Kolika je toplinska vodljivost poroznih tijela i zašto
Prijenos topline u prirodi odvija se uz pomoć provođenja topline, konvekcije i zračenja (apsorpcija i emisija zračenja).
Mehanizam provođenja topline zapravo je objašnjen u prethodnom paragrafu. Uzmimo drugi primjer. Kada se kraj metalne šipke zagrije, njegove se molekule počinju brže kretati, tj. povećava se unutarnja energija tog kraja. Budući da se na drugom kraju štapića molekule kreću sporije, unutar štapića se uz pomoć kaotičnog kretanja atoma i elektrona unutarnja energija prenosi s vrućeg na hladniji kraj. Prijenos unutarnje energije s jednog dijela tvari na drugi, zbog kaotičnog kretanja molekula i drugih čestica tvari, naziva se toplinska vodljivost.
Među razne vrste metali imaju najbolju toplinsku vodljivost. To je zbog činjenice da sadrže slobodne elektrone. Napominjemo i da je toplinska vodljivost tvari u krutom stanju veća nego u tekućem stanju, a u tekućem stanju veća nego u plinovitom stanju.
Razmotrite bit konvekcije. Da bi se pokazala loša toplinska vodljivost vode, obično se posuda s vodom zagrijava odozgo. Istovremeno, voda može kuhati na vrhu, ali ostati hladna na dnu. Međutim, ako se posuda zagrijava odozdo, tada se voda zagrijava ravnomjerno po cijelom volumenu. To se objašnjava činjenicom da se voda zagrijavanjem širi i njezina se gustoća smanjuje. Ako je zagrijana voda na dnu, tada se gornji, gušći slojevi vode pod djelovanjem gravitacije spuštaju i istiskuju toplu vodu prema gore. Ovo miješanje vode nastavit će se dok sva voda ne provrije. Prijelaz topline do kojeg dolazi miješanjem neravnomjerno zagrijanih slojeva tekućine ili plina pod djelovanjem gravitacije naziva se konvekcija. Lako je vidjeti da u svemirskoj letjelici u bestežinskom stanju nema konvekcije.(Razmotrite zašto je zamrzivač u hladnjacima ojačan na vrhu umjesto na dnu.)
Može se činiti da se konvekcija ne može smatrati prijenosom topline, jer je povezana s radom gravitacije. Međutim, tijekom konvekcije, povećanje unutarnje energije tekućine ili plina događa se samo zbog topline dovedene izvana, a učinak gravitacije svodi se samo na ubrzavanje ravnomjernog zagrijavanja tekućine ili plina. Djelovanje gravitacije tijekom konvekcije ne daje dodatni doprinos unutarnjoj energiji tekućine ili plina. Stoga se konvekcija naziva prijenos topline.
Izmjena topline između Sunca i Zemlje odvija se pomoću elektromagnetskog zračenja. Elektromagnetska radijacija nastaje kretanjem električnih naboja i naglo raste s porastom temperature. Zračenje tijela, koje je određeno samo njegovom temperaturom, naziva se toplinsko zračenje.
Proces zračenja nastaje zbog unutarnje energije tijela . Kada zračenje apsorbira neko drugo tijelo, unutarnja energija tijela raste zbog energije apsorbiranog zračenja.Dakle, zračenjem se energija prenosi s jače zagrijanih tijela na manje zagrijana. Ova vrsta prijenosa topline događa se čak i u odsutnosti tvari između tijela.
U prethodnom paragrafu saznali smo da kada se metalna igla spusti u čašu vruće vode, vrlo brzo se zagrije i kraj žbice. Posljedično, unutarnja energija, kao i svaka vrsta energije, može se prenositi s jednog tijela na drugo. Unutarnja energija također se može prenositi s jednog dijela tijela na drugi. Tako, na primjer, ako se jedan kraj čavla zagrije u plamenu, tada će se njegov drugi kraj, koji je u ruci, postupno zagrijati i opeći ruku.
Pojava prijenosa unutarnje energije s jednog dijela tijela na drugi ili s jednog tijela na drugo kada su u neposrednom dodiru naziva se provođenje topline.
Proučimo ovaj fenomen izvodeći niz pokusa s krutinama, tekućinama i plinovima.
Stavimo kraj drvenog štapa u vatru. Zapalit će se. Drugi kraj štapa, koji je vani, bit će hladan. Dakle, drvo ima loša toplinska vodljivost .
Kraj tanke staklene šipke prinesemo plamenu špiritusne svjetiljke. Nakon nekog vremena će se zagrijati, dok će drugi kraj ostati hladan. Posljedično, staklo također ima lošu toplinsku vodljivost.
Ako kraj metalne šipke zagrijemo u plamenu, vrlo brzo će se cijela šipka jako zagrijati. Ne možemo ga više držati u rukama.
To znači da metali dobro provode toplinu, odnosno imaju velika toplinska vodljivost. Najveća toplinska vodljivost imaju srebro i bakar.
Razmotrite prijenos topline s jednog dijela krutog tijela na drugi u sljedećem pokusu.
Fiksiramo jedan kraj gustog bakrene žice u tronošcu. Na žicu voskom pričvrstite nekoliko karanfila. Kad se slobodni kraj žice zagrije u plamenu alkoholne lampe, vosak će se otopiti. Karanfili će postupno početi otpadati (slika 5). Prvo će nestati oni koji su bliže plamenu, a zatim svi ostali redom.
Riža. 5. Prijenos topline s jednog dijela čvrstog tijela na drugi
Otkrijmo kako se energija prenosi duž žice. Brzina oscilatornog gibanja metalnih čestica povećava se u onom dijelu žice koji je bliže plamenu. Budući da čestice neprestano međusobno djeluju, povećava se brzina gibanja susjednih čestica. Temperatura sljedećeg komada žice počinje rasti, i tako dalje.
Treba imati na umu da tijekom provođenja topline nema prijenosa tvari s jednog kraja tijela na drugi.
Razmotrimo sada toplinsku vodljivost tekućina. Uzmite epruvetu s vodom i počnite zagrijavati njezin gornji dio. Voda na površini ubrzo će prokuhati, a na dnu epruvete za to vrijeme će se samo zagrijati (slika 6). To znači da tekućine imaju nisku toplinsku vodljivost, s izuzetkom žive i rastaljenih metala.
Riža. 6. Toplinska vodljivost tekućine
To je zbog činjenice da su u tekućinama molekule smještene na većoj udaljenosti jedna od druge nego u čvrstim tvarima.
Ispitujemo toplinsku vodljivost plinova. Suhu epruvetu stavimo na prst i zagrijavamo je na plamenu alkoholne lampe dnom prema gore (slika 7). Prst se dugo neće osjećati toplim.
Riža. 7. Toplinska vodljivost plina
To je zbog činjenice da je udaljenost između molekula plina još veća nego kod tekućina i krutina. Zbog toga je toplinska vodljivost plinova još manja.
Tako, toplinska vodljivost pri razne tvari drugačiji.
Iskustvo prikazano na slici 8 pokazuje da toplinska vodljivost različitih metala nije ista.
Riža. 8. Toplinska vodljivost različitih metala
Vuna, dlaka, ptičje perje, papir, pluto i druga porozna tijela imaju lošu toplinsku vodljivost. To je zbog činjenice da se između vlakana tih tvari nalazi zrak. Najnižu toplinsku vodljivost ima vakuum (prostor oslobođen od zraka). To se objašnjava činjenicom da je toplinska vodljivost prijenos energije s jednog dijela tijela na drugi, koji se javlja tijekom interakcije molekula ili drugih čestica. U prostoru u kojem nema čestica ne može doći do provođenja topline.
Ako postoji potreba za zaštitom tijela od hlađenja ili zagrijavanja, tada se koriste tvari niske toplinske vodljivosti. Dakle, za lonce, tave, ručke su izrađene od plastike. Kuće se grade od balvana ili opeke, koje imaju lošu toplinsku vodljivost, što znači da štite prostorije od hlađenja.
Pitanja
- Kako se energija prenosi kroz metalnu žicu?
- Objasnite iskustvo (vidi sliku 8) koje pokazuje da je toplinska vodljivost bakra veća od toplinske vodljivosti čelika.
- Koje tvari imaju najveću i najmanju toplinsku vodljivost? Gdje se koriste?
- Zašto krzno, paperje, perje na tijelu životinja i ptica, kao i ljudska odjeća štite od hladnoće?
Vježba 3
- Zašto duboki rahli snijeg štiti ozime usjeve od smrzavanja?
- Procjenjuje se da je toplinska vodljivost borovih ploča 3,7 puta veća od borove piljevine. Kako objasniti takvu razliku?
- Zašto se voda ne smrzava pod debelim slojem leda?
- Zašto je izraz "topli krzneni kaput" netočan?
Vježbajte
Uzmite šalicu vruće vode i uronite metalnu i drvenu žlicu u vodu istovremeno. Koja će se žlica brže zagrijati? Kako se toplina izmjenjuje između vode i žlica? Kako se mijenja unutarnja energija vode i žlica?
Sinopsis lekcije iz fizike u 8. razredu: "Vrste prijenosa topline".
Ciljevi lekcije:
Upoznati studente s vrstama prijenosa topline.
Formirati sposobnost objašnjavanja toplinske vodljivosti tijela građom tvari; moći analizirati video informacije; objasniti uočene pojave.
Vrsta lekcije: kombinirani sat.
Demo snimke:
1. Prijenos topline duž metalne šipke.
2. Video demonstracija pokusa usporedbe toplinske vodljivosti srebra, bakra i željeza.
3. Rotacija papirnatog kotača iznad upaljene lampe ili pločice.
4. Video demonstracija nastanka konvekcijskih struja pri zagrijavanju vode s kalijevim permanganatom.
5. Video demonstracija zračenja tijela tamne i svijetle površine.
TIJEKOM NASTAVE
II. Izvještavanje o temi i ciljevima lekcije
U prethodnoj ste lekciji naučili da se unutarnja energija može promijeniti vršenjem rada ili prijenosom topline. Danas ćemo u lekciji pogledati kako dolazi do promjene unutarnje energije prijenosom topline.
Pokušajte objasniti značenje riječi "prijenos topline" (riječ "prijenos topline" podrazumijeva prijenos toplinske energije). Postoje tri načina prijenosa topline, ali neću ih imenovati, sami ćete ih imenovati kada riješite zagonetke.
Odgovori: kondukcija, konvekcija, zračenje.
Upoznajmo se sa svakom vrstom prijenosa topline zasebno, a moto naše lekcije neka postanu riječi M. Faradaya: „Promatraj, proučavaj, radi“.
III. Učenje novog gradiva
1. Toplinska vodljivost
Odgovori na pitanja:
1. Što se događa ako hladnu žlicu stavimo u vrući čaj? (Zagrijat će se nakon nekog vremena).
2. Zašto hladna žlica postaje vruća? (Čaj je dio topline predao žlici, a dio okolnom zraku).
Zaključak: Iz primjera je jasno da se toplina može prenositi s jače zagrijanog tijela na manje zagrijano (od Vruća voda na hladnu žlicu). No, energija se prenosila i duž same žlice - s njenog zagrijanog kraja na hladniji.
3. Kao rezultat čega dolazi do prijenosa topline sa zagrijanog kraja žlice na hladni? (Kao rezultat kretanja i interakcije čestica)
Zagrijavanje žlice u vrućem čaju primjer je provođenja topline.
Toplinska vodljivost- prijenos energije s jače zagrijanih dijelova tijela na manje zagrijane, kao rezultat toplinskog gibanja i međudjelovanja čestica.
Eksperimentirajmo:
Pričvrstite kraj bakrene žice u podnožje stativa. Karanfili se na žicu pričvršćuju voskom. Zagrijat ćemo slobodni kraj žice svijeće ili na plamenu alkoholne lampe. 
Pitanja:
1. Što promatramo? (Karanfili počinju postupno otpadati jedan po jedan, prvo oni koji su bliže plamenu).
2. Kako se odvija prijenos topline? (Od vrućeg kraja žice do hladnog kraja).
3. Koliko će trajati prijenos topline kroz žicu? (Dok se cijela žica ne zagrije, odnosno dok se temperatura u cijeloj žici ne izjednači)
4. Što se može reći o brzini kretanja molekula u području koje se nalazi bliže plamenu? (Molekule se kreću brže)
5. Zašto se sljedeći komad žice zagrijava? (Kao rezultat međudjelovanja molekula, povećava se i brzina kretanja molekula u sljedećem dijelu i temperatura ovog dijela raste)
6. Utječe li udaljenost između molekula na brzinu prijenosa topline? (Što je manja udaljenost između molekula, brži je prijenos topline)
7. Prisjetite se rasporeda molekula u čvrste tvari Ah, tekućine i plinovi. U kojim tijelima će se proces prijenosa energije odvijati brže? (Brže u metalima, zatim u tekućinama i plinovima).
Pogledajte demonstraciju eksperimenta i budite spremni odgovoriti na moja pitanja. 
Pitanja:
1. Po kojoj se ploči toplina širi brže, a po kojoj sporije?
2. Zaključite o toplinskoj vodljivosti ovih metala. (Bolja toplinska vodljivost za srebro i bakar, nešto lošija za željezo)
Imajte na umu da u ovom slučaju nema prijenosa tijela tijekom prijenosa topline.
Vuna, dlaka, ptičje perje, papir, pluto i druga porozna tijela imaju lošu toplinsku vodljivost. To je zbog činjenice da se između vlakana tih tvari nalazi zrak. Najnižu toplinsku vodljivost ima vakuum (prostor oslobođen od zraka).
Zapišimo glavno karakteristike toplinske vodljivosti:
u čvrstim tvarima, tekućinama i plinovima;
sama tvar se ne tolerira;
dovodi do izjednačavanja tjelesne temperature;
različita tijela - različita toplinska vodljivost
Primjeri provođenja topline:
1. Snijeg je porozna, rastresita tvar, sadrži zrak. Stoga snijeg ima lošu toplinsku vodljivost i dobro štiti zemlju, zimske usjeve, voćke od smrzavanja.
2. Kuhinjski držači za lonce izrađeni su od materijala koji ima lošu toplinsku vodljivost. Ručke čajnika, tava izrađene su od materijala slabe toplinske vodljivosti. Sve to štiti ruke od opeklina pri dodirivanju vrućih predmeta.
3. Za brzo zagrijavanje tijela ili dijelova koriste se tvari dobre toplinske vodljivosti (metali).
2. Konvekcija
Pogodite zagonetke:
1) Pogledaj ispod prozora -
Tu je ispružena harmonika
Ali harmonika ne svira -
Grije nam stan ... (baterija)
2) Naša debela Fedora
jede uskoro.
Ali kad si sita
Od Fedore - toplina ... (pećnica)
Baterije, peći, radijatori za grijanje koriste se za grijanje stambenih prostorija, odnosno za zagrijavanje zraka u njima. To se događa zbog konvekcije - sljedeće vrste prijenosa topline.
Konvekcija je prijenos energije mlazovima tekućine ili plina.
Pokušajmo objasniti kako dolazi do konvekcije u stambenim prostorijama.
Zrak, u dodiru s baterijom, zagrijava se od njega, dok se širi, njegova gustoća postaje manja od gustoće hladnog zraka. Topli zrak, budući da je lakši, diže se pod djelovanjem Arhimedove sile, a teški hladni zrak tone prema dolje.
Pa opet: hladniji zrak dolazi do baterije, zagrijava se, širi, postaje lakši i diže se pod djelovanjem Arhimedove sile itd.
Zbog tog kretanja zrak u prostoriji se zagrijava.
Papirnati kotač postavljen iznad upaljene svjetiljke počinje se okretati.
Pokušajte objasniti kako se to događa? (Hladan zrak kada se zagrije na lampi postaje topao i diže se, dok se centrifuga okreće).
Tekućina se zagrijava na isti način. Pogledajte pokus promatranja konvekcijskih struja pri zagrijavanju vode (pomoću kalijevog permanganata).
Imajte na umu da, za razliku od toplinske vodljivosti, konvekcija uključuje prijenos tvari, a konvekcija se ne pojavljuje u čvrstim tijelima.
Postoje dvije vrste konvekcije: prirodni i prisiljeni.
Primjeri su zagrijavanje tekućine u loncu ili zraka u prostoriji prirodna konvekcija. Za njegovu pojavu tvari se moraju zagrijavati odozdo ili hladiti odozgo. Zašto točno? Ako grijemo odozgo, gdje će se onda kretati zagrijani slojevi vode, a gdje hladni? (Odgovor: nigdje, jer su zagrijani slojevi već na vrhu, a hladni slojevi će ostati ispod)
Prisilna konvekcija se opaža ako se tekućina miješa žlicom, pumpom ili ventilatorom.
Značajke konvekcije:
javlja se u tekućinama i plinovima, nemoguće je u čvrstim tijelima i vakuumu;
sama tvar se prenosi;
tvari se moraju zagrijavati odozdo.
Primjeri konvekcije:
1) hladne i tople morske i oceanske struje,
2) u atmosferi vertikalna kretanja zraka dovode do stvaranja oblaka;
3) hlađenje ili zagrijavanje tekućina i plinova u raznim tehničkim uređajima, na primjer, u hladnjacima i sl., predviđeno je vodeno hlađenje motora
unutarnje izgaranje.
3. Zračenje
To svi znaju Sunce je glavni izvor topline na Zemlji. Zemlja se nalazi na udaljenosti od 150 milijuna km od njega. Kako se toplina prenosi sa Sunca na Zemlju?
Između Zemlje i Sunca, izvan naše atmosfere, sav prostor je vakuum. A znamo da se u vakuumu ne može dogoditi provođenje topline i konvekcija.
Kako se prenosi toplina? Ovdje se provodi još jedna vrsta prijenosa topline - zračenje.
Radijacija je prijenos topline u kojem se energija prenosi elektromagnetskim zrakama.
Razlikuje se od provođenja topline i konvekcije po tome što se toplina u ovom slučaju može prenositi kroz vakuum.
Pogledajte video o zračenju.
Sva tijela zrače energijom: ljudsko tijelo, štednjak, električna svjetiljka.
Što je viša tjelesna temperatura, to više toplinsko zračenje.
Tijela ne samo da zrače energiju, već je i apsorbiraju.
Štoviše, tamne površine apsorbiraju i zrače energiju bolje od tijela sa svijetlom površinom.
Značajke zračenja:
javlja se u bilo kojoj tvari;
što je viša tjelesna temperatura, to je zračenje intenzivnije;
odvija se u vakuumu;
tamna tijela bolje apsorbiraju zračenje od svijetlih tijela i bolje zrače.
Primjeri korištenja zračenja tijela:
površine raketa, zračnih brodova, balona, satelita, aviona, obojene su srebrnom bojom kako se ne bi zagrijavale na Suncu. Ako je, naprotiv, potrebno koristiti sunčevu energiju, tada su dijelovi uređaja obojeni u tamnu boju.
Ljudi zimi nose tamnu odjeću (crna, plava, cimet), toplija je, a ljeti svijetlu (bež, bijele boje). Prljavi snijeg se za sunčanog vremena topi brže od čistog snijega, jer tijela s tamnom površinom bolje upijaju sunčevo zračenje i brže se zagrijavaju.
IV. Učvršćivanje stečenog znanja na primjerima zadataka
Igra "Pokušaj, objasni".
Pred vama je igralište sa šest zadataka, možete odabrati bilo koji. Nakon izvršenja svih zadataka otvorit ćete mudra izreka i onaj koji ga vrlo često izgovara s TV ekrana.
1. Koja je kuća zimi toplija ako je debljina zidova jednaka? toplije unutra drvena kuća, jer drvo sadrži 70% zraka, a cigla 20%. Zrak je loš vodič topline. Nedavno se u građevinarstvu koristi "porozna" opeka za smanjenje toplinske vodljivosti.
2. Kako se energija prenosi s izvora topline na dječaka? Dječaku koji sjedi pokraj peći energija se uglavnom prenosi provođenjem topline.
3. Kako se energija prenosi s izvora topline na dječaka?
Dječaku koji leži na pijesku energija sa sunca prenosi se zračenjem, a s pijeska provođenjem topline.
4. U kojim od ovih vagona se prevoze kvarljivi proizvodi? Zašto? Kvarljivi proizvodi prevoze se u vagonima obojenim u bijela boja, budući da se takav automobil u manjoj mjeri zagrijava sunčevim zrakama.
5. Zašto se vodene ptice i druge životinje zimi ne smrzavaju?
Krzno, vuna, paperje imaju lošu toplinsku vodljivost (prisutnost zraka između vlakana), što omogućuje tijelu životinje da skladišti energiju koju tijelo proizvodi i zaštiti se od hlađenja.
6. Zašto se prozorski okviri izrađuju dvostruki?
Između okvira nalazi se zrak, koji ima lošu toplinsku vodljivost i štiti od gubitka topline.
“Svijet je zanimljiviji nego što mislimo”, Alexander Pushnoy, program Galileo.
V. Sažetak lekcije
Koje vrste prijenosa topline poznajemo?
– Odredite koja vrsta prijenosa topline ima glavnu ulogu u sljedećim situacijama:
a) zagrijavanje vode u kotlu (konvekcija);
b) čovjek se grije uz vatru (zračenje);
c) zagrijavanje površine stola od uključene stolne lampe (zračenje);
d) zagrijavanje metalnog cilindra uronjenog u kipuću vodu (toplinska kondukcija).
VI. Domaća zadaća
§ 4, 5, 6, Ex. 1 (3), pr. 2(1), pr. 3. stavak 1. - pisanim putem.
VII. Odraz
Na kraju lekcije pozivamo učenike da razgovaraju o lekciji: što im se svidjelo, što bi željeli promijeniti, ocijeniti svoje sudjelovanje u lekciji.
Ljudi također imaju različitu toplinsku vodljivost, neki se griju poput paperja, dok drugi primaju toplinu poput željeza.
Jurij Serežkin
Riječ "također" u gornjoj izjavi pokazuje da se koncept "toplinske vodljivosti" na ljude primjenjuje samo uvjetno. Iako…
Jeste li znali: bunda ne grije, ona samo zadržava toplinu koju proizvodi ljudsko tijelo.
To znači da ljudsko tijelo ima sposobnost provođenja topline u doslovnom, a ne samo u prenesenom smislu. Ovo je sve poezija, zapravo, usporedit ćemo grijače u smislu toplinske vodljivosti.
Vi znate bolje, jer ste sami upisali u tražilicu "toplinska vodljivost grijača". Što ste točno htjeli znati? A ako bez šale, onda je važno znati za ovaj koncept, jer se različiti materijali ponašaju vrlo različito kada se koriste. Važna, iako ne i ključna točka u izboru je upravo sposobnost provodljivosti materijala Termalna energija. Ako odaberete pogrešan toplinski izolacijski materijal, on jednostavno neće obavljati svoju funkciju, naime, zadržati toplinu u prostoriji.
Korak 2: Teorijski koncept
Iz školski tečaj Fizičari će se najvjerojatnije sjetiti da postoje tri vrste prijenosa topline:
- Konvekcija;
- Radijacija;
- Toplinska vodljivost.
Dakle, toplinska vodljivost je vrsta prijenosa topline ili kretanja toplinske energije. Ima veze s unutarnjom strukturom tijela. Jedna molekula prenosi energiju drugoj. Želite li sada mali test?
Koja vrsta tvari prenosi (prenosi) najviše energije?
- Čvrsta tijela?
- Tekućine?
- Plinovi?
Tako je, kristalna rešetka čvrstih tijela najviše prenosi energiju. Njihove su molekule bliže jedna drugoj i stoga mogu učinkovitije djelovati. Plinovi imaju najmanju toplinsku vodljivost. Njihove su molekule na najvećoj udaljenosti jedna od druge.
Korak 3: Što može biti grijač
Nastavljamo razgovor o toplinskoj vodljivosti grijača. Sva tijela koja se nalaze u blizini nastoje međusobno izjednačiti temperaturu. Kuća ili stan, kao objekt, nastoji izjednačiti temperaturu s ulicom. Jesu li svi građevinski materijali sposobni biti izolatori? Ne. Na primjer, beton omogućuje prebrzi protok topline iz vaše kuće na ulicu, tako da oprema za grijanje neće imati vremena za održavanje željene temperature u sobi. Koeficijent toplinske vodljivosti za izolaciju izračunava se po formuli:
Gdje je W naš toplinski tok, a m2 je područje izolacije s temperaturnom razlikom od jednog Kelvina (jednako je jednom stupnju Celzijusa). Za naš beton ovaj koeficijent je 1,5. To znači da uvjetno jedan kvadratni metar betona s temperaturnom razlikom od jednog stupnja Celzijusa može propustiti 1,5 vata toplinske energije u sekundi. No, postoje materijali s koeficijentom 0,023. Jasno je da su takvi materijali mnogo prikladniji za ulogu grijača. Pitate se je li debljina bitna? Igra. Ali ovdje još uvijek ne možete zaboraviti na koeficijent prijenosa topline. Da biste postigli iste rezultate, trebat će vam betonski zid debljine 3,2 m ili ploča od pjenaste plastike debljine 0,1 m. Jasno je da iako beton tehnički može biti grijač, to nije ekonomski izvedivo. Zato:
Izolacija se može nazvati materijalom koji kroz sebe provodi najmanju količinu toplinske energije, sprječavajući njezin izlazak iz prostorije, a pritom košta što manje.
Najbolji toplinski izolator je zrak. Stoga je zadatak svake izolacije stvoriti fiksni zračni raspor bez konvekcije (kretanja) zraka unutar njega. Zato je, na primjer, pjenasta plastika 98% zraka. Najčešći izolacijski materijali su:
- stiropor;
- ekstrudirana polistirenska pjena;
- mineralna vuna;
- Penofol;
- Penoizol;
- Pjenasto staklo;
- Poliuretanska pjena (PPU);
- Ecowool (celuloza);
Svojstva toplinske izolacije svih gore navedenih materijala su blizu ovih granica. Također vrijedi uzeti u obzir: što je veća gustoća materijala, to više provodi energiju kroz sebe. Sjećate se iz teorije? Što su molekule bliže, to se toplina učinkovitije provodi.
Korak 4: Usporedite. Tablica toplinske vodljivosti grijača
Tablica prikazuje usporedbu grijača u smislu toplinske vodljivosti koju su deklarirali proizvođači i koja odgovara GOST-ovima:
Usporedna tablica toplinske vodljivosti Građevinski materijal, koji se ne smatraju grijačima:
Brzina prijenosa topline samo označava brzinu prijenosa topline s jedne molekule na drugu. Za stvarni život ovaj pokazatelj nije toliko važan. Ali ne možete bez toplinskog proračuna zida. Otpor prijenosu topline recipročna je vrijednost toplinske vodljivosti. Govorimo o sposobnosti materijala (izolacije) da zadrži protok topline. Da biste izračunali otpor prijenosu topline, morate podijeliti debljinu s koeficijentom toplinske vodljivosti. Donji primjer prikazuje proračun toplinske otpornosti zida od grede debljine 180 mm.
Kao što vidite, toplinski otpor takvog zida bit će 1,5. Dovoljno? Ovisi o regiji. Primjer prikazuje izračun za Krasnoyarsk. Za ovu regiju zahtijevani koeficijent otpornosti ogradnih konstrukcija postavljen je na 3,62. Odgovor je jasan. Čak i za Kijev, koji je mnogo južnije, ta je brojka 2,04.
Toplinski otpor je recipročna vrijednost toplinske vodljivosti.
To znači da sposobnosti drvena kuća otpor gubitku topline nije dovoljan. Zagrijavanje je potrebno, a već, s kojim materijalom - izračunajte prema formuli.
Korak 5: Pravila za montažu
Vrijedno je reći da su svi gore navedeni pokazatelji dani za SUHE materijale. Ako se materijal smoči, izgubit će svoja svojstva barem pola ili se čak pretvoriti u "krpu". Stoga je potrebno zaštititi toplinsku izolaciju. Stiropor se najčešće izolira ispod mokre fasade kod koje je izolacija zaštićena slojem žbuke. Na mineralnu vunu nanosi se hidroizolacijska membrana koja sprječava ulazak vlage.
Još jedna točka koja zaslužuje pozornost je zaštita od vjetra. Grijači imaju različitu poroznost. Na primjer, usporedimo ekspandirane polistirenske ploče i mineralnu vunu. Ako prvi izgleda čvrsto, na drugom se jasno vide pore ili vlakna. Stoga, ako na vjetrom nanesenu ogradu postavljate vlaknastu toplinsku izolaciju poput mineralne vune ili ekovune, svakako vodite računa o zaštiti od vjetra. Inače, dobra toplinska izvedba izolacije neće biti korisna.
zaključke
Dakle, razgovarali smo o tome da je toplinska vodljivost grijača njihova sposobnost prijenosa toplinske energije. Toplinski izolator ne smije oslobađati toplinu koju stvara sustav grijanja kuće. Primarna zadaća svakog materijala je zadržati zrak unutra. To je plin koji ima najmanju toplinsku vodljivost. Također je potrebno izračunati toplinski otpor zida kako bi se saznao točan koeficijent toplinske izolacije zgrade. Ako imate pitanja o ovoj temi, ostavite ih u komentarima.
Tri zanimljivosti o toplinskoj izolaciji
- Snijeg medvjedu u brlogu služi kao toplinski izolator.
- Odjeća je i toplinski izolator. Nije nam baš ugodno kada naše tijelo pokušava izjednačiti temperaturu s temperaturom. okoliš, što zna biti -30 stupnjeva, umjesto uobičajenih 36,6.
- Deka je toplinski izolator. Ne dopušta toplini ljudskog tijela da pobjegne.
Bonus
Kao bonus za znatiželjnike koji su pročitali do kraja zanimljiv eksperiment s toplinskom vodljivošću: