Quelle est la conductivité thermique des corps poreux et pourquoi

Le transfert de chaleur dans la nature s'effectue à l'aide de la conduction thermique, de la convection et du rayonnement (absorption et émission de rayonnement).

Le mécanisme de conduction thermique est en fait expliqué dans le paragraphe précédent. Prenons un autre exemple. Lorsque l'extrémité d'une tige métallique est chauffée, ses molécules commencent à se déplacer plus rapidement, c'est-à-dire que l'énergie interne de cette extrémité augmente. Étant donné que les molécules se déplacent plus lentement à l'autre extrémité de la tige, à l'intérieur de la tige, à l'aide du mouvement chaotique des atomes et des électrons, l'énergie interne est transférée de l'extrémité chaude à l'extrémité froide. Le transfert d'énergie interne d'une partie d'une substance à une autre, dû au mouvement chaotique des molécules et autres particules d'une substance, est appelé conductivité thermique.

Parmi diverses sortes les métaux ont la meilleure conductivité thermique. Cela est dû au fait qu'ils contiennent des électrons libres. Nous notons également que la conductivité thermique d'une substance à l'état solide est supérieure à celle à l'état liquide, et à l'état liquide elle est supérieure à celle à l'état gazeux.

Considérez l'essence de la convection. Pour montrer la faible conductivité thermique de l'eau, un récipient d'eau est généralement chauffé par le haut. En même temps, l'eau peut bouillir en haut, mais rester froide en bas. Cependant, si le récipient est chauffé par le bas, l'eau est chauffée uniformément dans tout le volume. Cela s'explique par le fait que l'eau se dilate lorsqu'elle est chauffée et que sa densité diminue. Si l'eau chauffée se trouve en bas, les couches d'eau supérieures et plus denses descendent sous l'action de la gravité et déplacent l'eau chaude vers le haut. Ce mélange d'eau continuera jusqu'à ce que toute l'eau bout. Le transfert de chaleur qui se produit lorsque des couches de liquide ou de gaz inégalement chauffées sont mélangées sous l'action de la gravité s'appelle la convection. Il est facile de voir que la convection est absente dans un engin spatial en état d'apesanteur.(Considérez pourquoi le congélateur des réfrigérateurs est renforcé en haut au lieu d'en bas.)

Il peut sembler que la convection ne peut pas être considérée comme un transfert de chaleur, car elle est associée au travail de la gravité. Cependant, lors de la convection, une augmentation de l'énergie interne d'un liquide ou d'un gaz se produit uniquement en raison de la chaleur fournie de l'extérieur, et l'effet de la gravité n'est réduit qu'à accélérer le chauffage uniforme du liquide ou du gaz. L'action de la gravité lors de la convection n'apporte pas de contribution supplémentaire à l'énergie interne d'un liquide ou d'un gaz. Par conséquent, la convection est appelée transfert de chaleur.

L'échange de chaleur entre le Soleil et la Terre s'effectue au moyen d'un rayonnement électromagnétique. Un rayonnement électromagnétique est créé par le mouvement des charges électriques et augmente fortement avec l'augmentation de la température. Le rayonnement d'un corps, qui n'est déterminé que par sa température, est appelé rayonnement thermique.

Le processus de rayonnement se produit en raison de l'énergie interne du corps . Lorsque le rayonnement est absorbé par un autre corps, l'énergie interne du corps augmente en raison de l'énergie du rayonnement absorbé.Ainsi, au moyen du rayonnement, l'énergie est transférée des corps les plus chauffés vers les moins chauffés. Ce type de transfert de chaleur se produit même en l'absence de matière entre les corps.

Dans le paragraphe précédent, nous avons découvert que lorsqu'une aiguille en métal était abaissée dans un verre d'eau chaude, très vite l'extrémité du rayon devenait également chaude. Par conséquent, l'énergie interne, comme tout type d'énergie, peut être transférée d'un corps à un autre. L'énergie interne peut également être transférée d'une partie du corps à une autre. Ainsi, par exemple, si une extrémité d'un ongle est chauffée dans une flamme, son autre extrémité, qui est dans la main, chauffera progressivement et brûlera la main.

    Le phénomène de transfert d'énergie interne d'une partie du corps à une autre ou d'un corps à un autre lorsqu'ils sont en contact direct est appelé conduction thermique.

Étudions ce phénomène en faisant une série d'expériences avec des solides, des liquides et des gaz.

Mettons le bout d'un bâton de bois dans le feu. Il va s'enflammer. L'autre extrémité du bâton, qui est à l'extérieur, sera froide. L'arbre a donc mauvaise conductivité thermique .

Nous apportons le bout d'une fine tige de verre à la flamme de la lampe à alcool. Au bout d'un moment, il chauffera, tandis que l'autre extrémité restera froide. Par conséquent, le verre a également une mauvaise conductivité thermique.

Si nous chauffons l'extrémité d'une tige de métal dans une flamme, alors très bientôt toute la tige deviendra très chaude. Nous ne pouvons plus le tenir entre nos mains.

Cela signifie que les métaux conduisent bien la chaleur, c'est-à-dire qu'ils ont grande conductivité thermique. La conductivité thermique la plus élevée ont de l'argent et du cuivre.

Considérez le transfert de chaleur d'une partie d'un corps solide à une autre dans l'expérience suivante.

Nous fixons une extrémité de l'épaisseur fil de cuivre dans un trépied. Fixez quelques œillets au fil avec de la cire. Lorsque l'extrémité libre du fil est chauffée dans la flamme d'une lampe à alcool, la cire va fondre. Les œillets commenceront à tomber progressivement (Fig. 5). D'abord, ceux qui sont plus proches de la flamme disparaîtront, puis tous les autres à leur tour.

Riz. 5. Transfert de chaleur d'une partie d'un corps solide à une autre

Découvrons comment l'énergie est transférée le long du fil. La vitesse du mouvement oscillatoire des particules métalliques augmente dans la partie du fil la plus proche de la flamme. Comme les particules interagissent constamment les unes avec les autres, la vitesse de déplacement des particules voisines augmente. La température du morceau de fil suivant commence à monter, et ainsi de suite.

Il convient de rappeler que lors de la conduction thermique, il n'y a pas de transfert de matière d'une extrémité du corps à l'autre.

Considérons maintenant la conductivité thermique des liquides. Prenez un tube à essai avec de l'eau et commencez à chauffer sa partie supérieure. L'eau à la surface va bientôt bouillir et au fond du tube à essai, pendant ce temps, elle ne fera que chauffer (Fig. 6). Cela signifie que les liquides ont une faible conductivité thermique, à l'exception du mercure et des métaux en fusion.

Riz. 6. Conductivité thermique du liquide

Cela est dû au fait que dans les liquides, les molécules sont situées à de plus grandes distances les unes des autres que dans les solides.

Nous étudions la conductivité thermique des gaz. Nous plaçons un tube à essai sec sur un doigt et le chauffons dans la flamme d'une lampe à alcool avec le bas vers le haut (Fig. 7). Le doigt ne sera pas chaud pendant longtemps.

Riz. 7. Conductivité thermique du gaz

Cela est dû au fait que la distance entre les molécules de gaz est encore plus grande que celle des liquides et des solides. Par conséquent, la conductivité thermique des gaz est encore moindre.

Alors, conductivité thermique à diverses substances différent.

L'expérience illustrée à la figure 8 montre que la conductivité thermique des différents métaux n'est pas la même.


Riz. 8. Conductivité thermique de différents métaux

La laine, les cheveux, les plumes d'oiseaux, le papier, le liège et d'autres corps poreux ont une mauvaise conductivité thermique. Cela est dû au fait que de l'air est contenu entre les fibres de ces substances. Le vide (espace libéré de l'air) a la conductivité thermique la plus faible. Cela s'explique par le fait que la conductivité thermique est le transfert d'énergie d'une partie du corps à une autre, qui se produit lors de l'interaction de molécules ou d'autres particules. Dans un espace où il n'y a pas de particules, la conduction thermique ne peut pas avoir lieu.

S'il est nécessaire de protéger le corps contre le refroidissement ou le chauffage, des substances à faible conductivité thermique sont utilisées. Ainsi, pour les casseroles, les poêles, les poignées sont en plastique. Les maisons sont construites en rondins ou en briques, qui ont une faible conductivité thermique, ce qui signifie qu'elles protègent les locaux du refroidissement.

Des questions

  1. Comment l'énergie est-elle transférée à travers un fil métallique?
  2. Expliquez l'expérience (voir Fig. 8) montrant que la conductivité thermique du cuivre est supérieure à la conductivité thermique de l'acier.
  3. Quelles substances ont la conductivité thermique la plus élevée et la plus faible ? Où sont-ils utilisés ?
  4. Pourquoi la fourrure, le duvet, les plumes sur le corps des animaux et des oiseaux, ainsi que les vêtements humains protègent-ils du froid ?

Exercice 3

  1. Pourquoi la neige épaisse et lâche protège-t-elle les cultures d'hiver du gel?
  2. On estime que la conductivité thermique des planches de pin est 3,7 fois supérieure à celle de la sciure de pin. Comment expliquer une telle différence ?
  3. Pourquoi l'eau ne gèle-t-elle pas sous une épaisse couche de glace ?
  4. Pourquoi l'expression "manteau de fourrure chaud" est-elle incorrecte ?

Exercer

Prenez une tasse d'eau chaude et plongez une cuillère en métal et en bois dans l'eau en même temps. Quelle cuillère chauffera plus vite ? Comment la chaleur est-elle échangée entre l'eau et les cuillères ? Comment l'énergie interne de l'eau et des cuillères change-t-elle ?

Synopsis d'un cours de physique en 8e année : "Types de transfert de chaleur".

Objectifs de la leçon:

    Initier les élèves aux types de transfert de chaleur.

    Former la capacité d'expliquer la conductivité thermique des corps en termes de structure de la matière; être capable d'analyser les informations vidéo ; expliquer les phénomènes observés.

Type de leçon : leçon combinée.

Démos :

1. Transfert de chaleur le long d'une tige métallique.
2. Démonstration vidéo d'une expérience comparant la conductivité thermique de l'argent, du cuivre et du fer.
3. Rotation d'un moulinet en papier sur une lampe ou un carreau allumé.
4. Démonstration vidéo de l'apparition de courants de convection lorsque l'eau est chauffée avec du permanganate de potassium.
5. Démonstration vidéo sur le rayonnement des corps à surface sombre et claire.

PENDANT LES COURS

JE. Organisation du temps

II. Rapporter le sujet et les objectifs de la leçon

Dans la leçon précédente, vous avez appris que l'énergie interne peut être modifiée en travaillant ou en transférant de la chaleur. Aujourd'hui, dans la leçon, nous verrons comment le changement d'énergie interne se produit par transfert de chaleur.
Essayez d'expliquer la signification du mot "transfert de chaleur" (le mot "transfert de chaleur" implique le transfert d'énergie thermique). Il existe trois façons de transférer de la chaleur, mais je ne les nommerai pas, vous les nommerez vous-même lorsque vous résoudrez les énigmes.

Réponses : conduction, convection, rayonnement.
Familiarisons-nous séparément avec chaque type de transfert de chaleur et laissons les mots de M. Faraday devenir la devise de notre leçon: "Observer, étudier, travailler".

III. Apprendre du nouveau matériel

1. Conductivité thermique

Répondez aux questions:

1. Que se passe-t-il si nous mettons une cuillère froide dans du thé chaud ? (Il va se réchauffer après un certain temps).
2. Pourquoi une cuillère froide devient-elle chaude ? (Le thé cède une partie de sa chaleur à la cuillère et une partie à l'air ambiant).
Conclusion: Il ressort clairement de l'exemple que la chaleur peut être transférée d'un corps plus chauffé à un corps moins chauffé (de eau chaudeà une cuillère froide). Mais l'énergie était également transférée le long de la cuillère elle-même - de son extrémité chauffée à celle froide.
3. Quel est le résultat du transfert de chaleur de l'extrémité chauffée de la cuillère vers le froid ? (En raison du mouvement et de l'interaction des particules)

Chauffer une cuillère dans du thé chaud est un exemple de conduction thermique.

Conductivité thermique- le transfert d'énergie des parties les plus chauffées du corps vers les moins chauffées, en raison du mouvement thermique et de l'interaction des particules.

Expérimentons :

Fixez l'extrémité du fil de cuivre dans le pied du trépied. Les œillets sont attachés au fil avec de la cire. On chauffera l'extrémité libre du fil de bougies ou sur la flamme d'une lampe à alcool.

Des questions:

1. Qu'observons-nous ? (Les œillets commencent à tomber progressivement un par un, d'abord ceux qui sont plus proches de la flamme).
2. Comment s'effectue le transfert de chaleur ? (De l'extrémité chaude du fil à l'extrémité froide).
3. Combien de temps le transfert de chaleur à travers le fil prendra-t-il ? (Jusqu'à ce que tout le fil soit chauffé, c'est-à-dire jusqu'à ce que la température dans tout le fil soit égalisée)
4. Que peut-on dire de la vitesse de déplacement des molécules dans la zone située plus près de la flamme ? (Les molécules bougent plus vite)
5. Pourquoi le morceau de fil suivant chauffe-t-il ? (En raison de l'interaction des molécules, la vitesse de déplacement des molécules dans la section suivante augmente également et la température de cette partie augmente)
6. La distance entre les molécules affecte-t-elle le taux de transfert de chaleur ? (Plus la distance entre les molécules est petite, plus le transfert de chaleur est rapide)
7. Rappelez-vous l'arrangement des molécules dans solides Ah, les liquides et les gaz. Dans quels corps le processus de transfert d'énergie se produira-t-il plus rapidement ? (Plus rapide dans les métaux, puis dans les liquides et les gaz).

Regardez la démonstration de l'expérience et préparez-vous à répondre à mes questions.

Des questions:

1. Sur quelle plaque la chaleur se propage-t-elle plus rapidement et sur laquelle plus lentement ?
2. Tirez une conclusion sur la conductivité thermique de ces métaux. (Meilleure conductivité thermique pour l'argent et le cuivre, un peu moins bonne pour le fer)

Notez qu'il n'y a pas de transfert de corps pendant le transfert de chaleur dans ce cas.

La laine, les cheveux, les plumes d'oiseaux, le papier, le liège et d'autres corps poreux ont une mauvaise conductivité thermique. Cela est dû au fait que de l'air est contenu entre les fibres de ces substances. Le vide (espace libéré de l'air) a la conductivité thermique la plus faible.

Écrivons le principal caractéristiques de conductivité thermique :

    dans les solides, les liquides et les gaz ;

    la substance elle-même n'est pas tolérée;

    conduit à l'égalisation de la température corporelle;

    différents corps - différentes conductivités thermiques

Exemples de conduction thermique:

1. La neige est une substance poreuse et lâche, elle contient de l'air. Par conséquent, la neige a une faible conductivité thermique et protège bien la terre, les cultures d'hiver et les arbres fruitiers du gel.
2. Les maniques de cuisine sont faites d'un matériau à faible conductivité thermique. Les poignées des théières, des casseroles sont faites de matériaux à faible conductivité thermique. Tout cela protège les mains des brûlures lors du contact avec des objets chauds.
3. Les substances à bonne conductivité thermique (métaux) sont utilisées pour chauffer rapidement des corps ou des pièces.

2. Convection

Devinez les énigmes :

1) Regardez sous la fenêtre -
Il y a un accordéon étendu
Mais l'harmonica ne joue pas -
Ça réchauffe notre appart... (batterie)

2) Notre gros Fedora
mange bientôt.
Mais quand tu es rassasié
De Fedora - chaleur ... (four)

Les batteries, les poêles, les radiateurs de chauffage sont utilisés par une personne pour chauffer des locaux d'habitation, ou plutôt pour chauffer l'air qu'ils contiennent. Cela se produit en raison de la convection - le prochain type de transfert de chaleur.

Convection est le transfert d'énergie par des jets de liquide ou de gaz.
Essayons d'expliquer comment la convection se produit dans les locaux résidentiels.
L'air, au contact de la batterie, s'en échauffe, tandis qu'elle se dilate, sa densité devient inférieure à la densité de l'air froid. L'air chaud, étant plus léger, monte sous l'action de la force d'Archimède, et l'air froid et lourd descend.
Là encore : l'air plus froid atteint la pile, s'échauffe, se dilate, s'allège et s'élève sous l'action de la force d'Archimède, etc.
En raison de ce mouvement, l'air de la pièce se réchauffe.

Un moulinet en papier placé au-dessus d'une lampe allumée commence à tourner.
Essayez d'expliquer comment cela se passe? (L'air froid lorsqu'il est chauffé à la lampe devient chaud et monte, tandis que le spinner tourne).

Le liquide est chauffé de la même manière. Regardez l'expérience sur l'observation des courants de convection lorsque l'eau est chauffée (en utilisant du permanganate de potassium).

Notez que, contrairement à la conduction thermique, la convection implique le transfert de matière et la convection ne se produit pas dans les solides.

Il existe deux types de convection : Naturel et forcé.
Chauffer un liquide dans une casserole ou de l'air dans une pièce en sont des exemples convection naturelle. Pour son apparition, les substances doivent être chauffées par le bas ou refroidies par le haut. Pourquoi exactement ? Si nous chauffons par le haut, où se déplaceront les couches d'eau chauffées et où se déplaceront les froides ? (Réponse : nulle part, puisque les couches chauffées sont déjà en haut, et les couches froides resteront en dessous)
Une convection forcée est observée si le liquide est agité avec une cuillère, une pompe ou un ventilateur.

Caractéristiques de convection :

    se produit dans les liquides et les gaz, est impossible dans les solides et le vide ;

    la substance elle-même est transférée;

    les substances doivent être chauffées par le bas.

Exemples de convection :

1) les courants marins et océaniques froids et chauds,
2) dans l'atmosphère, les mouvements verticaux de l'air entraînent la formation de nuages ​​;
3) le refroidissement ou le chauffage des liquides et des gaz dans divers appareils techniques, par exemple dans les réfrigérateurs, etc., le refroidissement par eau des moteurs est assuré
combustion interne.

3. Rayonnement

Tout le monde sait ça Le soleil est la principale source de chaleur sur Terre. La terre est située à une distance de 150 millions de km de celle-ci. Comment la chaleur est-elle transférée du Soleil vers la Terre ?
Entre la Terre et le Soleil, en dehors de notre atmosphère, tout l'espace est un vide. Et nous savons que la conduction thermique et la convection ne peuvent pas se produire dans le vide.
Comment la chaleur est-elle transférée ? Ici, un autre type de transfert de chaleur est effectué - le rayonnement.

Radiation est un transfert de chaleur dans lequel l'énergie est transférée par des rayons électromagnétiques.

Il diffère de la conduction thermique et de la convection en ce que la chaleur dans ce cas peut être transférée par le vide.

Regardez une vidéo sur les radiations.

Tous les corps rayonnent d'énergie : le corps humain, le poêle, la lampe électrique.
Plus la température corporelle est élevée, plus Radiation thermique.

Non seulement les corps émettent de l'énergie, mais ils l'absorbent également.
De plus, les surfaces sombres absorbent et rayonnent mieux l'énergie que les corps à surface claire.

Caractéristiques du rayonnement:

    se produit dans n'importe quelle substance ;

    plus la température corporelle est élevée, plus le rayonnement est intense ;

    se déroule dans le vide ;

    les corps sombres absorbent mieux le rayonnement que les corps clairs et rayonnent mieux.

Exemples d'utilisation du rayonnement corporel:

les surfaces des fusées, des dirigeables, des ballons, des satellites, des avions, sont peintes avec de la peinture argentée afin qu'elles ne soient pas chauffées par le soleil. Si, au contraire, il est nécessaire d'utiliser l'énergie solaire, certaines parties des appareils sont peintes dans une couleur sombre.
Les gens portent des vêtements sombres en hiver (noir, bleu, cannelle), ils sont plus chauds et clairs en été (couleurs beige, blanc). La neige sale fond plus rapidement par temps ensoleillé que la neige propre, car les corps à surface sombre absorbent mieux le rayonnement solaire et se réchauffent plus rapidement.

IV. Consolidation des connaissances acquises sur des exemples de tâches

Jeu "Essayez, expliquez".

Devant vous se trouve un terrain de jeu avec six tâches, vous pouvez en choisir une. Après avoir terminé toutes les tâches, vous ouvrirez énonciation sage et celui qui le prononce très souvent depuis les écrans de télévision.

1. Quelle maison est la plus chaude en hiver si l'épaisseur des murs est la même ? plus chaud dans maison en bois, puisque le bois contient 70 % d'air et la brique 20 %. L'air est un mauvais conducteur de chaleur. Récemment, des briques "poreuses" ont été utilisées dans la construction pour réduire la conductivité thermique.

2. Comment l'énergie est-elle transférée de la source de chaleur au garçon ? Au garçon assis près du poêle, l'énergie est principalement transférée par conduction thermique.

3. Comment l'énergie est-elle transférée de la source de chaleur au garçon ?
À un garçon allongé sur le sable, l'énergie du soleil est transférée par rayonnement et celle du sable par conduction thermique.

4. Dans lequel de ces wagons sont transportés des produits périssables ? Pourquoi? Les produits périssables sont transportés dans des wagons peints en couleur blanche, puisqu'une telle voiture est chauffée dans une moindre mesure par les rayons du soleil.

5. Pourquoi la sauvagine et les autres animaux ne gèlent-ils pas en hiver ?
La fourrure, la laine, le duvet ont une mauvaise conductivité thermique (présence d'air entre les fibres), ce qui permet au corps de l'animal de stocker l'énergie produite par le corps et de se protéger du refroidissement.

6. Pourquoi les châssis des fenêtres sont-ils doublés ?
Entre les cadres contient de l'air, qui a une mauvaise conductivité thermique et protège contre les pertes de chaleur.

« Le monde est plus intéressant qu'on ne le pense », Alexandre Pushnoy, programme Galileo.

V. Résumé de la leçon

Quels types de transfert de chaleur connaissons-nous ?
– Déterminez quel type de transfert de chaleur joue un rôle majeur dans les situations suivantes :

a) chauffer de l'eau dans une bouilloire (convection);
b) une personne se réchauffe au feu (rayonnement);
c) chauffage de la surface de la table à partir de la lampe de table incluse (rayonnement);
d) chauffer un cylindre métallique plongé dans de l'eau bouillante (conduction thermique).

VI. Devoirs

§ 4, 5, 6, ex. 1 (3), ex. 2(1), ex. 3(1) - par écrit.

VII. Réflexion

A la fin de la leçon, nous invitons les élèves à discuter de la leçon : ce qu'ils ont aimé, ce qu'ils aimeraient changer, évaluer leur participation à la leçon.

Les gens ont également une conductivité thermique différente, certains chauffent comme des peluches, tandis que d'autres prennent de la chaleur comme du fer.

Yuri Serezhkin

Le mot "également" dans la déclaration ci-dessus montre que le concept de "conductivité thermique" n'est appliqué aux personnes que de manière conditionnelle. Bien que…

Le saviez-vous : un manteau de fourrure ne chauffe pas, il ne retient que la chaleur que produit le corps humain.

Cela signifie que le corps humain a la capacité de conduire la chaleur au sens littéral, et pas seulement au sens figuré. Tout cela n'est que poésie, en effet, nous allons comparer les radiateurs en termes de conductivité thermique.

Vous savez mieux, car vous avez vous-même tapé dans le moteur de recherche "conductivité thermique des appareils de chauffage". Que voulais-tu savoir exactement ? Et si sans blagues, il est important de connaître ce concept, car différents matériaux se comportent très différemment lorsqu'ils sont utilisés. Un point important, bien que non essentiel, dans le choix est précisément la capacité du matériau à conduire l'énérgie thermique. Si vous choisissez le mauvais matériau d'isolation thermique, il ne remplira tout simplement pas sa fonction, à savoir conserver la chaleur dans la pièce.

Étape 2 : Concept théorique

De cours d'école Les physiciens se souviendront très probablement qu'il existe trois types de transfert de chaleur :

  • Convection;
  • Radiation;
  • Conductivité thermique.

La conductivité thermique est donc un type de transfert de chaleur ou de mouvement d'énergie thermique. Cela a à voir avec la structure interne des corps. Une molécule transfère de l'énergie à une autre. Souhaitez-vous maintenant un petit test ?

Quel type de substance transmet (transfère) le plus d'énergie ?

  • Corps solides ?
  • Liquides ?
  • Des gaz?

C'est vrai, le réseau cristallin des solides transfère surtout l'énergie. Leurs molécules sont plus proches les unes des autres et peuvent donc interagir plus efficacement. Les gaz ont la conductivité thermique la plus faible. Leurs molécules sont les plus éloignées les unes des autres.


Étape 3 : Que peut être un appareil de chauffage

Nous poursuivons notre conversation sur la conductivité thermique des appareils de chauffage. Tous les corps qui se trouvent à proximité ont tendance à égaliser la température entre eux. Une maison ou un appartement, en tant qu'objet, cherche à égaliser la température avec la rue. Tous les matériaux de construction sont-ils capables d'être des isolants ? Non. Par exemple, le béton laisse passer la chaleur de votre maison vers la rue trop rapidement, de sorte que l'équipement de chauffage n'aura pas le temps de maintenir la température souhaitée dans la pièce. Le coefficient de conductivité thermique pour l'isolation est calculé par la formule :


Où W est notre flux de chaleur et m2 est la zone d'isolation avec une différence de température d'un Kelvin (elle est égale à un degré Celsius). Pour notre béton, ce coefficient est de 1,5. Cela signifie que conditionnellement, un mètre carré de béton avec une différence de température d'un degré Celsius est capable de transmettre 1,5 watts d'énergie thermique par seconde. Mais, il existe des matériaux avec un coefficient de 0,023. Il est clair que de tels matériaux sont bien mieux adaptés au rôle de radiateurs. L'épaisseur est-elle importante, demandez-vous? Pièces. Mais, ici, vous ne pouvez toujours pas oublier le coefficient de transfert de chaleur. Pour obtenir les mêmes résultats, vous aurez besoin d'un mur en béton de 3,2 m d'épaisseur ou d'une feuille de mousse plastique de 0,1 m d'épaisseur.Il est clair que même si le béton peut techniquement être un élément chauffant, ce n'est pas économiquement réalisable. C'est pourquoi:

L'isolation peut être qualifiée de matériau qui conduit le moins d'énergie thermique à travers lui-même, l'empêchant de quitter la pièce et en même temps coûtant le moins cher possible.


Le meilleur isolant thermique est l'air. Par conséquent, la tâche de toute isolation est de créer un entrefer fixe sans convection (mouvement) d'air à l'intérieur. C'est pourquoi, par exemple, la mousse plastique est constituée à 98 % d'air. Les matériaux isolants les plus courants sont :

  • Polystyrène;
  • mousse de polystyrène extrudé;
  • laine minérale;
  • pénofol ;
  • Pénoizol;
  • Verre mousse;
  • Mousse de polyuréthane (PPU);
  • Ecowool (cellulose);

Les propriétés d'isolation thermique de tous les matériaux énumérés ci-dessus sont proches de ces limites. Cela vaut également la peine d'être considéré: plus la densité du matériau est élevée, plus il conduit l'énergie par lui-même. Rappelez-vous de la théorie? Plus les molécules sont proches, plus la chaleur est conduite efficacement.

Étape 4 : Comparez. Tableau de conductivité thermique des appareils de chauffage

Le tableau présente une comparaison des appareils de chauffage en termes de conductivité thermique déclarée par les fabricants et correspondant aux GOST :

Tableau comparatif de conductivité thermique matériaux de construction, qui ne sont pas considérés comme des appareils de chauffage :

Le taux de transfert de chaleur indique uniquement le taux de transfert de chaleur d'une molécule à une autre. Dans la vraie vie, cet indicateur n'est pas si important. Mais vous ne pouvez pas vous passer d'un calcul thermique du mur. La résistance au transfert de chaleur est l'inverse de la conductivité thermique. Nous parlons de la capacité du matériau (isolation) à retenir le flux de chaleur. Pour calculer la résistance au transfert de chaleur, vous devez diviser l'épaisseur par le coefficient de conductivité thermique. L'exemple ci-dessous montre le calcul de la résistance thermique d'un mur constitué d'une poutre de 180 mm d'épaisseur.


Comme vous pouvez le constater, la résistance thermique d'un tel mur sera de 1,5. Suffisant? Cela dépend de la région. L'exemple montre le calcul pour Krasnoïarsk. Pour cette région, le coefficient de résistance requis des structures encaissantes est fixé à 3,62. La réponse est claire. Même pour Kyiv, qui est beaucoup plus au sud, ce chiffre est de 2,04.

La résistance thermique est l'inverse de la conductivité thermique.

Cela signifie que les capacités maison en bois résister à la déperdition de chaleur ne suffit pas. Le réchauffement est nécessaire, et déjà, avec quel matériau - calculez selon la formule.


Étape 5 : Règles de montage

Il convient de dire que tous les indicateurs ci-dessus sont donnés pour les matériaux SECS. Si le matériau est mouillé, il perdra au moins la moitié de ses propriétés, voire se transformera en "chiffon". Par conséquent, il est nécessaire de protéger l'isolation thermique. Le polystyrène est le plus souvent isolé sous une façade humide, dans laquelle l'isolant est protégé par une couche de plâtre. Une membrane d'étanchéité est appliquée sur la laine minérale pour empêcher l'humidité de pénétrer.


Un autre point qui mérite attention est la protection contre le vent. Les radiateurs ont une porosité différente. Par exemple, comparons les panneaux de polystyrène expansé et la laine minérale. Si le premier semble solide, le second montre clairement des pores ou des fibres. Par conséquent, si vous installez une isolation thermique fibreuse, telle que de la laine minérale ou de la laine écologique, sur une clôture soufflée par le vent, veillez à prendre soin de la protection contre le vent. Sinon, les bonnes performances thermiques de l'isolant ne seront pas utiles.

conclusion

Nous avons donc discuté du fait que la conductivité thermique des appareils de chauffage est leur capacité à transférer de l'énergie thermique. L'isolant thermique ne doit pas dégager la chaleur générée par le système de chauffage de la maison. La tâche principale de tout matériau est de garder l'air à l'intérieur. C'est le gaz qui a la conductivité thermique la plus faible. Il est également nécessaire de calculer la résistance thermique du mur afin de connaître le bon coefficient d'isolation thermique du bâtiment. Si vous avez des questions sur ce sujet, veuillez les laisser dans les commentaires.

Trois faits intéressants sur l'isolation thermique

  • La neige sert d'isolant thermique pour l'ours dans la tanière.
  • Les vêtements sont aussi un isolant thermique. Nous ne sommes pas très à l'aise lorsque notre corps essaie d'égaliser la température avec la température. environnement, qui peut être de -30 degrés, au lieu des 36,6 habituels.
  • La couverture est un isolant thermique. Il ne permet pas à la chaleur du corps humain de s'échapper.

Prime

En bonus pour les curieux qui ont lu jusqu'au bout une expérience intéressante sur la conductivité thermique :