имеет высокую плотность.
– имеет большой объем.
– находится в равноускоренном движении.
+ имеет высокую температуру.
18. На столе лежат три шара разного цвета. Один черный, другой серый, а третий белый. Какой из этих шаров быстрее нагреется на солнце?
+ Черный шар.
– Серый шар.
– Белый шар.
– Цвет шаров не влияет на степень нагревания.
19. Какой способ теплопередачи позволяет людям греться у костра?
+ Излучение.
– Теплопроводность.
– Конвекция.
– всеми тремя видами теплопередачи.
тест-20. Если воздушный шар поднимается в верхние слои атмосферы, то есть угроза его повреждения солнечными лучами. Каким образом можно это предотвратить?
– Покрасить шар в более темные тона.
+ Покрасить шар в более светлые тона.
– Изменить материл шара на тот, который имеет большую теплопроводность.
– Накрыть шар пуховым одеялом.
21. Под действием каких сил теплые слои воздуха поднимаются вверх?
– Силы тяжести.
– Силы трения.
– Силы притяжения.
+ Силы Архимеда.
22. На какую полку — самую верхнюю или самую нижнюю — надо поставить банку с вареньем в комнате-кладовке, чтобы оно лучше сохранялось?
– На самую верхнюю
+ На самую нижнюю
– Этот фактор не влияет на сохранность варенья.
– Зависит от материала банки (алюминий или стекло).
Тест Теплопроводность для 8 класса
Тест Теплопроводность для 8 класса с ответами. Тест состоит из 10 заданий.
1. Что произойдет со спицей, если ее поместить в горячую воду?
1) конец спицы, опущенный в горячую воду тоже станет горячим
2) конец спицы, не опущенный в горячую воду тоже станет горячим
3) со спицей ничего не произойдет
2. Выберите правильное утверждение.
1) внутренняя энергия может быть передана от одних тел к другим
2) внутренняя энергия не может быть передана от одних тел к другим
3) внутренняя энергия существует только у тел, нагретых выше температуры 100 градусов Цельсия
3. Выберите верное утверждение.
1) внутренняя энергия может передаваться от одной части тела к другой
2) внутренняя энергия не может передаваться от одной части тела к другой
3) внутренняя энергия у любого тела полностью одинаковая по всему объему
4. Что называют теплопроводностью?
1) явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте
2) явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому без их контакта
3) явление передачи работы от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте
5. Какой вывод можно сделать из опыта поджигания палки на костре?
1) один конец палки загорится, а второй останется холодным, значит дерево имеет плохую теплопроводность
2) один конец палки загорится, а второй останется холодным, значит дерево имеет плохую теплоемкость
3) один конец палки загорится, а второй останется холодным, значит дерево имеет плохую теплоизоляцию
6. Какую теплопроводность имеет стекло?
1) хорошую
2) плохую
3) не имеет теплопроводности
7. Что из перечисленного имеет наибольшую теплопроводность?
1) стекло
2) медь
3) дерево
8. Выберите правильное утверждение.
1) при теплопроводности не происходит переноса вещества от одного конца тела к другому
2) при теплопроводности происходит перенос вещества от одного конца тела к другому
3) при теплопроводности происходит перенос вещества от одного конца тела к другому только при температурах выше 100 градусов Цельсия
9. Что обладает самой низкой теплопроводностью?
1) вакуум
2) лед
3) жидкий азот
10. Выберите правильное утверждение.
1) в пространстве, где нет частиц теплопроводность осуществляться не может
2) в пространстве, где нет частиц теплопроводность может осуществляться частично
3) в пространстве, где нет частиц теплопроводность может осуществляться так же, как и в веществе
Ответы на тест Теплопроводность для 8 класса
1-1
2-1
3-1
4-1
5-1
6-2
7-2
8-1
9-1
10-1
Тест физика 8 класс по теме “Теплопроводность, конвекция, излучение”” | Тест по физике (8 класс):
Теплопроводность
I вариант
1. Теплопроводность — это
- явление изменения внутренней энергии тел
- явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их контакте
- распространение внутренней энергии по телу
- нагревание одних тел и охлаждение других при их взаимодействии
2. Какие вещества из названных здесь обладают плохой теплопроводностью?
- Шерсть и бумага 2) Латунь и шерсть 3) Сталь и бумага 4) Цинк и медь
3. В каком состоянии — твердом, жидком, газообразном — вещество обладает наибольшей теплопроводностью?
- Жидком 2) Твердом 3) Газообразном
4. При теплопроводности внутренняя энергия переносится в теле от нагретой его части к холодной путем
- перемещения быстро движущихся молекул из нагретой части в холодную часть
- обмена энергии быстрых молекул на энергию медленных молекул
- такого взаимодействия молекул тела, при котором энергия быстро движущихся молекул передается более медленным
Конвекция
I вариант
1. В каких телах — твердых, жидких, газообразных — возможна теплопередача конвекцией?
- Твердых 2) Жидких 3) Газообразных 4) Во всех
2. В каких случаях происходит конвекция: на плите закипает чайник (№ 1), в углях костра запекают картофель (№ 2), комната обогревается электронагревателем (№ 3), опущенная в воду ложка стала горячей (№ 4)?
1)№1 2) № 2 3)№3 4) № 4.
3. Почему для возникновения конвекции в жидкости ее надо подогревать снизу?
- Иначе жидкость не прогреется
- Потому что, если нагревать сверху, нагретые верхние слои жидкости, как более легкие, останутся наверху
- Потому что подогревать сверху неудобно
4. Естественная конвекция наблюдается
- в воде, когда ее греют в котелке над костром 2) в бульоне при размешивании в нем соли
3) в воздухе при работе вентилятора 4) в воде, когда от брошенного в нее камня расходятся круги
Излучение
I вариант
1. Каким способом осуществляется теплопередача от Солнца к Земле?
- Теплопроводностью 2) Конвекцией 3) Излучением 4) Всеми этими способами
2. Тело излучает энергию тем интенсивнее, чем
- оно больше 2) больше его плотность 3) быстрее оно движется 4) выше его температура
3. Чтобы поверхность тела, например дирижабля, как можно меньше нагревалась солнцем, ее покрывают краской. Какую краску следует выбрать для этого: черную, синюю, красную, серебристую?
1) Черную 2) Синюю 3) Красную 4) Серебристую
4. В жидкостях и газах теплопередача осуществляется
1) теплопроводностью 2) конвекцией 3) излучением 4) всеми тремя видами теплопередачи
5. Какой способ теплопередачи позволяет людям греться у костра?
- Излучение 2) Теплопроводность 3) Конвекция 4) всеми тремя видами теплопередачи
Теплопроводность
II вариант
1. Какие твердые тела обладают хорошей теплопроводностью?
- Пластмассовые 2) Деревянные 3) Резиновые 4) Металлические
2. Во что лучше всего завернуть кастрюлю, чтобы сохранить ее содержимое горячим?
- Газету 2) Пуховое одеяло 3) Фольгу 4) Полотенце
3. Какое из этих трех тел сможет при контакте с двумя другими увеличить их внутреннюю энергию благодаря теплопроводности?
1)№1 2) №2 3) №3
4. В какой среде не может быть теплопроводности: в пустоте (№ 1), газе (№ 2), жидкости (№ 3), твердом теле (№ 4)?
1) №1 2)№ 2 3)№3 4) №4
Конвекция
II вариант
1. Конвекция — это
- явление циркуляции жидкости или газа
- вид теплопередачи, отличающийся от теплопроводности
- явление нагревания или охлаждения газов и жидкостей
- вид теплопередачи, при которой энергия переносится струями жидкости или газа
2. Под действием какой силы нагретые слои жидкости (газа) поднимаются вверх?
- Силы взаимодействия молекул 2) Своего веса 3) Архимедовой силы 4) Силы упругости
3. На какую полку — самую верхнюю или самую нижнюю — надо поставить банку с вареньем в комнате-кладовке, чтобы оно лучше сохранялось?
- На самую верхнюю 2) На самую нижнюю 3) Все равно
4. В каком случае происходит вынужденная конвекция?
- Согревание помещения электронагревателем с вентилятором
- Нагревание воздуха стоящим на полу баком с кипятком
- Обогревание северных районов Европы Гольфстримом
- Образование прохладного ветерка вблизи водоема
Излучение
II вариант
1. Какие тела излучают энергию?
1) Горячие 2) Теплые 3) Холодные 4) Все тела
2. Эти шары нагреты и имеют одинаковую температуру, но разный цвет: черный, серый, белый. Какой из них остынет быстрее всего?
1)№ 1 2)№ 2 3)№3 4) Шары остынут одновременно
3. В твердых телах энергия передается
- Теплопроводностью 2) конвекцией 3)излучением 4) всеми тремя видами теплопередачи
4. В вакууме энергия передается
- Теплопроводностью 2) конвекцией 3)излучением 4) другим способом
5. Как изменится температура тела, если оно теряет при излучении меньше энергии, чем получает от окружающих тел?
- Его температура не изменится 2) Она повысится 3) Понизится
Сравнение методов измерения теплопроводности – C-Therm Technologies Ltd.
Узнайте цены на лучшие в отрасли приборы для измерения теплопроводности
Ученые и исследователи, ищущие приборы для измерения теплопроводности, должны найти правильный инструмент для измерения материалов в различных физических состояниях, которые часто трудно охарактеризовать. Когда вы запрашиваете расценки у C-Therm, мы предоставим рекомендации по приборам теплопроводности, сконфигурированным специально для вашего применения и отрасли.
Узнать цену
Стационарные методы непрерывно используют источник тепла для материала образца. Они считаются традиционным стандартом в некоторых приложениях, таких как метод защищенной горячей плиты для строительных материалов. Для точности измерений часто требуются большие образцы, тщательная подготовка образцов в соответствии со стандартами ISO и длительное время испытаний. Этот разрушающий метод не работает с жидкостями или материалами с высокой теплопроводностью и требует специально обработанных образцов пластин.
Стационарные методы измерения теплопроводности включают:
- Охраняемая горячая плита (ASTM C177)
- Измеритель теплового потока (ASTM C518)
- Измеритель продольного теплового потока с ограничениями для сравнения (ASTM E1225)
- Метод сравнительного осевого теплового потока (режущий стержень)
Переходные методы включают источник тепла периодически или в импульсном режиме, что значительно сокращает время испытаний (минуты по сравнению с часами). Переходные методы превзошли стационарные методы за последние три десятилетия благодаря своей гибкости с точки зрения короткого времени тестирования, точности и меньшего размера выборки.
Существует четыре распространенных метода измерения теплопроводности при переходных процессах:
- Модифицированный источник переходной плоскости (MTPS): (ASTM D7984)
- Источник переходной плоскости (TPS): (ISO 22007-2 и GB / T 32064)
- Переходный линейный источник (TLS): (ASTM D5334 и D5930)
- Коэффициент диффузии лазерной вспышки: (ASTM E1461)
Получить руководство по выбору метода измерения теплопроводности
Узнайте, какой метод измерения подходит для вашего приложения и материала, загрузив Руководство по выбору метода.
Загрузить сейчас
Что такое испытание на теплопроводность?
Теплопроводность – это фундаментальное свойство материала, связанное с легкостью, с которой тепловая энергия передается через конкретный материал. Материалы, которые легко проводят тепло с небольшим наложенным температурным градиентом, имеют более высокую теплопроводность, чем материалы, которые более устойчивы (с большей изоляцией) к потоку тепла. Точное знание теплопроводности материала важно для прогнозирования теплопередачи за счет теплопроводности.
Теплопроводность – это чистое свойство материала, не зависящее от площади проводимости или толщины материала. ASTM D5470 стандартизирует метод двустороннего, одномерного теплового потока для измерения теплопроводности, так что полученные данные будут отражать только свойства материала безотносительно к конкретному используемому испытательному оборудованию.
ASTM D5470 рассматривает теплопроводность «тонких» материалов, которые часто называют «термоинтерфейсными материалами». «Тонкие» материалы – это примерно те материалы, которые имеют толщину менее 1-2 см.Этот метод определяет теплопроводность как отношение теплового потока к соответствующему градиенту температуры в условиях одномерной теплопроводности. Это измерение можно представить как теплопроводность между двумя параллельными изотермическими поверхностями площадью A при температурах T H и T C , разделенных слоем испытуемого материала толщиной X с мощностью в установившемся режиме Q . Теплопроводность k , таким образом, определяется как
.k = Q * X / ((T H – T C ) * A)
Самыми популярными единицами измерения теплопроводности являются ватт / метр Кельвина (Вт / мК).Термическое сопротивление просто определяется как величина, обратная теплопроводности. Альтернативное выражение для k может быть получено с использованием термического сопротивления R образца материала между параллельными горячей и холодной поверхностями, определяемого:
R = (T H – T C ) / Q
Объединение этих значений дает более простую форму определения теплопроводности:
k = X / (R * A)
Часто материалы для термоинтерфейса поставляются в виде листов номинальной толщины, где спецификации теплопроводности для материала представлены в форме RA , а не k .Для этих ситуаций
RA = X / k
Теплопроводность – это свойство материала, которое не зависит от какого-либо конкретного применения, поскольку в идеале свойства материала не зависят от применения. Когда конкретный материал реализуется в качестве термоинтерфейса в приложении для электронной упаковки, влияние материала на общие тепловые характеристики собранного корпуса зависит от многих технических деталей, только одна из которых – проводимость интерфейсного материала.Такие вопросы, как геометрия конструкции, поверхностные контактные сопротивления и тепловое сопротивление других элементов в сборке, имеют решающее значение при оценке общих тепловых характеристик любого конкретного приложения для упаковки электроники. С этой целью программа Analysis Tech Semiconductor Thermal Testing может определить общее тепловое сопротивление упакованного полупроводникового устройства в зависимости от типа используемого материала термоинтерфейса.
HC-10 Тестер теплопроводности | ЭКО Инструменты
HC-10 – портативный тестер теплопроводности для быстрой проверки свойств изоляционных материалов.Поскольку общее время измерения составляет всего 60 секунд, HC-10 является идеальным решением для быстрой проверки тепловых характеристик различных материалов. Система состоит из одного зонда, который измеряет с верхней стороны и может использоваться с различными материалами, такими как VIP, резина, керамика, стекло и металлы.
HC-10 основан на том же принципе, что и HC-121; для проверки характеристик материалов (хорошие / плохие) путем измерения теплопроводности с помощью потери тепла на поверхности.Этот метод измерения занимает очень короткое время по сравнению с традиционными методами и имеет большое преимущество, поскольку только верхний …
HC-10 – портативный тестер теплопроводности для быстрой проверки свойств изоляционных материалов. Поскольку общее время измерения составляет всего 60 секунд, HC-10 является идеальным решением для быстрой проверки тепловых характеристик различных материалов. Система состоит из одного зонда, который измеряет с верхней стороны и может использоваться с различными материалами, такими как VIP, резина, керамика, стекло и металлы.
HC-10 основан на том же принципе, что и HC-121; для проверки характеристик материалов (хорошие / плохие) путем измерения теплопроводности с помощью потери тепла на поверхности. Этот метод измерения занимает очень короткое время по сравнению с традиционными методами и имеет большое преимущество, поскольку для оценки материалов необходимо измерять только верхнюю сторону. HC10 имеет комбинированный источник тепла и детектор, известный как сенсорный зонд, который пропорционально измеряет потери тепла через детектор и изолирующий материал.В большинстве распространенных решений последовательность испытаний для измерения теплопроводности 1 образца занимает более 1 часа, для HC10 требуется всего 1 минута, что значительно сокращает время производства VIP.
HC-10 – портативный тестер теплопроводности, который можно использовать для образцов VIP и других однородных твердых образцов (например, резины, пластика, керамики, порошка, стекла, металлов и т. Д.). Режим оценки (хорошо или плохо) отображается экранным дисплеем и светодиодным индикатором (класс A, B или C).В HC10 можно сохранить до 99 измерений для дальнейшей оценки. Для комплексной оценки данных и управления ими можно подключить ПК к HC-10 через USB (программное обеспечение EKO в комплекте).
HC-10 – оптимальное портативное решение для проверки теплопроводности на месте образцов VIP, а также других однородных твердых образцов. Он подходит для широкого спектра применений теплопроводности, включая обеспечение качества, производство VIP, аттестацию материалов, исследования и разработки материалов и т. Д.
Поскольку HC-10 может выполнять только относительные измерения, измерительный зонд должен быть откалиброван заказчиком с использованием встроенной процедуры калибровки. В случае образца VIP, пользователь должен подготовить 3 или 4 различных образца теплопроводности с одинаковой структурой материала для калибровки. В случае других однородных образцов требуются 3 или 4 различных стандартных образца. Стандартные образцы стекла, акрила, пенополистирола будут включены в комплект HC-10.
Экспериментальная установка для определения теплопроводности
В этой статье вы можете узнать больше об экспериментальном определении теплопроводности материалов с использованием пара и льда.
Теплопроводность
Теплопроводность – это показатель того, насколько хорошо или плохо материал проводит тепло. Коэффициент теплопроводности λ описывает взаимосвязь между температурным градиентом ΔT на расстоянии Δx и результирующей скоростью теплового потока Q * через область A:
\ begin {align}
& \ boxed {\ dot Q = \ lambda \ cdot A \ cdot \ frac {\ Delta T} {\ Delta x}} ~~~~~ \ text {and} ~~~~~ [\ lambda] = \ frac {\ text {W}} {\ text {m} \ cdot \ text {K}} ~~~~~ \ text {теплопроводность} \\ [5px]
\ end {align}
Подробную информацию об этом уравнении, известном также как закон Фурье, можно найти в статье о теплопроводности.В этой статье мы сосредоточимся только на экспериментальном определении теплопроводности, которое основано на приведенном выше уравнении:
\ begin {align}
\ label {a}
& \ boxed {\ lambda = \ frac {\ dot Q \ cdot \ Delta x} {\ Delta T \ cdot A}}
\ end {align}
Для определения теплопроводности λ материала толщиной Δx и площадью A сначала необходимо применить разность температур ΔT и определить итоговую скорость теплового потока Q *.
Принцип измерения
Далее будет представлен относительно простой эксперимент, с помощью которого можно определить теплопроводность образца материала.
Анимация: Экспериментальная установка для измерения теплопроводностиДля этого используется пластинчатый образец, для материала которого необходимо определить теплопроводность. В показанном случае это металлическая пластина. Эта металлическая пластина имеет толщину Δx = 10 мм и нагревается с одной стороны и охлаждается с другой. На рисунках ниже показана экспериментальная установка.
Рисунок: Экспериментальная установка для измерения теплопроводности Рисунок: Испытательная установка для экспериментального определения теплопроводности с паровой камерой и ледяным блокомНагрев осуществляется горячим паром, который создает температуру точно 100 ° C при конденсации на пластине.Для регулирования температуры холодной стороны используется ледяной блок, который создает на пластине температуру ровно 0 ° C во время таяния. Это приводит к перепаду температуры ΔT = 100 ° C по толщине пластины.
Рисунок: Температурный градиент в образцеСкорость теплового потока определяется количеством талой воды. Для этого талую воду в течение определенного времени собирают и взвешивают. Используя удельную теплоту плавления льда q f = 334 кДж / кг и массу талой воды m за время Δt, скорость теплового потока Q * через пластину для образца определяется следующим образом:
\ begin {align}
& \ dot Q = \ frac {Q} {\ Delta t} = \ frac {q_s \ cdot m} {\ Delta t}
\ end {align}
Если, например, лед массой m = 50 г тает за время Δt = 17 с, то согласно верхней формуле получается расход тепла Q * = 982 Дж / с.
Однако отсчет времени и сбор талой воды не следует начинать сразу после того, как ледяной блок был помещен на образец. Прежде всего, необходимо установить устойчивое состояние, то есть вы должны подождать некоторое время, пока температура в материале больше не изменится и не будет установлен температурный градиент, который будет постоянным во времени. Теплопроводность относится только к таким установившимся состояниям , где скорость теплового потока постоянна во времени. Однако изменение температуры, пока образец все еще нагревается, описывается так называемой температуропроводностью (хотя обе величины связаны вместе).Это распространение температуры представляет собой так называемое нестационарное состояние , в котором скорость теплового потока не постоянна во времени. В приведенном ниже моделировании установившееся состояние достигается примерно через 10 секунд.
Анимация: Распределение температуры в образце (двумерный тепловой поток)В качестве дополнительной величины для расчета теплопроводности также требуется площадь A, через которую проходит тепловой поток. Это соответствует контактной поверхности ледяной глыбы. Примечание. Не всю поверхность пластины можно использовать в качестве основы, поскольку тепловой поток, необходимый для таяния ледяной глыбы, проходит только через область, где находится ледяная глыба.Тепловые потоки за пределами этой области, которые считаются одномерными, передаются воздуху и не учитываются в процессе плавления (подробнее об этом позже).
Рис.: Тепловой поток, соответствующий таянию ледяной глыбыС диаметром ледяной глыбы, например 5 см, получается площадь A = 0,00196 м².
Теперь, когда все соответствующие параметры определены (толщина образца, перепад температуры, площадь и скорость теплового потока), теплопроводность используемого образца материала может быть окончательно определена в соответствии с уравнением (\ ref {a}).С этими данными значениями получается теплопроводность λ = 50 Вт / (м⋅К).
\ begin {align}
& \ lambda = \ frac {\ dot Q \ cdot \ Delta x} {\ Delta T \ cdot A} = \ frac {982 \ frac {\ text {J}} {\ text {s }} \ cdot 0,01 \ text {m}} {100 \ text {K} \ cdot 0,00196 \ text {m²}} = 50 \ frac {\ text {W}} {\ text {m} \ cdot \ text {K }}
\ end {align}
Минусы этой экспериментальной установки
Нет чистой теплопроводности
При экспериментальном определении теплопроводности следует отметить, что теплопроводность по определению относится только к передаче тепла за счет теплопроводности, а не конвекции или излучения! В случае материалов, содержащих газы (например,грамм. автоклавный газобетон), однако тепловой конвекции в газовых порах избежать невозможно. Тепловое излучение также может проникать в материал при определенных обстоятельствах. Эти механизмы теплопередачи (непреднамеренно) учитываются при экспериментальном определении теплопроводности. Однако влияние теплового излучения можно свести к минимуму, если образец будет как можно более толстым, чтобы излучение почти не проникало в образец. Однако у этого есть еще один недостаток, как будет показано ниже.
Нет одномерного теплового потока
Еще одним недостатком описанного эксперимента является то, что во время проведения эксперимента нет одномерного теплового потока через материал, как того требует закон Фурье в макроскопическом масштабе. Тепло, так сказать, не течет прямо через образец, а попадает в зону теплопроводности (зону измерения) сбоку. Таким образом, тепловой поток основан на большей площади поверхности на горячей нижней стороне образца, чем на верхней стороне, где находится ледяной блок (см. Рисунок ниже).Этот эффект двумерного теплового потока оказывает меньшее влияние на результат, чем тоньше материал образца по сравнению с поверхностью. Однако при этом усиливается влияние теплового излучения, так как оно проникает в тонкие образцы сильнее, чем толстые.
На рисунке ниже показано упрощенное моделирование распределения температуры и, следовательно, теплового потока. Моделирование проводилось с постоянной температурой внизу пластины и постоянной температурой вверху.Предполагалось, что температура по направлению к ледяной глыбе и к окружающей среде резко ограничена. Моделирование показывает формирование двумерного теплового потока, как это происходит в действительности. Для сравнения, на рисунке также показан одномерный тепловой поток, поскольку он фактически необходим для выполнения закона Фурье.
Рисунок: Распределение температуры в образце (двумерный тепловой поток)Температурная зависимость теплопроводности
Еще одним недостатком описанного метода является регулировка температур.Строго говоря, теплопроводность не является постоянной величиной материала, а зависит от температуры. Таким образом, этот метод измеряет только среднюю теплопроводность в диапазоне от 0 ° C до 100 ° C. Более детальное исследование теплопроводности как функции температуры на такой экспериментальной установке невозможно. Температура фиксирована при использовании пара и льда и не может быть изменена.
Создание одномерных тепловых потоков
Для того, чтобы определение теплопроводности в соответствии с уравнением (\ ref {a}) было вообще достоверным, необходимо обеспечить одномерный тепловой поток.Это может быть достигнуто, например, путем регулирования температуры за пределами фактической зоны теплопроводности (зоны измерения). Температура выбирается идентично температуре охлаждаемой стороны. Поэтому пластина для образцов вокруг ледяной глыбы также нагревается до 0 ° C.
Рисунок: Распределение температуры в образце при использовании защиты для создания одномерного теплового потокаКонечно, ледяное кольцо здесь не может быть использовано, потому что оно также расплавится и, таким образом, будет учтено при расчете теплопроводности. .Это только увеличило бы первоначальный ледяной блок. Двумерные тепловые потоки на краях зоны теплопроводности остались бы. Однако вокруг ледяной глыбы можно было разместить металлическое кольцо и охладить его до температуры 0 ° C. Таким образом, двумерный тепловой поток будет смещен ближе к металлическому кольцу и обеспечит почти одномерный тепловой поток в пределах реальной зоны измерения.
Анимация: Распределение температуры в образце при использовании ограждения для создания одномерного теплового потокаТакое кольцо с регулируемой температурой, которое направляет тепловой поток в одномерном направлении, также известно как защитное кольцо ( щиток для краткости).Этот принцип управляемого теплового потока используется, например, в так называемом методе защищенной горячей плиты (GHP), который более подробно описан в связанной статье.
Измерения теплопроводности согласно ISO 22007: 2
Причина
В RISE мы предлагаем измерить теплопроводность и удельную теплоемкость по методу TPS. Метод TPS можно использовать для измерения теплопроводности твердых тел, вязких жидкостей, гелей и порошков при температурах от -50 ° C до 600 ° C.Измерения TPS обычно выполняются с двумя образцами для испытаний из одного и того же материала, также возможно изготовление так называемых односторонних образцов, когда требуется только один образец. Датчик, который функционирует как нагревательный элемент и датчик температуры, состоит из спирали, электрическое сопротивление которой в зависимости от температуры известно. Датчик зажимается между образцами для испытаний, и для обеспечения как можно более хорошего контакта между датчиком и телом для испытаний к образцу для испытаний прилагается давление.Во время тестирования датчик нагревается с известным эффектом с течением времени, и реакция материала образца измеряется путем измерения и анализа изменения температуры датчика с течением времени.
Размер образцов варьируется в зависимости от типа выполняемого измерения, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации. Однако важно, чтобы одна сторона каждого образца была плоской и имела хорошую отделку поверхности, поскольку полости могут повлиять на результат.
Мы также предлагаем более простые измерения твердых тел и порошков с помощью метода «переходного линейного источника» (TLS).TLS можно использовать при температуре от 0 ° C до 100 ° C, этот метод проще и быстрее выполнять. В методе TLS в качестве датчика используется «игла» длиной 200 мм. Вся игла должна быть покрыта материалом и иметь образец размером не менее 50 мм во всех направлениях, что ограничивает минимальный размер образца диаметром 100 мм и высотой 200 мм. TLS отлично подходит для измерений на порошке / песке, и мы можем упаковать и проверить соотношение воды в соответствии с ним. У нас нет аккредитации на измерения TLS.
Если теплопроводность необходима для расчетов, моделирования или для удовлетворения требований, хорошо подходят измерения как TPS, так и TLS, поскольку они обладают высокой точностью и хорошей воспроизводимостью.
Метод
RISE аккредитован для измерения теплопроводности в соответствии с ISO-220071-2, Определение теплопроводности и температуропроводности – Часть 2: Метод источника тепла с переходной плоскостью (горячий диск)
Метод предназначен для полимерных материалов, но он позволяет измерять большинство твердых и высоковязких материалов, а также порошков.
Поставки
После выполнения измерения доставляется отчет, в котором описывается тест, взаимосвязь теста с текущими параметрами, процедура и результаты.
Измерение теплопроводности Часто задаваемые вопросы (FAQ)
За прошедшие годы мы получили множество вопросов от таких же клиентов, как вы, об измерениях и испытаниях наших материалов для термоинтерфейса. Как они используются? Как определяются измерения? Как лучше всего охарактеризовать производительность?
Итак, мы попросили наших инженеров помочь ответить на эти вопросы. Читайте дальше, чтобы узнать их ответы.
Какой метод испытаний использует компания Parker Chomerics для определения характеристик материала термоинтерфейса (TIM)? Parker Chomerics использует стандартный метод испытаний для определения характеристик TIM согласно ASTM D5470.
ASTM D5470 измеряет термическое сопротивление (сопротивление) плоского образца в форме диска или контролируемый объем жидкого ТИМ между двумя плоскими полированными поверхностями калориметра при контролируемой нагрузке.
Кажущаяся теплопроводность – это расчетное значение, в котором для расчета значения теплопроводности используются термическое сопротивление (сопротивление), измеренное по стандарту ASTM D5470, и толщина образца. На это значение влияет то, насколько эффективно образец контактирует (или «смачивает», если необходимо) поверхности калориметра.
Термическое сопротивление на границе раздела между образцом и зондами называется контактным сопротивлением.Контактное сопротивление добавляет к общему тепловому импедансу (сопротивлению) и может давать более низкие измерения, чем объемная теплопроводность.
Объемная теплопроводность – неотъемлемое свойство любого однородного материала. Чтобы измерить объемную теплопроводность, мы должны вычесть контактное сопротивление из отдельных измерений термического сопротивления ASTM D5470.
Это достигается путем измерения термического импеданса (сопротивления) материала при нескольких толщинах (не менее трех) и построения прямолинейного графика.Пересечение оси y на этом графике представляет собой полное контактное сопротивление, а наклон можно преобразовать в объемную теплопроводность.
Материал может иметь очень высокую собственную объемную теплопроводность, но уступать по характеристикам более мягкому и податливому материалу с более низкой объемной проводимостью. Измерение кажущейся (эффективной) теплопроводности во многих случаях может помочь лучше определить реальные характеристики материала термоинтерфейса.
Как правило, не существует «переходного» поправочного коэффициента или простого уравнения для «преобразования» кажущейся проводимости в объемную. Контактное сопротивление может широко варьироваться в зависимости от материалов термоинтерфейса, и есть также много других факторов, которые необходимо учитывать, включая давление во время испытания, плоскостность и однородность толщины образца, площадь контакта и т. Д.
Как кажущаяся, так и объемная проводимость являются полезными значениями для полного понимания характеристик материала термоинтерфейса и ожидаемого поведения при применении.Полезно рассматривать объемную теплопроводность как максимально достижимый параметр эффективности теплопередачи, в то время как кажущиеся значения теплопроводности могут указывать на то, насколько хорошо материал работает в реальных приложениях, где нельзя игнорировать контактное сопротивление.
Всегда сложно сравнивать значения, так как маловероятно, что заявленные значения из разных источников были получены с использованием одного и того же метода испытаний и параметров.На рынке используется множество инструментов и методов тестирования. Parker Chomerics полагается на ASTM D5470 в отношении точности и надежности.
Селектор должен обязательно учитывать используемый метод тестирования, а также любые параметры, используемые в тесте, которые могут повлиять на результаты (температура, давление и т. Д.). Кроме того, важно знать обо всех сообщаемых «модифицированных» методах. Не зная характера модификаций, можно стать жертвой завышения характеристик продукта.
Parker Chomerics указывает объемную теплопроводность для большинства продуктов TIM в технических паспортах.В технических паспортах продуктов с тонкой связкой (таких как материалы с фазовым переходом и термопаста) будет показано тепловое сопротивление при фиксированном давлении, а не объемная теплопроводность, поскольку это более практично и полезно для проектировщика.
Для испытаний на соответствие между партиями Parker Chomerics измеряет и сохраняет кажущуюся теплопроводность и тепловое сопротивление для каждой производственной партии продукта.
Автором этого блога является Дана Дрю, менеджер по качеству подразделения Parker Chomerics.
Связанное содержание:
Разница между теплопроводностью и тепловым сопротивлением
Вязкость в зависимости от скорости потока – что лучше для материалов с термоинтерфейсом?
Как определить качественные заполнители тепловых зазоров за четыре шага
Измерение теплопроводности небольшого образца изоляции
Исследовательский центр Джона Х. Гленна
Разработана измерительная система для прямого измерения теплопроводности небольшого образца материала с высокой изоляцией.Как здесь используется, (1) «малый» означает наличие размеров порядка двух сантиметров – значительно меньше размеров образцов, для которых были разработаны предшествующие устройства для прямого измерения теплопроводности; и (2) «сильно изолирующий» означает имеющий теплопроводность порядка теплопроводности воздуха.
Этот узел устанавливается в камере с постоянной температурой. Нагреваемые и охлаждаемые диски поддерживаются при температурах ΔT / 2 выше и ΔT / 2 ниже, соответственно, температуры камеры.Теплопроводность образца определяется мощностью нагревателя, необходимой для поддержания разности температур ΔT / 2 нагретого диска. (Примечание: размеры указаны в дюймах.) Сердцем системы является сборка, состоящая из двух медных дисков – один с электрическим обогревом, другой с охлаждением с помощью охлажденной воды. Диски разделены защитным кольцом из прочной термоизоляционной вспененного полиметакриламида. Образец помещается между медными дисками и внутри кольца (см. Рисунок). Согласованные термопары используются для измерения температуры нагреваемых и охлаждаемых дисков.Нагреваемые и охлаждаемые диски прикреплены к дискам из пенопласта большего размера, и практически неподвижный воздух в зазоре между дисками большего размера изолирует стороны образца. Эта область воздушного зазора может быть дополнительно разделена за счет расширения кольца из пеноматериала в область зазора. Вся сборка, как описано выше, слегка зажимается вместе с помощью стержней с нейлоновой резьбой и помещается внутри цилиндрической камеры, в которой температура поддерживается на заданном уровне (обычно 25 ° C).
Электроэнергия, подаваемая на нагретый диск, регулируется для поддержания температуры этого диска на фиксированном значении (например, 35 ° C), которое превышает температуру в камере на фиксированную величину.Точно так же подача охлажденной воды к охлаждаемому диску регулируется для поддержания температуры в этом диске на значении (в данном примере 15 ° C) ниже температуры камеры на такую же фиксированную величину. Моделирование показывает, что результирующая симметрия перепада температур в сочетании с геометрической симметрией устройства служит для обеспечения того, чтобы тепло, уходящее от края нагретого диска, проходило через область воздушного зазора и, по большей части, возвращалось в край охлаждаемого диска.Это также гарантирует, что тепло, выходящее из половины защитного кольца, которое расположено по направлению к нагретому диску, течет к половине защитного кольца, расположенной по направлению к охлаждаемому диску. Это помогает обеспечить одномерный тепловой поток через образец, тем самым сводя к минимуму ошибки измерения. Измеряется усредненная по времени мощность нагревателя, необходимая для поддержания заданной постоянной температуры нагретого диска в установившемся состоянии.
Следующее описание теории работы и расчета теплопроводности по данным измерений несколько упрощено для краткости.Номинальная мощность нагревателя равна
Q = кА Δ T / л + Q L ,
, где к – теплопроводность исследуемого материала образца, A – площадь поперечного сечения образца (условно, площадь круга, ограниченного защитным кольцом), Δ T – заданная разница температур нагреваемого и охлаждаемого дисков, l – толщина образца, а Q L – скорость утечки тепла по всем путям, кроме прямой одномерной теплопроводности через толщину образца.
Моделирование показывает, что сочетание температурной разницы и геометрической симметрии и одномерного теплового потока через образец гарантирует, что мощность рассеяния тепла практически не зависит от материала образца. Следовательно, можно определить значение Q L в зависимости от температуры нагретого диска, охлаждаемого диска и стенок камеры из калибровочных измерений на одном или нескольких образцах с известной теплопроводностью. Моделирование также показывает, что устройство может быть откалибровано с использованием воздуха в качестве эталонного стандартного материала.После этого можно использовать значение Q L , как определено таким образом, для вычисления значений k из измеренных значений Q .
Эта работа была выполнена Робертом Миллером и Марией Кучмарски из Исследовательского центра Гленна.
Запросы, касающиеся прав на коммерческое использование этого изобретения, следует направлять в Исследовательский центр NASA Glenn, Офис инновационного партнерства, Attn: Steve Fedor, Mail Stop 4–8, 21000 Brookpark Road, Cleveland, Ohio 44135.См. LEW-18356-1.
NASA Tech Briefs Magazine
Эта статья впервые появилась в июньском номере журнала NASA Tech Briefs за июнь 2009 года.
Читать статьи в этом выпуске здесь.
Другие статьи из архивов читайте здесь.
ПОДПИСАТЬСЯ
.