Хорошая и плохая теплопроводность – Что такое теплопроводность и теплопередача. Теплопроводность металлов и других материалов.

Хорошая теплопроводность - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Хорошая теплопроводность

Cтраница 3

Графит обладает хорошей теплопроводностью и высокой химической стойкостью; его применяют в качестве конструкционного материала в химическом машиностроении для изготовления теплообменнои аппаратуры. Графитированный пористый материал ПГ-50 с пористостью 47 - 58 % применяется в качестве фильтров для расплавленной серы и ее соединений.  [31]

Детали с хорошей теплопроводностью надежно обеспечивают отвод теплоты, выделяющейся при прохождении тока через р-п переход.  [32]

Металлы обладают хорошей теплопроводностью.  [33]

Графит обладает хорошей теплопроводностью и высокой химической стойкостью; его применяют в качестве конструкционного материала в химическом машиностроении для изготовления теплообменной аппаратуры. Графитированный пористый материал ПГ-50 с пористостью 47 - 58 % применяется в качестве фильтров для расплавленной серы и ее соединений.  [34]

Должна быть обеспечена хорошая теплопроводность. Для этой цели гильза должна сажаться в отверстие цилиндра по плотной посадке.  [35]

Водород благодаря своей хорошей теплопроводности используется для охлаждения различных промышленных агрегатов в тех случаях, когда водяное охлаждение по тем или иным причинам недопустимо, например, в крупных турбогенераторах.  [36]

Этот материал имеет хорошую теплопроводность и его коэффициент расширения близок к коэффициенту расширения ДКДР.  [38]

Поскольку медь обладает хорошей теплопроводностью, одновременно нагреваются и полуцилиндры вкладышей, которые в свою очередь расплавляют поверхности оболочки кабеля и муфты.  [39]

Поскольку медь обладает хорошей теплопроводностью, одновременно нагреваются и полуцилиндры вкладышей, которые, в свою очередь, расплавляют поверхности оболочки кабеля и муфты. Прогрев ведут до тех пор, пока между полуцилиндрами вкладышей не появится расплавленный полиэтилен, тогда вкладыши сдвигают одновременно на 20 - 30 для прогрева зазора между полуцилиндрами. После поворота лепестки вкладышей вновь нагревают паяльной лампой.  [41]

Железная пластинка обладает хорошей теплопроводностью, пропускает электрический ток; облитая кислотой, она выделяет газ - водород. Хрупкое коричневое вещество ( ржавчина) тепло проводит очень плохо, ток не пропускает; облитое кислотой - газ ( водород) не выделяет.  [42]

Для материалов с хорошей теплопроводностью ( металлы, полупроводники) скорость вытягивания может достигать 10 см / ч, а в отдельных случаях и больше.  [43]

Алюминиевые элементы характеризуются хорошей теплопроводностью, долговечны и плотно прилегают к поверхности корпуса или головки.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Примеры теплопередачи в природе, в быту

Тепловая энергия является термином, который мы используем для описания уровня активности молекул в объекте. Повышенная возбужденность, так или иначе, связана с увеличением температуры, в то время как в холодных объектах атомы перемещаются намного медленней.

Примеры теплопередачи можно встретить повсюду - в природе, технике и повседневной жизни.

Примеры передачи тепловой энергии

Самым большим примером передачи тепла является солнце, которое согревает планету Земля и все, что на ней находится. В повседневной жизни можно встретить массу подобных вариантов, только в гораздо менее глобальном смысле. Итак, какие же примеры теплопередачи можно наблюдать в быту?

Вот некоторые из них:

  • Газовая или электрическая плита и, например, сковорода для жарки яиц.
  • Автомобильные виды топлива, такие как бензин, являются источниками тепловой энергии для двигателя.
  • Включенный тостер превращает кусок хлеба в тост. Это связано с лучистой тепловой энергией тоста, который вытягивает влагу из хлеба и делает его хрустящим.
  • Горячая чашка дымящегося какао согревает руки.
  • Любое пламя, начиная от спичечного пламени и заканчивая массивными лесными пожарами.
  • Когда лед помещают в стакан с водой, тепловая энергия из воды его плавит, то есть сама вода является источником энергии.
  • Система радиатора или отопления в доме обеспечивает тепло в течение долгих и холодных зимних месяцев.
  • Обычные печи являются источниками конвекции, в результате чего помещенный в них пищевой продукт нагревается, и запускается процесс приготовления.
  • Примеры теплопередачи можно наблюдать и в своем собственном теле, взяв в руку кусочек льда.
  • Тепловая энергия есть даже внутри у кошки, которая может согреть колени хозяина.

Тепло - это движение

Тепловые потоки находятся в постоянном движении. Основными способами их передачи можно назвать конвенцию, излучение и проводимость. Давайте рассмотрим эти понятия более подробно.

Что такое проводимость?

Возможно, многие не раз замечали, что в одном и том же помещении ощущения от прикосновения с полом могут быть совершенно разные. Приятно и тепло ходить по ковру, но если зайти в ванную комнату босыми ногами, ощутимая прохлада сразу дает чувство бодрости. Только не в том случае, где есть подогрев полов.

Так почему же плиточная поверхность мерзнет? Это все из-за теплопроводности. Это один из трех типов передачи тепла. Всякий раз, когда два объекта различных температур находятся в контакте друг с другом, тепловая энергия будет проходить между ними. Примеры теплопередачи в этом случае можно привести следующие: держась за металлическую пластину, другой конец которой будет помещен над пламенем свечи, со временем можно почувствовать жжение и боль, а в момент прикосновения к железной ручке кастрюли с кипящей водой можно получить ожог.

Факторы проводимости

Хорошая или плохая проводимость зависит от нескольких факторов:

  • Вид и качество материала, из которого сделаны предметы.
  • Площадь поверхности двух объектов, находящихся в контакте.
  • Разница температур между двумя объектами.
  • Толщина и размер предметов.

В форме уравнения это выглядит следующим образом: скорость передачи тепла к объекту равна теплопроводности материала, из которого изготовлен объект, умноженной на площадь поверхности в контакте, умноженной на разность температур между двумя объектами и деленной на толщину материала. Все просто.

Примеры проводимости

Прямая передача тепла от одного объекта к другому называются проводимостью, а вещества, которые хорошо проводят тепло, называются проводниками. Некоторые материалы и вещества плохо справляются с этой задачей, их называют изоляторами. К ним относят древесину, пластмассу, стекловолокно и даже воздух. Как известно, изоляторы фактически не останавливают поток тепла, а просто его замедляют в той или иной степени.

Конвекция

Такой вид теплопередачи, как конвекция, происходит во всех жидкостях и газах. Можно встретить такие примеры теплопередачи в природе и в быту. Когда жидкость нагревается, молекулы в нижней части набирают энергию и начинают двигаться быстрее, что приводит к уменьшению плотности. Теплые молекулы текучей среды начинают двигаться вверх, в то время как охладитель (более плотная жидкость) начинает тонуть. После того как прохладные молекулы достигают дна, они опять получают свою долю энергии и снова стремятся к вершине. Цикл продолжается до тех пор, пока существует источник тепла в нижней части.

Примеры теплопередачи в природе можно привести следующие: при помощи специального оборудованной горелки теплый воздух, наполняя пространство воздушного шара, может поднять всю конструкцию на достаточно большую высоту, все дело в том, что теплый воздух легче холодного.

Излучение

Когда вы сидите перед костром, вас согревает исходящее от него тепло. То же самое происходит, если поднести ладонь к горящей лампочке, не дотрагиваясь до нее. Вы тоже почувствуете тепло. Самые крупные примеры теплопередачи в быту и природе возглавляет солнечная энергия. Каждый день тепло солнца проходит через 146 млн. км пустого пространства вплоть до самой Земли. Это движущая сила для всех форм и систем жизни, которые существуют на нашей планете сегодня. Без этого способа передачи мы были бы в большой беде, и мир был бы совсем не тот, каким мы его знаем.

Излучение - это передача тепла с помощью электромагнитных волн, будь то радиоволны, инфракрасные, рентгеновские лучи или даже видимый свет. Все объекты излучают и поглощают лучистую энергию, включая самого человека, однако не все предметы и вещества справляются с этой задачей одинаково хорошо. Примеры теплопередачи в быту можно рассмотреть при помощи обычной антенны. Как правило, то, что хорошо излучает, также хорошо и поглощает. Что касается Земли, то она принимает энергию от солнца, а затем отдает ее обратно в космос. Эта энергия излучения называется земной радиацией, и это то, что делает возможной саму жизнь на планете.

Примеры теплопередачи в природе, быту, технике

Передача энергии, в частности тепловой, является фундаментальной областью исследования для всех инженеров. Излучение делает Землю пригодной для обитания и дает возобновляемую солнечную энергию. Конвекция является основой механики, отвечает за потоки воздуха в зданиях и воздухообмен в домах. Проводимость позволяет нагревать кастрюлю, всего лишь поставив ее на огонь.

Многочисленные примеры теплопередачи в технике и природе очевидны и встречаются повсюду в нашем мире. Практически все из них играют большую роль, особенно в области машиностроения. Например, при проектировании системы вентиляции здания инженеры высчитывают теплоотдачу здания в его окрестностях, а также внутреннюю передачу тепла. Кроме того, они выбирают материалы, которые сводят к минимуму или максимизируют передачу тепла через отдельные компоненты для оптимизации эффективности.

Испарение

Когда атомы или молекулы жидкости (например, воды) подвергаются воздействию значительного объема газа, они имеют тенденцию самопроизвольно войти в газообразное состояние или испариться. Это происходит потому, что молекулы постоянно движутся в разных направлениях при случайных скоростях и сталкиваются друг с другом. В ходе этих процессов некоторые из них получают кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы отталкиваться от источника нагревания.

Однако не все молекулы успевают испариться и стать водяным паром. Все зависит от температуры. Так, вода в стакане будет испаряться медленнее, чем в нагреваемой на плите кастрюле. Кипение воды значительно увеличивает энергию молекул, что, в свою очередь, ускоряет процесс испарения.

Основные понятия

  • Проводимость - это передача тепла через вещество при непосредственном контакте атомов или молекул.
  • Конвекция - это передача тепла за счет циркуляции газа (например, воздуха) или жидкости (например, воды).
  • Излучение - это разница между поглощенным и отраженным количеством тепла. Эта способность сильно зависит от цвета, черные объекты поглощают больше тепла, чем светлые.
  • Испарение - это процесс, при котором атомы или молекулы в жидком состоянии получают достаточно энергии, чтобы стать газом или паром.
  • Парниковые газы - это газы, которые задерживают тепло солнца в атмосфере Земли, производя парниковый эффект. Выделяют две основные категории - это водяной пар и углекислый газ.
  • Возобновляемые источники энергии - это безграничные ресурсы, которые быстро и естественно пополняются. Сюда можно отнести следующие примеры теплопередачи в природе и технике: ветры и энергию солнца.
  • Теплопроводность - это скорость, с которой материал передает тепловую энергию через себя.
  • Тепловое равновесие - это состояние, в котором все части системы находятся в одинаковом температурном режиме.

Применение на практике

Многочисленные примеры теплопередачи в природе и технике (картинки выше) указывают на то, что эти процессы должны быть хорошо изучены и служили во благо. Инженеры применяют свои знания о принципах передачи тепла, исследуют новые технологии, которые связаны с использованием возобновляемых ресурсов и являются менее разрушительными для окружающей среды. Ключевым моментом является понимание того, что перенос энергии открывает бесконечные возможности для инженерных решений и не только.

fb.ru

Что такое теплопроводность и теплопередача. Теплопроводность металлов и других материалов.

• написать лс
• профиль

5.0

Оценка статьи

Всего голосов: 1

Репутация автора

• повысить репутацию
• история репутации

Тепло - это одна из форм энергии, которая заключена в движении атомов в веществе. Энергию этого движения мы и измеряем термометром, хоть и не напрямую.
Как и все другие виды энергии, теплота может передаваться от тела к телу. Происходит это всегда, когда есть тела разной температуры. При этом им необязательно даже находиться в соприкосновении, так существует несколько способов передачи тепла. А именно:
 
Теплопроводность. Это передача тепла при непосредственном контакте двух тел. (Тело может быть и одно, если его части разной температуры.) При этом чем больше разность температур тел и чем больше площадь их контакта - тем больше тепла передаётся каждую секунду. Помимо этого, количество передаваемого тепла зависит от материала - например, большинство металлов хорошо проводят тепло, а дерево и пластик - гораздо хуже. Величину, характеризующую эту способность передавать тепло, тоже называют теплопроводностью (более корректно – коэффициент теплопроводности), что может приводить к некоторой путанице.
 
Если необходимо измерить теплопроводность какого-либо материала, то обычно это проводят в следующем эксперименте: изготовляется стержень из интересующего материала и один его конец поддерживается при одной температуре, а другой - при отличной, например более низкой, температуре. Пусть, например, холодный  конец будет помещён в воду со льдом - таким образом будет поддерживаться постоянная температура, а измеряя скорость таяния льда можно судить о количестве полученного тепла. Деля количество тепла (а вернее - мощность) на разность температур и поперечное сечение стержня и умножая на его длину, получаем коэффициент теплопроводности, измеряющийся, как следует из  вышенаписанного, в Дж*м/К*м2*с, то есть в Вт/К*м. Ниже вы видите таблицу теплопроводности некоторых материалов.
 
Материал Теплопроводность, Вт/(м·K)
Алмаз 1001—2600
Серебро 430
Медь 401
Оксид бериллия 370
Золото 320
Алюминий 202—236
Кремний 150
Латунь 97—111
Хром 107
Железо 92
Платина 70
Олово 67
Оксид цинка 54
Сталь 47
Оксид алюминия 40
Кварц 8
Гранит 2,4
Бетон сплошной 1,75
Базальт 1,3
Стекло 1-1,15
Термопаста КПТ-8 0,7
Вода при нормальных условиях 0,6
Кирпич строительный 0,2—0,7
Древесина 0,15
Нефтяные масла 0,12
Свежий снег 0,10—0,15
Стекловата 0,032-0,041
Каменная вата 0,034-0,039
Воздух (300 K, 100 кПа) 0,022
 
Как видно, теплопроводность различается на много порядков. Удивительно хорошо проводят тепло алмаз и оксиды некоторых металлов (по сравнению с другими диэлектриками), плохо проводят тепло воздух, снег и термопаста КПТ-8.
 
Но мы привыкли считать, что воздух хорошо проводит тепло, а вата - нет, хотя она может на 99% состоять из воздуха. Дело в конвекции. Горячий воздух легче холодного, и "всплывает" наверх, порождая постоянную циркуляцию воздуха вокруг нагретого или сильно охлаждённого тела. Конвекция на порядок улучшает теплопередачу: при её отсутствии было бы очень затруднительно вскипятить кастрюлю воды, не перемешивая её постоянно. А в диапазоне от 0°С до 4°С вода при нагревании сжимается, что приводит к конвекции в противоположном от привычного направлении. Это приводит к тому, что независимо от температуры воздуха, на дне глубоких озёр температура всегда устанавливается равной 4°C
 
Для уменьшения теплоотдачи из пространства между стенками термосов откачивают воздух.  Но надо отметить, что теплопроводность воздуха мало зависит от давления вплоть до 0,01мм рт.ст, то есть границы глубокого вакуума. Этот феномен объясняется теорией газов.
 
Ещё один способ теплопередачи - это излучение. Все тела излучают энергию в виде электромагнитных волн, но только достаточно сильно нагретые (~600°С) излучают в видимом нами диапазоне. Мощность излучения даже при комнатной температуре достаточно большая - порядка 40мВт с 1см2. В пересчёте на площадь поверхности человеческого тела (~1м2) это составит 400Вт. Спасает лишь то, что в привычном нам окружении все тела вокруг также излучают с примерно той же мощностью. Мощность излучения, кстати, сильно зависит от температуры (как T4) , согласно закону Стефана-Больцмана. Расчёты показывают, что, например, при 0°С мощность теплового излучения примерно в полтора раза слабее, чем при 27°С.
 
В отличие от теплопроводности, излучение может распространяться в полном вакууме - именно благодаря нему живые организмы на Земле получают энергию Солнца. Если теплопередача излучением нежелательна, то её минимизируют, ставя непрозрачные перегородки между холодным и горячим объектами, либо уменьшают поглощение излучения (и испускание, кстати, в ровно той же степени), покрывая поверхность тонким зеркальным слоем металла, например, серебра.
 
 
 
  • Данные по теплопроводности взяты из Wikipedia, а туда они попали из справочников, таких, как:
  • «Физические величины» под ред.  И. С. Григорьева
  • CRC Handbook of Chemistry and Physics
  • Более строгое описание теплопроводности можно найти в учебнике по физике, например в «Общей физике» Д.В.Сивухина (Том 2). В 4 томе есть глава, посвящённая тепловому излучению (в т.ч. закону Стефана-Больцмана)

chemiday.com

Материалы с плохой теплопроводностью.

Теплоизоляционными, называют материалы, обладающие небольшой теплопроводностью и использующиеся для технической изоляции (например, труб отопления), изоляции зданий и защиты от нагрева (изоляция рефрижераторов и холодильных камер).

Перенос тепла осуществляется на основе трех физических процессов: излучения, теплопроводности и конвекции. Конвекция присуща жидкостям, газам и сыпучим веществам и осуществляется за счет переноса вещества (горячий воздух и вода всегда поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз, за счет чего идет постоянное перемешивание и равномерный нагрев вещества). Излучение переносит тепло посредством лучистой энергии, по этому принципу солнце нагревает предметы и на нем же работают ИК-обогреватели. Но нас интересует третий тип процессов — теплопроводность. В этом случае нагревание происходит за счет движения молекул.

Хуже всего проводит тепло вакуум, но на Земле его применение сильно затруднено. Поэтому в качестве изолятора используют сухой воздух. Его теплопроводность в 25 раз ниже, нежели у воды. Следовательно, основные качества изоляционных утеплителей, которые нас интересуют — пористость (больше — лучше) и влагостойкость. Чем выше эти значения, тем эффективнее теплоизоляция. Но важны и такие качества как огнестойкость, плотность, паропроницаемость и морозостойкость.

Стекловата — производится из кварцевого песка и выпускается в рулонах, скорлупках и плитах. Она плохо поглощает и удерживает влагу, не горит, обладает звукоизоляционными свойствами, выдерживает множество циклов нагревания/заморозки, в связи с чем, используется как изолятор для кровли. Недостатки: необходима паро- и гидроизоляция, теплостойкость не выше 450 градусов.

Минеральная вата — представляет собой волокнистый утеплитель, для производства которого применяют какое-либо минеральное сырье (чаще всего базальты, доломиты или мергели). Характеристики — те же что и у стекловаты. От описанных выше изделий базальтовая вата отличается значительно более высокой теплостойкостью, из-за чего часто используется как изолятор для труб отопления. Кроме того, она является основанием для изготовления минеральных плит таких марок утеплителей минплита П-125, Изоруф, Изолайт и других.

Целлюлозная вата — материал, состоящий на 80 из древесного волокна, на 13% из борной кислоты и на 7% из антисептика. Укладывается мокрым и сухим способом. В первом случае она выдувается при помощи специального оборудования, во втором просто насыпается и трамбуется. Из достоинств: возможность заполнения любых полостей и пустот, невысокая цена, отсутствие мостиков холода. Однако он горючий и гораздо более трудоемок в укладке.

Газонаполненные виды бетона (газобетон, пенобетон) или бетон на основе легких наполнителей (керамзит, полистирол, перлит). Существенно уступают описанным материалам по уровню теплоизоляции, однако обладают лучшими звукоизоляционными свойствами и могут применяться в качестве строительных блоков.

Засыпная теплоизоляция, осуществляемая при использовании керамзита или перлита, обладает высокой прочностью и морозостойкостью, однако может давать усадку и хорошо поглощает влагу. Практически не используется в современном строительстве.

ДСП и ДВП. Используют в основном как облицовку для каркасных перегородок и потолков. ДСП может применяться как основание для настилки какого-либо полового покрытия (линолеум, ламинат, ковролин, паркет и пр.). Деревоплита относительно не дорогая и широко распространена, однако неустойчива к воздействию влаги и высоких температур, а также нуждается в защите от грызунов и прочих вредителей.

Пробка — экологически чистый материал, не подвержен гниению и горению, не дает усадки и удобен в работе.

Пенополистирол — производят методом экструзии, благодаря чему изделие не пропускает воду и воздух. Довольно прочный, плохо поглощает воду, имеет одно из самых низких значений теплопроводности, нетоксичен, инертен. Среди недостатков — горючесть и плохая воздухопроницаемость.

Отражающая теплоизоляция — основа из вспененного полиэтилена, с одной стороны покрыта алюминиевой фольгой. Принцип работы несколько иной, нежели у описанных выше материалов. Обычно такой тип теплоизоляции размещают позади труб отопления, чтобы предотвратить чрезмерное поглощение тепловой энергии стенами помещения и удержать тепло внутри помещения. Также применяется в качестве теплоизолятора для бань, саун и холодильных камер. Выбор конкретного типа изолятора зависит от условий его эксплуатации (в доме или на улице), экономических возможностей и навыков работы с тем или иным типом материала.

www.techno-comf.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *