ما هي الموصلية الحرارية للأجسام المسامية ولماذا

يتم نقل الحرارة في الطبيعة بمساعدة التوصيل الحراري والحمل الحراري والإشعاع (امتصاص الإشعاع وانبعاثه).

تم شرح آلية التوصيل الحراري بالفعل في الفقرة السابقة. لنأخذ مثالاً آخر. عندما يتم تسخين نهاية قضيب معدني ، تبدأ جزيئاته في التحرك بشكل أسرع ، أي تزداد الطاقة الداخلية لهذه النهاية. نظرًا لأن الجزيئات في الطرف الآخر من القضيب تتحرك ببطء أكثر ، داخل القضيب ، بمساعدة الحركة الفوضوية للذرات والإلكترونات ، يتم نقل الطاقة الداخلية من النهاية الساخنة إلى الطرف البارد.يُطلق على نقل الطاقة الداخلية من جزء من مادة إلى آخر ، بسبب الحركة الفوضوية للجزيئات والجزيئات الأخرى للمادة ، التوصيل الحراري.

ضمن أنواع مختلفةالمعادن لديها أفضل الموصلية الحرارية. هذا يرجع إلى حقيقة أنها تحتوي على إلكترونات حرة. نلاحظ أيضًا أن الموصلية الحرارية لمادة في الحالة الصلبة أكبر منها في الحالة السائلة ، وفي الحالة السائلة تكون أكبر منها في الحالة الغازية.

تأمل في جوهر الحمل. لإظهار الموصلية الحرارية السيئة للماء ، عادة ما يتم تسخين وعاء الماء من الأعلى. في الوقت نفسه ، يمكن أن يغلي الماء من الأعلى ، لكنه يظل باردًا في القاع. ومع ذلك ، إذا تم تسخين الوعاء من الأسفل ، فسيتم تسخين الماء بالتساوي في جميع أنحاء الحجم. يفسر ذلك حقيقة أن الماء يتمدد عند تسخينه وتقل كثافته. إذا كان الماء المسخن في الأسفل ، فإن الطبقات العلوية الأكثر كثافة من الماء تنزل تحت تأثير الجاذبية وتزيح الماء الدافئ. سيستمر خلط الماء هذا حتى يغلي كل الماء.يسمى انتقال الحرارة الذي يحدث عندما يتم خلط طبقات غير متساوية من السائل أو الغاز تحت تأثير الجاذبية بالحمل الحراري. من السهل أن نرى أن الحمل الحراري غائب في مركبة فضائية في حالة انعدام الوزن.(ضع في اعتبارك سبب تقوية الفريزر الموجود في الثلاجات في الأعلى بدلاً من الجزء السفلي.)

قد يبدو أن الحمل الحراري لا يمكن اعتباره انتقالًا للحرارة ، لأنه مرتبط بعمل الجاذبية. ومع ذلك ، أثناء الحمل الحراري ، تحدث زيادة في الطاقة الداخلية لسائل أو غاز فقط بسبب الحرارة التي يتم توفيرها من الخارج ، ويتم تقليل تأثير الجاذبية فقط لتسريع التسخين المنتظم للسائل أو الغاز. لا يعطي تأثير الجاذبية أثناء الحمل الحراري مساهمة إضافية في الطاقة الداخلية لسائل أو غاز. لذلك ، يشار إلى الحمل الحراري باسم نقل الحرارة.

يتم التبادل الحراري بين الشمس والأرض عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي. الاشعاع الكهرومغناطيسييتم إنشاؤه بواسطة حركة الشحنات الكهربائية ويزيد بشكل حاد مع زيادة درجة الحرارة. يسمى إشعاع الجسم ، الذي تحدده درجة حرارته فقط ، بالإشعاع الحراري.

تحدث عملية الإشعاع بسبب الطاقة الداخلية للجسم . عندما يمتص بعض الجسم الآخر الإشعاع ، تزداد الطاقة الداخلية للجسم بسبب طاقة الإشعاع الممتص.وهكذا ، عن طريق الإشعاع ، يتم نقل الطاقة من أجسام أكثر تسخينًا إلى أجسام أقل تسخينًا.يحدث هذا النوع من انتقال الحرارة حتى في حالة عدم وجود مادة بين الأجسام.

في الفقرة السابقة ، اكتشفنا أنه عندما تم إنزال إبرة معدنية في كوب من الماء الساخن ، سرعان ما أصبحت نهاية السماعة ساخنة أيضًا. وبالتالي ، يمكن نقل الطاقة الداخلية ، مثل أي نوع من الطاقة ، من جسم إلى آخر. يمكن أيضًا نقل الطاقة الداخلية من جزء من الجسم إلى جزء آخر. لذلك ، على سبيل المثال ، إذا تم تسخين أحد طرفي الظفر في اللهب ، فإن الطرف الآخر ، الموجود في اليد ، سوف يسخن تدريجياً ويحرق اليد.

تسمى ظاهرة انتقال الطاقة الداخلية من جزء من الجسم إلى جزء آخر أو من جسم إلى آخر عندما يكونون على اتصال مباشر بالتوصيل الحراري.

دعونا ندرس هذه الظاهرة بإجراء سلسلة من التجارب على المواد الصلبة والسوائل والغازات.

دعونا نضع نهاية عصا خشبية في النار. سوف تشتعل. سيكون الطرف الآخر من العصا في الخارج باردًا. لذلك فإن الشجرة لديها الموصلية الحرارية السيئة .

نأتي بنهاية قضيب زجاجي رفيع إلى شعلة مصباح الروح. بعد فترة ، ستسخن ، بينما سيبقى الطرف الآخر باردًا. وبالتالي ، فإن الزجاج أيضًا لديه توصيل حراري ضعيف.

إذا قمنا بتسخين نهاية قضيب معدني في اللهب ، فسرعان ما يصبح القضيب بأكمله ساخنًا جدًا. لم يعد بإمكاننا الاحتفاظ بها في أيدينا.

هذا يعني أن المعادن تنقل الحرارة بشكل جيد ، أي لديها الموصلية الحرارية الكبيرة. أعلى الموصلية الحراريةلها الفضة والنحاس.

ضع في اعتبارك انتقال الحرارة من جزء من الجسم الصلب إلى جزء آخر في التجربة التالية.

نصلح أحد طرفي السماكة سلك نحاسفي حامل ثلاثي القوائم. إرفاق عدد قليل من القرنفل بالسلك بالشمع. عندما يتم تسخين الطرف الحر للسلك في لهب مصباح كحول ، سوف يذوب الشمع. سيبدأ القرنفل في التساقط تدريجياً (الشكل 5). أولاً ، سيختفي الأقرب إلى اللهب ، ثم يختفي الباقي بدوره.

أرز. 5. نقل الحرارة من جزء من الجسم الصلب إلى جزء آخر

دعنا نتعرف على كيفية نقل الطاقة على طول السلك. تزداد سرعة الحركة التذبذبية للجسيمات المعدنية في ذلك الجزء من السلك الأقرب إلى اللهب. نظرًا لتفاعل الجسيمات مع بعضها البعض باستمرار ، تزداد سرعة حركة الجسيمات المجاورة. تبدأ درجة حرارة قطعة السلك التالية في الارتفاع ، وهكذا.

يجب أن نتذكر أنه مع التوصيل الحراري ، لا يوجد انتقال للمادة من أحد طرفي الجسم إلى الطرف الآخر.

فكر الآن في الموصلية الحرارية للسوائل. خذ أنبوب اختبار بالماء وابدأ في تسخين الجزء العلوي منه. سيغلي الماء الموجود على السطح قريبًا ، وفي قاع الأنبوب خلال هذا الوقت سوف يسخن فقط (الشكل 6). وهذا يعني أن السوائل لها موصلية حرارية منخفضة ، باستثناء الزئبق والمعادن المنصهرة.

أرز. 6. التوصيل الحراري للسائل

هذا يرجع إلى حقيقة أن الجزيئات في السوائل تقع على مسافات أكبر من بعضها البعض مقارنة بالمواد الصلبة.

ندرس التوصيل الحراري للغازات. نضع أنبوب اختبار جاف على إصبع ونسخنه رأسًا على عقب في شعلة مصباح كحول (الشكل 7). لن يشعر الإصبع بالدفء لفترة طويلة.

أرز. 7. التوصيل الحراري للغاز

هذا يرجع إلى حقيقة أن المسافة بين جزيئات الغاز أكبر من السوائل والمواد الصلبة. لذلك ، فإن الموصلية الحرارية للغازات أقل.

لذا، الموصلية الحرارية في مواد مختلفةمختلف.

توضح التجربة الموضحة في الشكل 8 أن الموصلية الحرارية للمعادن المختلفة ليست متماثلة.

أرز. 8. التوصيل الحراري للمعادن المختلفة

الصوف والشعر وريش الطيور والورق والفلين والأجسام المسامية الأخرى لها توصيل حراري ضعيف. هذا يرجع إلى حقيقة أن الهواء موجود بين ألياف هذه المواد. الفراغ (الفراغ المحرر من الهواء) لديه أقل موصلية حرارية. يفسر ذلك حقيقة أن التوصيل الحراري هو نقل الطاقة من جزء من الجسم إلى جزء آخر ، والذي يحدث أثناء تفاعل الجزيئات أو الجسيمات الأخرى. في مكان لا توجد فيه جزيئات ، لا يمكن أن يحدث التوصيل الحراري.

إذا كانت هناك حاجة لحماية الجسم من التبريد أو التسخين ، يتم استخدام المواد ذات التوصيل الحراري المنخفض. لذلك ، بالنسبة للأواني والمقالي والمقابض مصنوعة من البلاستيك. تُبنى المنازل من جذوع الأشجار أو الطوب ، التي تتميز بتوصيل حراري ضعيف ، مما يعني أنها تحمي المباني من التبريد.

أسئلة

1. كيف يتم نقل الطاقة عبر سلك معدني؟
2. اشرح التجربة (انظر الشكل 8) التي توضح أن الموصلية الحرارية للنحاس أكبر من الموصلية الحرارية للصلب.
3. ما هي المواد ذات الموصلية الحرارية الأعلى والأدنى؟ أين تستخدم؟
4. لماذا يحمي الفراء ، الزغب ، الريش الموجود على أجسام الحيوانات والطيور ، وكذلك الملابس البشرية من البرد؟

التمرين 3

1. لماذا تحمي الثلوج العميقة السائبة المحاصيل الشتوية من التجمد؟
2. تشير التقديرات إلى أن الموصلية الحرارية لألواح الصنوبر أكبر بـ 3.7 مرة من تلك الخاصة بنشارة خشب الصنوبر. كيف نفسر هذا الاختلاف؟
3. لماذا لا يتجمد الماء تحت طبقة سميكة من الجليد؟
4. لماذا عبارة "معطف الفرو دافئ" غير صحيحة؟

ممارسه الرياضه

خذ كوبًا من الماء الساخن واغمس ملعقة خشبية وخشبية في الماء في نفس الوقت. أي ملعقة تسخن بشكل أسرع؟ كيف يتم تبادل الحرارة بين الماء والملاعق؟ كيف تتغير الطاقة الداخلية للماء والملاعق؟

ملخص درس في الفيزياء للصف الثامن: "أنواع انتقال الحرارة".

أهداف الدرس:

تعريف الطلاب بأنواع انتقال الحرارة.

لتكوين القدرة على شرح التوصيل الحراري للأجسام من حيث بنية المادة ؛ تكون قادرة على تحليل معلومات الفيديو ؛ شرح الظواهر المرصودة.

نوع الدرس:درس مشترك.

العروض التوضيحية:

1. نقل الحرارة على طول قضيب معدني.
2. عرض بالفيديو لتجربة مقارنة التوصيل الحراري للفضة والنحاس والحديد.
3. دوران عجلة المروحة الورقية فوق المصباح المشغل أو البلاط.
4. عرض بالفيديو لحدوث تيارات الحمل الحراري عند تسخين الماء ببرمنجنات البوتاسيوم.
5. عرض بالفيديو حول إشعاع الأجسام ذات السطح الداكن الفاتح.

خلال الفصول

أنا. تنظيم الوقت

II. الإبلاغ عن موضوع الدرس وأهدافه

في الدرس السابق ، تعلمت أنه يمكن تغيير الطاقة الداخلية عن طريق العمل أو عن طريق نقل الحرارة. سننظر اليوم في الدرس في كيفية حدوث التغيير في الطاقة الداخلية عن طريق نقل الحرارة.
حاول شرح معنى كلمة "نقل الحرارة" (تعني كلمة "نقل الحرارة" نقل الطاقة الحرارية). هناك ثلاث طرق لنقل الحرارة ، لكنني لن أذكرها ، ستسميها بنفسك عندما تحل الألغاز.

الإجابات: التوصيل ، الحمل الحراري ، الإشعاع.
دعونا نتعرف على كل نوع من أنواع نقل الحرارة على حدة ، ونترك كلمات M. Faraday تصبح شعار درسنا: "راقب ، ادرس ، اعمل".

ثالثا. تعلم مواد جديدة

1. الموصلية الحرارية

أجب على الأسئلة:

1. ماذا يحدث إذا وضعنا ملعقة باردة في الشاي الساخن؟ (سوف يسخن بعد فترة).
2. لماذا تسخن الملعقة الباردة؟ (يترك الشاي جزءًا من حرارته إلى الملعقة وجزءًا في الهواء المحيط).
استنتاج:يتضح من المثال أنه يمكن نقل الحرارة من جسم أكثر سخونة إلى جسم أقل تسخينًا (من ماء ساخنإلى ملعقة باردة). ولكن تم نقل الطاقة أيضًا على طول الملعقة نفسها - من نهايتها الساخنة إلى الباردة.
3. ما نتيجة انتقال الحرارة من نهاية الملعقة الساخنة إلى البرد؟ (نتيجة حركة الجسيمات وتفاعلها)

يعد تسخين ملعقة في الشاي الساخن مثالاً على التوصيل الحراري.

توصيل حراري- انتقال الطاقة من الأجزاء الأكثر سخونة في الجسم إلى الأجزاء الأقل حرارة نتيجة للحركة الحرارية وتفاعل الجسيمات.

دعونا نجرب:

ثبت نهاية السلك النحاسي في أسفل الحامل ثلاثي القوائم. القرنفل متصل بالسلك بالشمع. سنقوم بتسخين الطرف الحر لسلك الشموع أو على شعلة مصباح كحول.

أسئلة:

1. ماذا نلاحظ؟ (يبدأ القرنفل بالتساقط تدريجياً واحداً تلو الآخر ، أولاً الأقرب إلى اللهب).
2. كيف يتم نقل الحرارة؟ (من الطرف الساخن للسلك إلى الطرف البارد).
3. كم من الوقت سيستغرق انتقال الحرارة عبر السلك؟ (حتى يتم تسخين السلك بالكامل ، أي حتى تتساوى درجة الحرارة في السلك بالكامل)
4. ماذا يمكن أن يقال عن سرعة حركة الجزيئات في المنطقة القريبة من اللهب؟ (الجزيئات تتحرك أسرع)
5. لماذا يتم تسخين قطعة السلك التالية؟ (نتيجة لتفاعل الجزيئات ، تزداد أيضًا سرعة حركة الجزيئات في القسم التالي وتزيد درجة حرارة هذا الجزء)
6. هل تؤثر المسافة بين الجزيئات على معدل انتقال الحرارة؟ (كلما كانت المسافة بين الجزيئات أصغر ، كلما كان انتقال الحرارة أسرع)
7. تذكر ترتيب الجزيئات في المواد الصلبةآه ، السوائل والغازات. في أي الهيئات ستتم عملية نقل الطاقة بشكل أسرع؟ (أسرع في المعادن ثم في السوائل والغازات).

شاهد العرض التوضيحي للتجربة وكن مستعدًا للإجابة على أسئلتي.

أسئلة:

1. على أي صفيحة تنتشر الحرارة بشكل أسرع ، وعلى أي لوحة تنتشر فيها الحرارة بشكل أبطأ؟
2. التوصل إلى استنتاج حول التوصيل الحراري لهذه المعادن. (توصيل حراري أفضل للفضة والنحاس ، وهو أسوأ إلى حد ما بالنسبة للحديد)

لاحظ أنه لا يوجد انتقال للجسم أثناء نقل الحرارة في هذه الحالة.

الصوف والشعر وريش الطيور والورق والفلين والأجسام المسامية الأخرى لها توصيل حراري ضعيف. هذا يرجع إلى حقيقة أن الهواء موجود بين ألياف هذه المواد. الفراغ (الفراغ المحرر من الهواء) لديه أقل موصلية حرارية.

دعنا نكتب الرئيسي ميزات التوصيل الحراري:

في المواد الصلبة والسوائل والغازات ؛

لا يتم التسامح مع المادة نفسها ؛

يؤدي إلى معادلة درجة حرارة الجسم ؛

أجسام مختلفة - موصلية حرارية مختلفة

أمثلة على التوصيل الحراري:

1. الثلج مادة مسامية وسائبة ، تحتوي على الهواء. لذلك ، فإن الثلج لديه توصيل حراري ضعيف ويحمي الأرض والمحاصيل الشتوية وأشجار الفاكهة من التجمد.
2. حوامل المطبخ مصنوعة من مادة ذات توصيل حراري رديء. مقابض أباريق الشاي ، المقالي مصنوعة من مواد ذات توصيل حراري ضعيف. كل هذا يحمي اليدين من الحروق عند لمس الأشياء الساخنة.
3. تستخدم المواد ذات التوصيل الحراري الجيد (المعادن) لتسخين الأجسام أو الأجزاء بسرعة.

2. الحمل الحراري

تخمين الألغاز:

1) انظر تحت النافذة -
هناك أكورديون ممدود
لكن الهارمونيكا لا تلعب -
يدفئ شقتنا ... (بطارية)

2) لدينا فيدورا الدهون
يأكل قريبا.
لكن عندما تكون ممتلئًا
من فيدورا - الدفء ... (بالفرن)

يستخدم الشخص البطاريات والمواقد ومشعات التدفئة لتدفئة المباني السكنية ، أو بالأحرى لتسخين الهواء فيها. يحدث هذا بسبب الحمل الحراري - النوع التالي من نقل الحرارة.

الحملهو نقل الطاقة بواسطة نفاثات من السائل أو الغاز.
دعنا نحاول شرح كيفية حدوث الحمل الحراري في المباني السكنية.
يسخن الهواء عند ملامسته للبطارية منه ، بينما يتمدد ، تصبح كثافته أقل من كثافة الهواء البارد. الهواء الدافئ ، كونه أخف ، يرتفع تحت تأثير قوة أرخميدس ، ويغرق الهواء البارد الثقيل.
ثم مرة أخرى: يصل الهواء البارد إلى البطارية ، ثم يسخن ، ويتمدد ، ويصبح أخف وزناً ويرتفع تحت تأثير قوة أرخميدس ، إلخ.
بسبب هذه الحركة ، يدفأ الهواء في الغرفة.

تبدأ عجلة المروحة الورقية الموضوعة فوق المصباح المشغل بالدوران.
حاول أن تشرح كيف يحدث ذلك؟ (يصبح الهواء البارد عند تسخينه عند المصباح دافئًا ويرتفع ، بينما يدور الدوار).

يتم تسخين السائل بنفس الطريقة. انظر إلى تجربة مراقبة التيارات الحرارية عند تسخين الماء (باستخدام برمنجنات البوتاسيوم).

لاحظ أنه على عكس التوصيل الحراري ، فإن الحمل الحراري ينطوي على نقل المادة ، ولا يحدث الحمل الحراري في المواد الصلبة.

هناك نوعان من الحمل الحراري: طبيعيو قسري.
ومن الأمثلة على ذلك تسخين سائل في قدر أو هواء في غرفة الحمل الحراري الطبيعي. لحدوثها ، يجب تسخين المواد من الأسفل أو تبريدها من الأعلى. لماذا بالضبط؟ إذا قمنا بالتسخين من الأعلى ، فأين ستتحرك طبقات الماء الساخنة ، وأين ستتحرك الطبقات الباردة؟ (الإجابة: في أي مكان ، لأن الطبقات الساخنة بالفعل في الأعلى ، وستظل الطبقات الباردة في الأسفل)
يتم ملاحظة الحمل القسري إذا تم تحريك السائل بملعقة أو مضخة أو مروحة.

ميزات الحمل الحراري:

يحدث في السوائل والغازات ، مستحيل في المواد الصلبة والفراغ ؛

يتم نقل المادة نفسها ؛

يجب تسخين المواد من الأسفل.

أمثلة الحمل:

1) تيارات البحر والمحيطات الباردة والدافئة ،
2) في الغلاف الجوي ، تؤدي الحركات الهوائية العمودية إلى تكوين السحب ؛
3) تبريد أو تسخين السوائل والغازات في مختلف الأجهزة التقنية ، على سبيل المثال ، في الثلاجات ، وما إلى ذلك ، يتم توفير التبريد بالماء للمحركات
الاحتراق الداخلي.

3. الإشعاع

الجميع يعرف هذاالشمس هي المصدر الرئيسي للحرارة على الأرض. تقع الأرض على بعد 150 مليون كيلومتر منها. كيف تنتقل الحرارة من الشمس إلى الأرض؟
بين الأرض والشمس ، خارج غلافنا الجوي ، كل الفضاء هو فراغ. ونعلم أن التوصيل الحراري والحمل الحراري لا يمكن أن يحدثا في الفراغ.
كيف يتم نقل الحرارة؟ هنا يتم إجراء نوع آخر من نقل الحرارة - الإشعاع.

إشعاع هو انتقال الحرارة الذي تنتقل فيه الطاقة بواسطة الأشعة الكهرومغناطيسية.

وهو يختلف عن التوصيل الحراري والحمل الحراري ، حيث يمكن نقل الحرارة في هذه الحالة من خلال الفراغ.

شاهد فيديو عن الإشعاع.

كل الأجسام تشع طاقة: جسم الإنسان ، الموقد ، المصباح الكهربائي.
كلما ارتفعت درجة حرارة الجسم ، زادت الإشعاع الحراري.

لا تشع الأجسام الطاقة فحسب ، بل تمتصها أيضًا.
علاوة على ذلك ، تمتص الأسطح الداكنة الطاقة وتشعها بشكل أفضل من الأجسام ذات السطح الفاتح.

ملامح الإشعاع:

يحدث في أي مادة

كلما ارتفعت درجة حرارة الجسم ، زادت كثافة الإشعاع ؛

يحدث في الفراغ

تمتص الأجسام المظلمة الإشعاع بشكل أفضل من الأجسام الضوئية وتشع بشكل أفضل.

أمثلة على استخدام إشعاع الجسم:

أسطح الصواريخ ، المناطيد ، البالونات ، الأقمار الصناعية ، الطائرات ، مطلية بطلاء فضي حتى لا تسخنها الشمس. على العكس من ذلك ، إذا كان من الضروري استخدام الطاقة الشمسية ، فسيتم طلاء أجزاء من الأجهزة بلون غامق.
يرتدي الناس في الشتاء ملابس داكنة (سوداء ، زرقاء ، قرفة) ، تكون أكثر دفئًا ، وخفيفة في الصيف (بيج ، ألوان بيضاء). يذوب الثلج المتسخ بشكل أسرع في الطقس المشمس من الثلج النظيف ، لأن الأجسام ذات الأسطح الداكنة تمتص الإشعاع الشمسي بشكل أفضل وتسخن بشكل أسرع.

رابعا. توحيد المعرفة المكتسبة في أمثلة المهام

لعبة "جرب واشرح".

قبل أن تصبح ساحة لعب بست مهام ، يمكنك اختيار أي منها. بعد الانتهاء من جميع المهام ، سوف تفتح يقول حكيموالشخص الذي كثيرًا ما يلفظها من شاشات التلفاز.

1. أي منزل يكون أكثر دفئًا في الشتاء إذا تساوى سمك الجدران؟أكثر دفئا في بيت خشبيحيث يحتوي الخشب على 70٪ هواء والطوب 20٪. الهواء موصل ضعيف للحرارة. في الآونة الأخيرة ، تم استخدام الطوب "المسامي" في البناء لتقليل التوصيل الحراري.

2. كيف تنتقل الطاقة من مصدر الحرارة إلى الصبي؟إلى الصبي الجالس بجانب الموقد ، يتم نقل الطاقة بشكل أساسي عن طريق التوصيل الحراري.

3. كيف تنتقل الطاقة من مصدر الحرارة إلى الصبي؟
بالنسبة لصبي يرقد على الرمال ، تنتقل الطاقة من الشمس عن طريق الإشعاع ، ومن الرمال عن طريق التوصيل الحراري.

4. في أي من هذه العربات يتم نقل المنتجات القابلة للتلف؟ لماذا ا؟يتم نقل المنتجات القابلة للتلف في عربات مطلية لون أبيض، حيث يتم تسخين مثل هذه السيارة بدرجة أقل بواسطة أشعة الشمس.

5. لماذا لا تتجمد الطيور المائية والحيوانات الأخرى في الشتاء؟
الفراء ، الصوف ، الزغب لديهم توصيل حراري ضعيف (وجود هواء بين الألياف) ، مما يسمح لجسم الحيوان بتخزين الطاقة التي ينتجها الجسم وحماية نفسه من التبريد.

6. لماذا يتم مضاعفة إطارات النوافذ؟
بين الإطارات يحتوي على هواء ، والذي لديه توصيل حراري رديء ويحمي من فقدان الحرارة.

"العالم أكثر إثارة مما نعتقد" ، ألكسندر بوشنوي ، برنامج جاليليو.

خامسا - ملخص الدرس

ما أنواع نقل الحرارة المألوفة لدينا؟
- تحديد نوع انتقال الحرارة الذي يلعب دورًا رئيسيًا في المواقف التالية:

أ) تسخين المياه في غلاية (الحمل الحراري) ؛
ب) يدفئ الشخص نفسه بنار (إشعاع) ؛
ج) تسخين سطح الطاولة من مصباح الطاولة المضمن (الإشعاع) ؛
د) تسخين اسطوانة معدنية مغمورة في الماء المغلي (التوصيل الحراري).

السادس. الواجب المنزلي

§ 4 ، 5 ، 6 ، مثال. 1 (3) ، مثال. 2 (1) ، مثال. 3 (1) - كتابة.

سابعا. انعكاس

في نهاية الدرس ، ندعو الطلاب لمناقشة الدرس: ما الذي أعجبهم ، وما الذي يرغبون في تغييره ، وتقييم مشاركتهم في الدرس.

لدى الناس أيضًا موصلية حرارية مختلفة ، بعضها دافئ مثل الزغب ، بينما يأخذ البعض الآخر الحرارة مثل الحديد.

يوري سيريزكين

تُظهر كلمة "أيضًا" في البيان أعلاه أن مفهوم "التوصيل الحراري" ينطبق على الأشخاص فقط بشروط. رغم…

هل تعلم: معطف الفرو لا يسخن ، إنه يحتفظ فقط بالحرارة التي ينتجها جسم الإنسان.

هذا يعني أن جسم الإنسان لديه القدرة على إجراء الحرارة بالمعنى الحرفي وليس المجازي فقط. هذا كله شعر ، في الواقع ، سنقارن السخانات من حيث التوصيل الحراري.

أنت تعرف أفضل ، لأنك كتبت في محرك البحث "التوصيل الحراري للسخانات". ما الذي تريد معرفته بالضبط؟ وإذا لم يكن هناك نكات ، فمن المهم معرفة هذا المفهوم ، لأن المواد المختلفة تتصرف بشكل مختلف تمامًا عند استخدامها. من النقاط المهمة ، وإن لم تكن أساسية في الاختيار ، على وجه التحديد قدرة المادة على التصرف طاقة حرارية. إذا اخترت مادة عازلة للحرارة خاطئة ، فلن تؤدي وظيفتها ببساطة ، وهي الحفاظ على الحرارة في الغرفة.

الخطوة الثانية: المفهوم النظري

من دورة مدرسيةسيتذكر الفيزيائيون على الأرجح أن هناك ثلاثة أنواع من انتقال الحرارة:

• الحمل.
• إشعاع؛
• توصيل حراري.

لذا فإن الموصلية الحرارية هي نوع من نقل الحرارة أو حركة الطاقة الحرارية. يتعلق الأمر بالبنية الداخلية للأجسام. جزيء واحد ينقل الطاقة إلى آخر. الآن هل ترغب في اختبار صغير؟

أي نوع من المواد ينقل (ينقل) أكبر قدر من الطاقة؟

• أجسام صلبة؟
• سوائل؟
• غازات؟

هذا صحيح ، الشبكة البلورية للمواد الصلبة تنقل الطاقة أكثر من أي شيء آخر. جزيئاتها أقرب إلى بعضها البعض وبالتالي يمكن أن تتفاعل بشكل أكثر فعالية. الغازات لديها أقل الموصلية الحرارية. جزيئاتهم على مسافة أكبر من بعضها البعض.

الخطوة 3: ما يمكن أن يكون سخان

نواصل حديثنا حول التوصيل الحراري للسخانات. تميل جميع الأجسام القريبة إلى معادلة درجة الحرارة فيما بينها. يسعى المنزل أو الشقة ، ككائن ، إلى معادلة درجة الحرارة بالشارع. هل كل مواد البناء قادرة على أن تكون عوازل؟ رقم. على سبيل المثال ، تسمح الخرسانة بتدفق الحرارة من منزلك إلى الشارع بسرعة كبيرة ، لذلك لن يتوفر لمعدات التدفئة الوقت للحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة في الغرفة. يتم حساب معامل التوصيل الحراري للعزل بالصيغة التالية:

حيث W هو التدفق الحراري لدينا ، و m2 هي مساحة العزل بفارق درجة حرارة واحد كلفن (يساوي درجة واحدة مئوية). بالنسبة للخرسانة ، هذا المعامل هو 1.5. هذا يعني أن مترًا مربعًا واحدًا من الخرسانة بفارق درجة واحدة درجة مئوية قادر على تمرير 1.5 واط من الطاقة الحرارية في الثانية. لكن هناك مواد ذات معامل 0.023. من الواضح أن هذه المواد مناسبة بشكل أفضل لدور السخانات. هل السماكة مهمة ، تسأل؟ يلعب. ولكن ، هنا لا يزال لا يمكنك نسيان معامل انتقال الحرارة. لتحقيق نفس النتائج ، ستحتاج إلى جدار خرساني بسمك 3.2 متر أو لوح من البلاستيك الرغوي بسمك 0.1 متر ، ومن الواضح أنه على الرغم من أن الخرسانة يمكن أن تكون سخانًا تقنيًا ، إلا أنها غير مجدية اقتصاديًا. لهذا:

يمكن أن يطلق على العزل مادة تقوم بتوصيل أقل قدر من الطاقة الحرارية من خلال نفسها ، مما يمنعها من مغادرة الغرفة وفي نفس الوقت يكلف أقل ما يمكن.

أفضل عازل للحرارة هو الهواء. لذلك ، فإن مهمة أي عزل هي إنشاء فجوة هوائية ثابتة دون انتقال (حركة) الهواء داخلها. لهذا السبب ، على سبيل المثال ، البلاستيك الرغوي هو 98٪ هواء. المواد العازلة الأكثر شيوعًا هي:

• الستايروفوم؛
• رغوة البوليسترين المبثوق.
• الصوف المعدني؛
• بينوفول.
• بينويزول.
• الزجاج رغوة؛
• رغوة البولي يوريثان (PPU) ؛
• Ecowool (السليلوز) ؛

تقع خصائص العزل الحراري لجميع المواد المذكورة أعلاه بالقرب من هذه الحدود. يجدر أيضًا التفكير: فكلما زادت كثافة المادة ، زاد توصيل الطاقة من خلالها بنفسها. تذكر من الناحية النظرية؟ كلما اقتربت الجزيئات ، زادت كفاءة توصيل الحرارة.

الخطوة 4: قارن. جدول التوصيل الحراري للسخانات

يوضح الجدول مقارنة بين السخانات من حيث الموصلية الحرارية المعلنة من قبل الشركات المصنعة والمطابقة لـ GOST:

جدول مقارن للتوصيل الحراري مواد بناءالتي لا تعتبر من السخانات:

يشير معدل نقل الحرارة فقط إلى معدل انتقال الحرارة من جزيء إلى آخر. في الحياة الواقعية ، هذا المؤشر ليس مهمًا جدًا. لكن لا يمكنك الاستغناء عن الحساب الحراري للجدار. مقاومة انتقال الحرارة هي عكس التوصيل الحراري. نحن نتحدث عن قدرة المادة (العزل) على الاحتفاظ بتدفق الحرارة. لحساب مقاومة انتقال الحرارة ، تحتاج إلى قسمة السماكة على معامل التوصيل الحراري. يوضح المثال أدناه حساب المقاومة الحرارية لجدار مصنوع من شعاع بسمك 180 مم.

كما ترون ، فإن المقاومة الحرارية لمثل هذا الجدار ستكون 1.5. كافية؟ ذلك يعتمد على المنطقة. يوضح المثال حساب كراسنويارسك. بالنسبة لهذه المنطقة ، تم تحديد معامل المقاومة المطلوب للهياكل المرفقة عند 3.62. الجواب واضح. حتى بالنسبة لمدينة كييف الواقعة جنوبًا ، فإن هذا الرقم هو 2.04.

المقاومة الحرارية هي عكس التوصيل الحراري.

هذا يعني أن القدرات بيت خشبيمقاومة فقدان الحرارة ليست كافية. الاحترار ضروري ، وبالفعل ، باستخدام أي مادة - احسب وفقًا للصيغة.

الخطوة 5: قواعد التركيب

تجدر الإشارة إلى أن جميع المؤشرات المذكورة أعلاه معطاة للمواد الجافة. إذا تبللت المادة ، فسوف تفقد خصائصها بمقدار النصف على الأقل ، أو حتى تتحول إلى "خرقة". لذلك ، من الضروري حماية العزل الحراري. غالبًا ما يتم عزل الستايروفوم تحت واجهة مبللة ، حيث يتم حماية العزل بطبقة من الجص. يتم وضع غشاء مانع لتسرب المياه على الصوف المعدني لمنع الرطوبة من الدخول.

نقطة أخرى تستحق الاهتمام هي حماية الرياح. السخانات لها مسامية مختلفة. على سبيل المثال ، دعنا نقارن ألواح البوليسترين الممدد والصوف المعدني. إذا بدا الأول صلبًا ، فإن الثاني يظهر بوضوح المسام أو الألياف. لذلك ، إذا كنت تقوم بتركيب عازل حراري ليفي ، مثل الصوف المعدني أو ecowool ، على سياج من الرياح ، فتأكد من العناية بحماية الرياح. خلاف ذلك ، لن يكون الأداء الحراري الجيد للعزل مفيدًا.

الاستنتاجات

لذلك ، ناقشنا أن التوصيل الحراري للسخانات هو قدرتها على نقل الطاقة الحرارية. يجب ألا يطلق العازل الحراري الحرارة الناتجة عن نظام تدفئة المنزل. المهمة الأساسية لأي مادة هي الاحتفاظ بالهواء بالداخل. إنه الغاز الذي يحتوي على أقل موصلية حرارية. من الضروري أيضًا حساب المقاومة الحرارية للجدار من أجل معرفة المعامل الصحيح للعزل الحراري للمبنى. إذا كان لديك أي أسئلة حول هذا الموضوع ، فيرجى تركها في التعليقات.

ثلاث حقائق مثيرة للاهتمام حول العزل الحراري

• يعمل الثلج كعازل حراري للدب في العرين.
• الملابس هي أيضا عازل للحرارة. نحن لا نشعر بالراحة عندما يحاول جسمنا موازنة درجة الحرارة مع درجة الحرارة. بيئة، والتي يمكن أن تكون -30 درجة ، بدلاً من 36.6 درجة.
• البطانية عازل حراري. لا يسمح للحرارة من جسم الإنسان بالهروب.

علاوة

كمكافأة للفضوليين الذين قرأوا حتى النهاية تجربة مثيرة للاهتمام مع التوصيل الحراري: