Benda mana yang memiliki konduktivitas termal tertinggi? VI. Pekerjaan rumah. AKU AKU AKU. Mempelajari materi baru

Diagram yang menunjukkan transfer energi panas melalui konduksi. Panas adalah bentuk energi yang menarik. Tidak hanya membuat kita tetap hidup, membuat kita nyaman, dan membantu kita menyiapkan makanan kita, tetapi memahami sifat-sifatnya adalah kunci dari banyak bidang penelitian ilmiah. Misalnya, mengetahui bagaimana panas ditransfer dan sejauh mana bahan yang berbeda dapat bertukar energi panas mendorong segalanya mulai dari membangun pemanas hingga memahami perubahan musim untuk mengirim kapal ke luar angkasa.

Kalor hanya dapat berpindah melalui tiga cara: konduksi, konveksi, dan radiasi. Dari jumlah tersebut, konduksi mungkin yang paling umum dan terjadi secara teratur di alam. Singkatnya, itu adalah penularan melalui kontak fisik. Ini terjadi ketika Anda menekan tangan Anda di kaca jendela, ketika Anda meletakkan panci air di atas elemen aktif, dan ketika Anda meletakkan setrika di atas api.

Perpindahan ini terjadi pada tingkat molekuler - dari satu benda ke benda lain - ketika energi termal diserap oleh permukaan dan menyebabkan molekul permukaan bergerak lebih cepat. Dalam prosesnya, mereka bertabrakan dengan tetangga mereka dan mentransfer energi ke mereka, sebuah proses yang berlanjut selama panas ditambahkan.

IV. Konsolidasi pengetahuan yang diperoleh tentang contoh tugas

Proses konduksi termal tergantung pada empat faktor utama: penampang dari mereka yang terlibat, panjang jalan mereka, dan sifat-sifat bahan ini. Gradien suhu adalah kuantitas fisik, yang menggambarkan ke arah mana dan pada tingkat berapa suhu berubah di tempat tertentu. Suhu selalu mengalir dari sumber terpanas ke sumber terdingin, karena dingin tidak lain adalah ketiadaan energi panas. Perpindahan antar benda ini berlanjut sampai perbedaan suhu meluruh dan keadaan yang dikenal sebagai kesetimbangan termal terjadi.

Faktor penting juga adalah penampang dan panjang jalur. Semakin besar ukuran bahan yang terkait dengan transfer, semakin banyak panas yang dibutuhkan untuk memanaskannya. Selain itu, semakin besar area permukaan yang terpapar udara terbuka, semakin besar kemungkinannya. Jadi benda yang lebih pendek dengan penampang yang lebih kecil adalah obat terbaik minimalisasi kerugian.

Konduksi termal terjadi melalui bahan apa pun yang diwakili di sini oleh batang persegi panjang. Tingkat di mana transfer terjadi sebagian tergantung pada ketebalan material. Terakhir, tapi tentu tidak kalah pentingnya, properti fisik bahan. Pada dasarnya, dalam hal panas konduktif, tidak semua zat diciptakan sama. Logam dan batu dianggap konduktor yang baik karena dapat mentransfer panas dengan cepat, sedangkan bahan seperti kayu, kertas, udara, dan kain adalah konduktor panas yang buruk.

Sifat konduktif ini dievaluasi berdasarkan "faktor" yang diukur relatif terhadap perak. Dalam hal ini, perak memiliki faktor 100, sedangkan bahan lainnya berperingkat lebih rendah. Ini termasuk tembaga, besi, air dan kayu. Di ujung spektrum yang berlawanan, ada ruang hampa ideal, yang tidak dapat menghantarkan panas, dan karenanya bernilai nol.

Bahan yang merupakan konduktor panas yang buruk disebut isolator. Udara yang memiliki koefisien konduktivitas 0,006 merupakan isolator yang luar biasa karena mampu ditampung dalam ruang tertutup. Itu sebabnya isolator buatan menggunakan kompartemen udara, seperti jendela berlapis ganda yang digunakan untuk memotong tagihan pemanas. Pada dasarnya, mereka bertindak sebagai penyangga terhadap kehilangan panas.

Bulu, bulu, dan serat alami adalah contoh isolator alami. Ini adalah bahan yang membuat burung, mamalia, dan manusia tetap hangat. Berang-berang laut, misalnya, hidup di perairan laut yang seringkali sangat dingin, dan bulunya yang tebal dan mewah membuat mereka tetap hangat. Mamalia laut lainnya seperti singa laut, paus, dan penguin bergantung pada lapisan lemak yang tebal - konduktor yang sangat buruk - untuk mencegah kehilangan panas melalui kulit.

Logika yang sama berlaku untuk isolasi rumah, bangunan, dan bahkan pesawat ruang angkasa. Dalam kasus ini, metode termasuk kantong udara yang terperangkap di antara dinding, fiberglass, atau busa berdensitas tinggi. Pesawat ruang angkasa adalah kasus khusus dan menggunakan isolasi dalam bentuk busa, komposit karbon yang diperkuat dan ubin silika. Ini semua adalah konduktor panas yang buruk dan karenanya mencegah kehilangan panas di ruang angkasa, serta mencegah suhu ekstrem yang disebabkan oleh presipitasi memasuki dek penerbangan.

Konduksi, dibuktikan dengan pemanasan batang logam dengan nyala api. Hukum yang mengatur konduksi panas sangat mirip dengan Hukum Ohm, yang mengatur konduksi listrik. Dalam hal ini, konduktor yang baik adalah bahan yang memungkinkan arus listrik mengalir melaluinya tanpa terlalu banyak kesulitan. Sebaliknya, isolator listrik adalah bahan apa pun yang muatan listrik internalnya tidak mengalir bebas, dan oleh karena itu sangat sulit untuk menghantarkan arus listrik ketika dikenai medan listrik.

Dalam kebanyakan kasus, bahan yang merupakan konduktor panas yang buruk juga merupakan konduktor listrik yang buruk. Misalnya, tembaga adalah konduktor panas dan listrik yang baik, itulah sebabnya kabel tembaga banyak digunakan dalam manufaktur elektronik. Emas dan perak bahkan lebih baik, dan jika harga tidak menjadi masalah, bahan ini juga digunakan dalam konstruksi sirkuit listrik.

Dan ketika seseorang mencari untuk "mengardekan" muatan, mereka mengirimkannya melalui koneksi fisik ke Bumi, di mana muatan itu hilang. Hal ini biasa terjadi di sirkuit listrik di mana logam yang terpapar merupakan faktor untuk memastikan bahwa orang yang secara tidak sengaja bersentuhan tidak mengalami elektromutasi.

Bahan isolasi, seperti karet pada sol sepatu, dipakai untuk melindungi orang dari bekerja pada bahan sensitif atau dari catu daya bermuatan listrik. Lainnya, seperti kaca, polimer, atau porselen, biasanya digunakan pada saluran listrik dan pemancar daya tegangan tinggi untuk menjaga daya mengalir melalui sirkuit.

Singkatnya, konduksi turun ke transfer panas atau transfer muatan listrik. Kedua hal ini terjadi sebagai akibat dari kemampuan materi untuk mentransfer energi melalui mereka. Benda hitam tidak menyebabkan panas. Benda hitam menyerap radiasi yang masuk dalam rentang yang terlihat. Demikian pula, benda putih tidak memantulkan panas. Mereka secara difus memantulkan radiasi tampak yang masuk.

Tapi ini adalah warna. Apakah hitam atau putih adalah "warna" sangat tergantung pada apa yang Anda maksud dengan warna. Untuk pertanyaan ini, lebih baik melihat hitam dan putih sebagai nuansa abu-abu daripada warna seperti merah dan biru. Fisika apa ini? Jawabannya terletak pada konsep emisivitas, absorptivitas, reflektifitas, dan transmitansi. Emisivitas adalah kemampuan suatu benda untuk memancarkan radiasi termal tentang tubuh hitam yang ideal.

• Daya serap adalah proporsi radiasi yang masuk yang diserap oleh suatu benda.
• Reflektifitas adalah proporsi radiasi yang masuk yang dipantulkan oleh suatu benda.
• Transmisi adalah proporsi radiasi yang masuk yang melewati suatu benda.

II. Melaporkan topik dan tujuan pelajaran

Mereka ditambahkan ke 1. Cahaya yang masuk untuk objek buram diserap atau dipantulkan dalam rasio yang ditentukan oleh absorptivitas dan reflektansi objek. Reflektifitas dan absorptivitas menjelaskan sebagian mengapa benda hitam menjadi lebih panas daripada benda putih. Benda hitam sempurna menyerap semua radiasi tampak yang masuk, sedangkan benda putih sempurna memantulkan semua radiasi tampak yang masuk. Karena tidak ada benda yang benar-benar hitam atau benar-benar putih, semua benda menyerap radiasi tampak yang masuk sampai batas tertentu.

Namun, benda hitam menyerap secara signifikan jumlah besar radiasi tampak daripada putih. sisi belakang koin - emisivitas. Akhirnya objek akan mencapai kesetimbangan termal, dengan energi yang diserap dari radiasi yang masuk sama dengan energi yang dipancarkan sebagai radiasi keluar.

I. Momen organisasi

Dua faktor lainnya adalah geometri dan energi input. Menurut hukum radiasi Kirchhoff, emisivitas dan absorptivitas pada frekuensi tertentu adalah sama. Untuk benda abu-abu yang ideal, baik absorbansi dan emisivitas adalah konstan, terlepas dari frekuensi dan suhu. Semua benda abu-abu sempurna dengan geometri yang sama dan tunduk pada radiasi masuk yang sama pada akhirnya akan mencapai suhu kesetimbangan yang sama.

Jadi kita perlu sesuatu yang lain untuk menjelaskan mengapa benda hitam menjadi lebih panas daripada benda putih. Jawabannya adalah bahwa absorbansi dan emisivitas bergantung pada frekuensi dan suhu untuk benda nyata. Tubuh abu-abu yang ideal tidak ada. Mereka, jika perlu, cocok untuk didekati. "Hitam" dan "putih" mengacu pada reflektifitas dalam rentang yang terlihat. Sebuah Objek warna putih bisa sangat hitam dalam inframerah termal. Sebuah objek yang jelas putih tetapi hitam termal tidak memanas sebanyak objek yang akan terlihat dan hitam termal.

Ilmu di balik desain kantong tidur sekaligus sederhana namun sangat kompleks. Selama bertahun-tahun, desain kantong tidur telah berubah dan berkembang untuk menggabungkan terobosan teknologi terbaru dan menggunakan kain dan bahan inovatif terbaru yang tersedia. Kemajuan terbaru dalam teknologi kantong tidur termasuk isolasi tahan air, bahan ultralight, dan penghalang uap yang dapat bernapas. Sekompleks apapun teknologi, tujuan dalam mendesain kantong tidur sangat sederhana.

Desain kantong tidur bermuara pada satu tujuan akhir: menjebak udara mati di sekitar tubuh agar tidak memanas dan mengurangi panas tubuh. Dua faktor utama yang berperan dalam desain kantong tidur mengurangi perpindahan panas sekaligus menciptakan insulasi termal. Yang lainnya hanya pemasaran.