رسانایی حرارتی اجسام متخلخل چیست و چرا؟

انتقال حرارت در طبیعت با کمک رسانش گرما، همرفت و تابش (جذب و انتشار تشعشع) انجام می شود.

مکانیسم انتقال گرما در واقع در پاراگراف قبل توضیح داده شده است. بیایید مثال دیگری بزنیم. هنگامی که انتهای یک میله فلزی گرم می شود، مولکول های آن شروع به حرکت سریع تر می کنند، یعنی انرژی داخلی این انتهای افزایش می یابد. از آنجایی که مولکول ها در انتهای دیگر میله آهسته تر حرکت می کنند، در داخل میله، با کمک حرکت آشفته اتم ها و الکترون ها، انرژی درونی از انتهای گرم به انتهای سرد منتقل می شود.انتقال انرژی درونی از قسمتی از یک ماده به قسمت دیگر، به دلیل حرکت آشفته مولکول ها و سایر ذرات یک ماده، هدایت حرارتی نامیده می شود.

در میان انواع مختلففلزات بهترین رسانایی حرارتی را دارند. این به دلیل این واقعیت است که آنها حاوی الکترون های آزاد هستند. همچنین توجه می کنیم که رسانایی حرارتی یک ماده در حالت جامد بیشتر از حالت مایع و در حالت مایع بیشتر از حالت گازی است.

ماهیت همرفت را در نظر بگیرید. برای نشان دادن رسانایی حرارتی ضعیف آب، معمولا یک ظرف آب از بالا گرم می شود. در همان زمان، آب می تواند در بالا بجوشد، اما در پایین سرد بماند. با این حال، اگر ظرف از پایین گرم شود، آب به طور یکنواخت در کل حجم گرم می شود. این با این واقعیت توضیح داده می شود که آب هنگام گرم شدن منبسط می شود و چگالی آن کاهش می یابد. اگر آب گرم شده در پایین باشد، لایه های بالایی و متراکم تر آب تحت تأثیر گرانش پایین می آیند و آب گرم را به سمت بالا جابجا می کنند. این مخلوط کردن آب تا زمانی که تمام آب بجوشد ادامه خواهد داشت.انتقال حرارتی که زمانی رخ می دهد که لایه های ناهموار مایع یا گاز تحت اثر گرانش با هم مخلوط شوند، همرفت نامیده می شود. به راحتی می توان دریافت که همرفت در یک فضاپیما در حالت بی وزنی وجود ندارد.(در نظر بگیرید که چرا فریزر در یخچال ها به جای پایین، در بالا تقویت می شود.)

ممکن است به نظر برسد که همرفت نمی تواند انتقال حرارت در نظر گرفته شود، زیرا با کار گرانش مرتبط است. با این حال، در حین جابجایی، افزایش انرژی درونی یک مایع یا گاز تنها به دلیل گرمای تامین شده از خارج رخ می دهد و اثر گرانش تنها برای تسریع گرمایش یکنواخت مایع یا گاز کاهش می یابد. عمل گرانش در حین جابجایی کمک اضافی به انرژی داخلی مایع یا گاز نمی کند. بنابراین، همرفت به عنوان انتقال حرارت شناخته می شود.

تبادل حرارت بین خورشید و زمین با استفاده از تابش الکترومغناطیسی انجام می شود. تابش الکترومغناطیسیبا حرکت بارهای الکتریکی ایجاد می شود و با افزایش دما به شدت افزایش می یابد. تابش یک جسم که فقط با دمای آن مشخص می شود، تابش حرارتی نامیده می شود.

فرآیند تابش به دلیل انرژی داخلی بدن اتفاق می افتد . هنگامی که تابش توسط بدن دیگری جذب می شود، انرژی درونی بدن به دلیل انرژی تابش جذب شده افزایش می یابد.بنابراین، با استفاده از تشعشع، انرژی از اجسام گرمتر به اجسام با حرارت کمتر منتقل می شود.این نوع انتقال حرارت حتی در غیاب ماده بین اجسام نیز اتفاق می افتد.

در پاراگراف قبل متوجه شدیم که هنگام پایین آوردن یک سوزن فلزی در یک لیوان با آب گرمخیلی زود پایان سخنرانی هم داغ شد. در نتیجه انرژی درونی مانند هر نوع انرژی می تواند از جسمی به جسم دیگر منتقل شود. انرژی درونی نیز می تواند از قسمتی از بدن به قسمت دیگر منتقل شود. پس مثلاً اگر یک سر میخ در شعله گرم شود، سر دیگر آن که در دست است به تدریج گرم می شود و دست می سوزد.

پدیده انتقال انرژی درونی از قسمتی از بدن به قسمت دیگر یا از جسمی به جسم دیگر در صورت تماس مستقیم، هدایت گرما نامیده می شود.

اجازه دهید این پدیده را با انجام یک سری آزمایش با جامدات، مایعات و گازها بررسی کنیم.

انتهای یک چوب چوبی را داخل آتش می گذاریم. شعله ور خواهد شد. سر دیگر چوب که بیرون است سرد خواهد بود. پس درخت دارد هدایت حرارتی ضعیف .

انتهای یک میله شیشه ای نازک را به شعله چراغ روح می رسانیم. پس از مدتی گرم می شود، در حالی که انتهای دیگر آن سرد می ماند. در نتیجه، شیشه نیز هدایت حرارتی ضعیفی دارد.

اگر انتهای یک میله فلزی را در شعله گرم کنیم، خیلی زود کل میله بسیار داغ می شود. ما دیگر نمی توانیم آن را در دستان خود نگه داریم.

این بدان معنی است که فلزات گرما را به خوبی هدایت می کنند، یعنی دارند هدایت حرارتی عالی. بالاترین رسانایی حرارتیدارای نقره و مس

در آزمایش زیر، انتقال گرما از یک قسمت جسم جامد به قسمت دیگر را در نظر بگیرید.

یک سر ضخیم را ثابت می کنیم سیم مسیدر یک سه پایه چند گل میخک را با موم به سیم وصل کنید. هنگامی که انتهای آزاد سیم در شعله یک لامپ الکلی گرم می شود، موم ذوب می شود. میخک ها به تدریج شروع به ریزش می کنند (شکل 5). اول، آنهایی که به شعله نزدیکتر هستند ناپدید می شوند، سپس بقیه به نوبه خود.

برنج. 5. انتقال گرما از قسمتی از جسم جامد به قسمت دیگر

بیایید دریابیم که چگونه انرژی در طول سیم منتقل می شود. سرعت حرکت نوسانی ذرات فلز در قسمتی از سیم که به شعله نزدیکتر است افزایش می یابد. از آنجایی که ذرات دائماً با یکدیگر تعامل دارند، سرعت حرکت ذرات همسایه افزایش می یابد. دمای قطعه سیم بعدی شروع به افزایش می کند و به همین ترتیب.

لازم به یادآوری است که در هنگام هدایت گرما، ماده ای از یک سر بدن به انتهای دیگر منتقل نمی شود.

اکنون رسانایی حرارتی مایعات را در نظر بگیرید. یک لوله آزمایش با آب بردارید و شروع به گرم کردن قسمت بالایی آن کنید. آب سطح به زودی می جوشد و در ته لوله آزمایش در این مدت فقط گرم می شود (شکل 6). این بدان معنی است که مایعات، به استثنای جیوه و فلزات مذاب، رسانایی حرارتی پایینی دارند.

برنج. 6. هدایت حرارتی مایع

این به این دلیل است که در مایعات مولکول ها در فواصل بیشتری نسبت به جامدات از یکدیگر قرار دارند.

ما هدایت حرارتی گازها را بررسی می کنیم. لوله آزمایش خشک را روی انگشت گذاشته و در شعله لامپ الکلی با پایین به بالا گرم می کنیم (شکل 7). انگشت برای مدت طولانی گرم نمی شود.

برنج. 7. هدایت حرارتی گاز

این به این دلیل است که فاصله بین مولکول های گاز حتی بیشتر از مایعات و جامدات است. بنابراین هدایت حرارتی گازها حتی کمتر است.

بنابراین، هدایت حرارتی در مواد مختلفناهمسان.

تجربه نشان داده شده در شکل 8 نشان می دهد که هدایت حرارتی فلزات مختلف یکسان نیست.

برنج. 8. هدایت حرارتی فلزات مختلف

پشم، مو، پر پرندگان، کاغذ، چوب پنبه و سایر اجسام متخلخل رسانایی حرارتی ضعیفی دارند. این به این دلیل است که هوا بین الیاف این مواد وجود دارد. خلاء (فضای آزاد شده از هوا) کمترین رسانایی حرارتی را دارد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که رسانایی حرارتی انتقال انرژی از یک قسمت بدن به قسمت دیگر است که در طول تعامل مولکول ها یا ذرات دیگر رخ می دهد. در فضایی که هیچ ذره ای وجود ندارد، انتقال حرارت نمی تواند انجام شود.

اگر نیاز به محافظت از بدن در برابر سرمایش یا گرما باشد، از موادی با هدایت حرارتی کم استفاده می شود. بنابراین، برای قابلمه ها، تابه ها، دسته ها از پلاستیک ساخته شده اند. خانه ها از کنده یا آجر ساخته شده اند که رسانایی حرارتی ضعیفی دارند، به این معنی که از خنک شدن محل محافظت می کنند.

سوالات

1. چگونه انرژی از طریق سیم فلزی منتقل می شود؟
2. تجربه (نگاه کنید به شکل 8) را توضیح دهید که نشان می دهد رسانایی حرارتی مس از هدایت حرارتی فولاد بیشتر است.
3. کدام مواد بیشترین و کمترین رسانایی حرارتی را دارند؟ کجا استفاده می شوند؟
4. چرا خز، پر، پرهای بدن حیوانات و پرندگان و همچنین لباس انسان از سرما محافظت می کند؟

تمرین 3

1. چرا برف عمیق از محصولات زمستانی در برابر یخ زدگی محافظت می کند؟
2. تخمین زده می شود که هدایت حرارتی تخته های کاج 3.7 برابر بیشتر از خاک اره کاج است. چگونه می توان چنین تفاوتی را توضیح داد؟
3. چرا آب زیر لایه ضخیم یخ یخ نمی زند؟
4. چرا عبارت "کت خز گرم" نادرست است؟

ورزش

یک فنجان آب داغ بردارید و یک قاشق فلزی و چوبی را همزمان در آب فرو کنید. کدام قاشق زودتر گرم می شود؟ تبادل حرارت بین آب و قاشق چگونه است؟ انرژی داخلی آب و قاشق چگونه تغییر می کند؟

خلاصه درس فیزیک پایه هشتم: "انواع انتقال حرارت".

اهداف درس:

آشنایی دانش آموزان با انواع انتقال حرارت.

ایجاد توانایی توضیح رسانایی حرارتی اجسام از نظر ساختار ماده. قادر به تجزیه و تحلیل اطلاعات ویدئویی باشد. پدیده های مشاهده شده را توضیح دهد.

نوع درس:درس ترکیبی

دموها:

1. انتقال حرارت در امتداد یک میله فلزی.
2. نمایش ویدئویی آزمایشی در مورد مقایسه رسانایی حرارتی نقره، مس و آهن.
3. چرخش یک چرخ کاغذ بر روی لامپ یا کاشی روشن.
4. نمایش ویدئویی از وقوع جریانهای همرفتی هنگام گرم شدن آب با پرمنگنات پتاسیم.
5. نمایش ویدئویی در مورد تابش اجسام با سطح تیره و روشن.

در طول کلاس ها

من. زمان سازماندهی

II. گزارش موضوع و اهداف درس

در درس قبلی یاد گرفتید که انرژی درونی را می توان با انجام کار یا با انتقال گرما تغییر داد. امروز در درس به چگونگی تغییر انرژی داخلی با انتقال حرارت خواهیم پرداخت.
سعی کنید معنی کلمه "انتقال حرارت" را توضیح دهید (کلمه "انتقال حرارت" به معنای انتقال انرژی حرارتی است). سه راه برای انتقال گرما وجود دارد، اما من آنها را نام نمی برم، شما خودتان هنگام حل معماها آنها را نام می برید.

پاسخ ها: رسانایی، همرفت، تابش.
بیایید با هر یک از انواع انتقال حرارت به طور جداگانه آشنا شویم و بگذاریم کلمات M. Faraday به شعار درس ما تبدیل شود: "مشاهده، مطالعه، کار".

III. یادگیری مطالب جدید

1. هدایت حرارتی

به سوالات پاسخ دهید:

1. اگر قاشق سرد را داخل چای داغ بریزیم چه اتفاقی می افتد؟ (بعد از مدتی گرم می شود).
2. چرا قاشق سرد داغ می شود؟ (چای قسمتی از حرارت خود را به قاشق و بخشی را به هوای اطراف داد).
نتیجه:از مثال مشخص می شود که گرما را می توان از جسمی که گرمتر است به جسمی که حرارت کمتری دارد (از آب گرم به قاشق سرد) منتقل کرد. اما انرژی در امتداد خود قاشق نیز منتقل شد - از انتهای گرم شده آن به قسمت سرد.
3. در نتیجه انتقال حرارت از انتهای گرم شده قاشق به سرد چگونه است؟ (در نتیجه حرکت و برهمکنش ذرات)

گرم کردن قاشق در چای داغ نمونه ای از انتقال حرارت است.

رسانایی گرمایی- انتقال انرژی از قسمت‌های گرم‌تر بدن به قسمت‌هایی که حرارت کمتری دارند، در نتیجه حرکت حرارتی و تعامل ذرات.

بیایید آزمایش کنیم:

انتهای سیم مسی را در پای سه پایه ثابت کنید. میخک ها را با موم به سیم وصل می کنند. سر آزاد سیم شمع ها را یا روی شعله لامپ الکلی گرم می کنیم.

سوالات:

1. ما چه چیزی را مشاهده می کنیم؟ (میخک ها به تدریج یکی یکی شروع به ریزش می کنند، ابتدا آنهایی که به شعله نزدیکتر هستند).
2. انتقال حرارت چگونه صورت می گیرد؟ (از انتهای گرم سیم تا انتهای سرد).
3. انتقال حرارت از طریق سیم چقدر طول می کشد؟ (تا زمانی که کل سیم گرم شود، یعنی تا زمانی که دمای کل سیم یکسان شود)
4. در مورد سرعت حرکت مولکول ها در ناحیه ای که نزدیکتر به شعله قرار دارد چه می توان گفت؟ (مولکول ها سریعتر حرکت می کنند)
5. چرا قطعه سیم بعدی گرم می شود؟ (در اثر برهمکنش مولکول ها سرعت حرکت مولکول ها در قسمت بعدی نیز افزایش می یابد و دمای این قسمت افزایش می یابد)
6. آیا فاصله بین مولکول ها بر سرعت انتقال حرارت تأثیر می گذارد؟ (هرچه فاصله بین مولکول ها کمتر باشد، انتقال حرارت سریعتر اتفاق می افتد)
7. آرایش مولکول ها را به خاطر بسپارید مواد جامدآه، مایعات و گازها. فرآیند انتقال انرژی در کدام اجسام سریعتر اتفاق می افتد؟ (در فلزات سریعتر، سپس در مایعات و گازها).

نمایش آزمایش را تماشا کنید و برای پاسخ به سوالات من آماده باشید.

سوالات:

1. روی کدام صفحه گرما سریعتر و در کدام صفحه کندتر پخش می شود؟
2. در مورد هدایت حرارتی این فلزات نتیجه گیری کنید. (رسانایی حرارتی بهتر برای نقره و مس، تا حدودی بدتر برای آهن)

توجه داشته باشید که در این حالت در حین انتقال حرارت هیچ گونه انتقال بدنه وجود ندارد.

پشم، مو، پر پرندگان، کاغذ، چوب پنبه و سایر اجسام متخلخل رسانایی حرارتی ضعیفی دارند. این به این دلیل است که هوا بین الیاف این مواد وجود دارد. خلاء (فضای آزاد شده از هوا) کمترین رسانایی حرارتی را دارد.

بیایید اصلی را بنویسیم ویژگی های هدایت حرارتی:

در جامدات، مایعات و گازها؛

خود ماده قابل تحمل نیست.

منجر به یکسان شدن دمای بدن می شود.

اجسام مختلف - هدایت حرارتی متفاوت

نمونه های هدایت حرارتی:

1. برف یک ماده متخلخل و شل است، حاوی هوا است. بنابراین، برف هدایت حرارتی ضعیفی دارد و به خوبی از زمین، محصولات زمستانه، درختان میوه از یخ زدگی محافظت می کند.
2. قابلمه های آشپزخانه از ماده ای ساخته شده اند که رسانایی حرارتی ضعیفی دارد. دسته قوری ها، تابه ها از موادی با رسانایی حرارتی ضعیف ساخته شده اند. همه اینها از دست ها در برابر سوختگی هنگام لمس اشیاء داغ محافظت می کند.
3. از موادی با رسانایی حرارتی خوب (فلزات) برای گرم کردن سریع اجسام یا قطعات استفاده می شود.

2. همرفت

معماها را حدس بزنید:

1) به زیر پنجره نگاه کنید -
یک آکاردئون کشیده شده است
اما سازدهنی پخش نمی شود -
آپارتمان ما را گرم می کند ... (باتری)

2) فدورا چاق ما
زود می خورد
اما وقتی سیر شدی
از فدورا - گرما ... (فر)

باتری ها، اجاق ها، رادیاتورهای گرمایشی توسط شخص برای گرم کردن اماکن مسکونی یا بهتر بگوییم برای گرم کردن هوای موجود در آنها استفاده می شود. این به دلیل همرفت - نوع بعدی انتقال حرارت - اتفاق می افتد.

همرفتانتقال انرژی توسط جت های مایع یا گاز است.
بیایید سعی کنیم توضیح دهیم که چگونه همرفت در اماکن مسکونی رخ می دهد.
هوا در تماس با باتری از آن گرم می شود، در حالی که منبسط می شود، چگالی آن کمتر از چگالی هوای سرد می شود. هوای گرم که سبک تر است، تحت تأثیر نیروی ارشمیدس بالا می آید و هوای سرد سنگین فرو می رود.
سپس دوباره: هوای سردتر به باتری می رسد، گرم می شود، منبسط می شود، سبک تر می شود و تحت تأثیر نیروی ارشمیدسی بالا می رود و غیره.
در اثر این حرکت، هوای اتاق گرم می شود.

چرخ سوزنی کاغذی که روی یک لامپ روشن قرار می گیرد شروع به چرخش می کند.
سعی کنید توضیح دهید که چگونه اتفاق می افتد؟ (هوای سرد وقتی در لامپ گرم می شود گرم می شود و بالا می رود، در حالی که اسپینر می چرخد).

مایع به همین ترتیب گرم می شود. به آزمایش مشاهده جریان های همرفت در هنگام گرم شدن آب (با استفاده از پرمنگنات پتاسیم) نگاه کنید.

توجه داشته باشید که بر خلاف هدایت حرارتی، همرفت شامل انتقال ماده است و همرفت در جامدات رخ نمی دهد.

دو نوع همرفت وجود دارد: طبیعیو مجبور شد
گرم کردن مایع در دیگ یا هوا در یک اتاق نمونه‌هایی هستند همرفت طبیعی. برای وقوع آن، مواد باید از پایین گرم یا از بالا سرد شوند. چرا دقیقا؟ اگر از بالا گرم کنیم، پس لایه های گرم آب به کجا و لایه های سرد به کجا حرکت می کنند؟ (پاسخ: هیچ جا، زیرا لایه های گرم شده در بالا هستند و لایه های سرد در زیر باقی می مانند)
اگر مایع را با قاشق، پمپ یا فن هم بزنید، همرفت اجباری مشاهده می شود.

ویژگی های همرفت:

در مایعات و گازها رخ می دهد، در جامدات و خلاء غیرممکن است.

خود ماده منتقل می شود.

مواد باید از پایین گرم شوند.

نمونه های همرفت:

1) جریان های سرد و گرم دریا و اقیانوس،
2) در جو، حرکات عمودی هوا منجر به تشکیل ابرها می شود.
3) سرمایش یا گرمایش مایعات و گازها در دستگاه های فنی مختلف مثلاً در یخچال و غیره خنک کننده آب موتورها فراهم می شود.
احتراق داخلی.

3. تشعشع

همه این را می دانندخورشید منبع اصلی گرمای زمین است. زمین در فاصله 150 میلیون کیلومتری آن قرار دارد. چگونه گرما از خورشید به زمین منتقل می شود؟
بین زمین و خورشید، خارج از جو ما، تمام فضا خلاء است. و ما می دانیم که هدایت گرما و همرفت نمی تواند در خلاء رخ دهد.
گرما چگونه منتقل می شود؟ در اینجا نوع دیگری از انتقال حرارت انجام می شود - تابش.

تابش - تشعشع انتقال حرارت است که در آن انرژی توسط پرتوهای الکترومغناطیسی منتقل می شود.

تفاوت آن با هدایت گرما و همرفت در این است که گرما در این حالت می تواند از طریق خلاء منتقل شود.

ویدیویی در مورد تشعشع تماشا کنید.

همه بدن ها انرژی ساطع می کنند: بدن انسان، اجاق گاز، لامپ الکتریکی.
هر چه دمای بدن بالاتر باشد، بیشتر است تابش حرارتی.

بدن نه تنها انرژی را ساطع می کند، بلکه آن را جذب می کند.
علاوه بر این، سطوح تاریک انرژی را بهتر از اجسامی با سطح روشن جذب و تابش می کنند.

ویژگی های تشعشع:

در هر ماده ای رخ می دهد.

هر چه دمای بدن بالاتر باشد، تابش شدیدتر است.

در خلاء اتفاق می افتد؛

اجسام تاریک تابش را بهتر از اجسام روشن جذب می کنند و تابش بهتری دارند.

نمونه هایی از استفاده از تشعشعات بدن:

سطوح موشک‌ها، کشتی‌های هوایی، بالن‌ها، ماهواره‌ها، هواپیماها با رنگ نقره‌ای رنگ می‌شوند تا توسط خورشید گرم نشوند. اگر برعکس، نیاز به استفاده از انرژی خورشیدی باشد، قسمت هایی از دستگاه ها به رنگ تیره رنگ می شوند.
مردم در زمستان لباس های تیره (مشکی، آبی، دارچینی) می پوشند، این لباس ها گرم تر و در تابستان روشن هستند (رنگ های بژ، سفید). برف کثیف در هوای آفتابی سریعتر از برف تمیز آب می شود، زیرا اجسام با سطح تیره تابش خورشید را بهتر جذب می کنند و سریعتر گرم می شوند.

IV. تلفیق دانش به دست آمده بر روی نمونه هایی از وظایف

بازی "سعی کن، توضیح بده".

قبل از اینکه یک زمین بازی با شش وظیفه باشید، می توانید هر کدام را انتخاب کنید. پس از انجام تمام کارها، باز خواهید شد گفتار حکیمانهو کسی که اغلب آن را از صفحه تلویزیون تلفظ می کند.

1. اگر ضخامت دیوارها یکسان باشد کدام خانه در زمستان گرمتر است؟گرم تر در خانه چوبیاز آنجایی که چوب 70 درصد هوا و آجر 20 درصد دارد. هوا رسانای ضعیف گرما است. اخیراً از آجرهای "متخلخل" در ساختمان سازی برای کاهش رسانایی حرارتی استفاده شده است.

2. چگونه انرژی از منبع گرما به پسر منتقل می شود؟به پسری که در کنار اجاق گاز نشسته است، انرژی عمدتاً از طریق هدایت گرما منتقل می شود.

3. چگونه انرژی از منبع گرما به پسر منتقل می شود؟
به پسری که روی شن دراز کشیده است، انرژی خورشید توسط تابش و از ماسه توسط رسانش گرما منتقل می شود.

4. محصولات فاسدشدنی در کدام یک از این واگن ها حمل می شود؟ چرا؟محصولات فاسد شدنی در واگن های رنگ شده حمل می شوند رنگ سفید، از آنجایی که چنین خودرویی به میزان کمتری توسط اشعه خورشید گرم می شود.

5. چرا پرندگان آبزی و سایر حیوانات در زمستان یخ نمی زنند؟
خز، پشم، رسانایی حرارتی ضعیفی دارند (وجود هوا بین الیاف)، که به بدن حیوان اجازه می دهد انرژی تولید شده توسط بدن را ذخیره کند و از خود در برابر خنک شدن محافظت کند.

6. چرا قاب های پنجره دوبل ساخته می شوند؟
بین قاب ها حاوی هوا است که هدایت حرارتی ضعیفی دارد و از اتلاف گرما محافظت می کند.

الکساندر پوشنوی، برنامه گالیله، «جهان جالب‌تر از آن چیزی است که ما فکر می‌کنیم».

V. خلاصه درس

ما با چه نوع انتقال حرارت آشنا هستیم؟
- تعیین کنید که کدام نوع انتقال حرارت در شرایط زیر نقش عمده ای دارد:

الف) گرم کردن آب در کتری (همرفت)؛
ب) شخص خود را با آتش (تابش) گرم می کند.
ج) گرم کردن سطح میز از چراغ رومیزی شامل (تابش)؛
د) حرارت دادن یک استوانه فلزی غوطه ور در آب جوش (رسانایی حرارتی).

VI. مشق شب

§ 4، 5، 6، پیشین 1 (3)، مثال 2 (1)، پیشین 3 (1) - به صورت کتبی.

VII. انعکاس

در پایان درس، از دانش آموزان دعوت می کنیم تا در مورد درس بحث کنند: چه چیزی را دوست داشتند، چه چیزی را دوست دارند تغییر دهند، مشارکت آنها را در درس ارزیابی کنند.

رسانایی حرارتی مردم نیز متفاوت است، برخی مانند کرک گرم هستند، در حالی که برخی دیگر مانند آهن گرما می گیرند.

یوری سرژکین

کلمه "همچنین" در عبارت فوق نشان می دهد که مفهوم "رسانایی حرارتی" فقط به صورت مشروط برای افراد اعمال می شود. با اينكه…

آیا می دانستید: کت خز گرم نمی کند، فقط گرمایی را که بدن انسان تولید می کند حفظ می کند.

این بدان معنی است که بدن انسان توانایی انتقال گرما را به معنای واقعی و نه فقط مجازی دارد. این همه شعر است، در واقع بخاری ها را از نظر هدایت حرارتی با هم مقایسه می کنیم.

شما بهتر می دانید، زیرا خودتان در موتور جستجو "رسانایی گرمایی بخاری ها" را تایپ کرده اید. دقیقا چی میخواستی بدونی؟ و اگر بدون شوخی باشد، دانستن این مفهوم مهم است، زیرا مواد مختلف هنگام استفاده بسیار متفاوت رفتار می کنند. یک نکته مهم، اگرچه نه کلیدی در انتخاب، دقیقاً توانایی مواد برای هدایت است انرژی حرارتی. اگر مواد عایق حرارتی اشتباهی را انتخاب کنید، به سادگی عملکرد خود را انجام نمی دهد، یعنی حفظ گرما در اتاق.

مرحله 2: مفهوم تئوری

از جانب دوره مدرسهفیزیکدانان به احتمال زیاد به یاد خواهند داشت که سه نوع انتقال حرارت وجود دارد:

• همرفت؛
• تابش - تشعشع؛
• رسانایی گرمایی.

بنابراین هدایت حرارتی نوعی انتقال حرارت یا حرکت انرژی حرارتی است. این به ساختار داخلی بدن مربوط می شود. یک مولکول انرژی را به مولکول دیگر منتقل می کند. حالا دوست داری یه تست کوچولو انجام بدی؟

کدام نوع ماده بیشترین انرژی را منتقل می کند (انتقال)؟

• اجسام جامد؟
• مایعات؟
• گازها؟

درست است، شبکه کریستالی جامدات بیش از همه انرژی را منتقل می کند. مولکول های آنها به یکدیگر نزدیک تر هستند و بنابراین می توانند به طور مؤثرتری برهمکنش کنند. گازها کمترین رسانایی حرارتی را دارند. مولکول های آنها در بیشترین فاصله از یکدیگر قرار دارند.

مرحله 3: بخاری چه چیزی می تواند باشد

گفتگوی خود را در مورد هدایت حرارتی بخاری ها ادامه می دهیم. تمام اجسامی که در این نزدیکی قرار دارند تمایل دارند دمای بین خود را برابر کنند. یک خانه یا آپارتمان، به عنوان یک شی، به دنبال یکسان سازی دما با خیابان است. آیا همه مصالح ساختمانی می توانند عایق باشند؟ خیر به عنوان مثال، بتن اجازه می دهد تا گرما از خانه شما به خیابان خیلی سریع جریان یابد، بنابراین تجهیزات گرمایشی زمانی برای حفظ دمای مورد نظر در اتاق ندارند. ضریب هدایت حرارتی برای عایق با فرمول محاسبه می شود:

جایی که W شار حرارتی ما است و m2 مساحت عایق با اختلاف دمای یک کلوین (برابر با یک درجه سانتیگراد است). برای بتن ما این ضریب 1.5 است. به این معنی که به صورت مشروط یک متر مربع بتن با اختلاف دمای یک درجه سانتیگراد قادر به عبور 1.5 وات انرژی حرارتی در ثانیه است. اما، موادی با ضریب 0.023 وجود دارد. واضح است که چنین موادی برای نقش بخاری ها بسیار مناسب تر هستند. آیا ضخامت مهم است؟ نمایشنامه. اما، در اینجا شما هنوز نمی توانید ضریب انتقال حرارت را فراموش کنید. برای دستیابی به نتایج مشابه به یک دیوار بتنی با ضخامت 3.2 متر یا یک ورق فوم پلاستیکی با ضخامت 0.1 متر نیاز خواهید داشت. واضح است که اگرچه بتن از نظر فنی می تواند بخاری باشد، اما از نظر اقتصادی امکان پذیر نیست. از همین رو:

عایق را می توان ماده ای نامید که کمترین مقدار انرژی حرارتی را از طریق خود هدایت می کند و از خروج آن از اتاق جلوگیری می کند و در عین حال حداقل هزینه ممکن را به همراه دارد.

بهترین عایق حرارتی هوا است. بنابراین وظیفه هر عایق ایجاد شکاف هوای ثابت بدون همرفت (حرکت) هوا در داخل آن است. به همین دلیل است که مثلاً فوم پلاستیک 98 درصد هوا است. رایج ترین مواد عایق عبارتند از:

• استایروفوم؛
• فوم پلی استایرن اکسترود شده؛
• پشم معدنی؛
• پنوفول؛
• پنوئیزول؛
• شیشه فوم؛
• فوم پلی اورتان (PPU)؛
• Ecowool (سلولز)؛

خواص عایق حرارتی تمام مواد ذکر شده در بالا نزدیک به این حدود است. همچنین شایان ذکر است: هرچه چگالی مواد بیشتر باشد، انرژی بیشتری را از طریق خود هدایت می کند. از تئوری به یاد دارید؟ هر چه مولکول‌ها به هم نزدیک‌تر باشند، گرما با کارایی بیشتری هدایت می‌شود.

مرحله 4: مقایسه کنید جدول هدایت حرارتی بخاری ها

جدول مقایسه بخاری ها را از نظر هدایت حرارتی اعلام شده توسط تولید کنندگان و مربوط به GOST ها نشان می دهد:

جدول مقایسه ای هدایت حرارتی مصالح ساختمانیکه بخاری محسوب نمی شوند:

سرعت انتقال حرارت فقط میزان انتقال حرارت از یک مولکول به مولکول دیگر را نشان می دهد. برای زندگی واقعی، این شاخص چندان مهم نیست. اما شما نمی توانید بدون محاسبه حرارتی دیوار انجام دهید. مقاومت انتقال حرارت متقابل هدایت حرارتی است. ما در مورد توانایی مواد (عایق) در حفظ جریان گرما صحبت می کنیم. برای محاسبه مقاومت در برابر انتقال حرارت، باید ضخامت را بر ضریب هدایت حرارتی تقسیم کنید. مثال زیر محاسبه مقاومت حرارتی دیوار ساخته شده از تیری به ضخامت 180 میلی متر را نشان می دهد.

همانطور که می بینید، مقاومت حرارتی چنین دیواری 1.5 خواهد بود. کافی؟ بستگی به منطقه دارد. مثال محاسبه کراسنویارسک را نشان می دهد. برای این منطقه ضریب مقاومت مورد نیاز سازه های محصور برابر 3.62 تعیین شده است. پاسخ روشن است. حتی برای کیف، که بسیار دورتر از جنوب است، این رقم 2.04 است.

مقاومت حرارتی متقابل هدایت حرارتی است.

این به این معنی است که توانایی ها خانه چوبیمقاومت در برابر اتلاف حرارت کافی نیست. گرم کردن لازم است، و در حال حاضر، با چه موادی - طبق فرمول محاسبه کنید.

مرحله 5: قوانین نصب

شایان ذکر است که تمام شاخص های فوق برای مواد DRY ارائه شده است. اگر ماده خیس شود، حداقل به نصف خواص خود را از دست می دهد یا حتی به "پارچه" تبدیل می شود. بنابراین، حفاظت از عایق حرارتی ضروری است. استایروفوم اغلب در زیر نمای مرطوب عایق بندی می شود که در آن عایق با لایه ای از گچ محافظت می شود. یک غشای ضد آب روی پشم معدنی اعمال می شود تا از ورود رطوبت جلوگیری کند.

نکته دیگری که در خور توجه است حفاظت از باد است. بخاری ها تخلخل متفاوتی دارند. به عنوان مثال، بیایید تخته های پلی استایرن منبسط شده و پشم معدنی را با هم مقایسه کنیم. اگر اولی جامد به نظر می رسد، دومی به وضوح منافذ یا الیاف را نشان می دهد. بنابراین، اگر عایق های حرارتی الیافی مانند پشم معدنی یا پشم اکو روی نرده های بادگیر نصب می کنید، حتما از محافظ باد مراقبت کنید. در غیر این صورت عملکرد حرارتی خوب عایق مفید نخواهد بود.

نتیجه گیری

بنابراین، ما بحث کردیم که هدایت حرارتی بخاری ها توانایی آنها در انتقال انرژی حرارتی است. عایق حرارتی نباید گرمای تولید شده توسط سیستم گرمایش خانه را آزاد کند. وظیفه اصلی هر ماده نگه داشتن هوا در داخل است. گازی است که کمترین رسانایی حرارتی را دارد. همچنین برای پی بردن به ضریب صحیح عایق حرارتی ساختمان لازم است مقاومت حرارتی دیوار محاسبه شود. اگر سوالی در مورد این موضوع دارید، لطفا در نظرات مطرح کنید.

سه واقعیت جالب در مورد عایق حرارتی

• برف به عنوان یک عایق حرارتی برای خرس در لانه عمل می کند.
• لباس همچنین عایق حرارت است. وقتی بدنمان سعی می کند دما را با دما یکسان کند، خیلی راحت نیستیم. محیط، که می تواند -30 درجه باشد، به جای 36.6 معمول.
• پتو یک عایق حرارتی است. اجازه نمی دهد گرمای بدن انسان خارج شود.

جایزه

به عنوان یک امتیاز برای کنجکاوهایی که یک آزمایش جالب با هدایت حرارتی را تا انتها خوانده اند: