რომელ სხეულს აქვს ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა? VI. Საშინაო დავალება. III. ახალი მასალის სწავლა

დიაგრამა, რომელიც აჩვენებს თერმული ენერგიის გადაცემას გამტარობის გზით. სითბო ენერგიის საინტერესო ფორმაა. ის არა მხოლოდ გვაცოცხლებს, გვაგრძნობინებს კომფორტს და გვეხმარება საჭმლის მომზადებაში, არამედ მისი თვისებების გაგება არის სამეცნიერო კვლევის მრავალი სფეროს გასაღები. მაგალითად, იმის ცოდნა, თუ როგორ ხდება სითბოს გადაცემა და რამდენად შეუძლია სხვადასხვა მასალებს თერმული ენერგიის გაცვლა, ყველაფერს უბიძგებს გამათბობლების აშენებიდან დაწყებული გემების კოსმოსში გაგზავნის სეზონური ცვლილებების გაგებამდე.

სითბოს გადაცემა შესაძლებელია მხოლოდ სამი გზით: გამტარობა, კონვექცია და გამოსხივება. მათგან გამტარობა ალბათ ყველაზე გავრცელებულია და რეგულარულად ხდება ბუნებაში. მოკლედ, ის გადადის ფიზიკური კონტაქტით. ეს ხდება ფანჯრის მინაზე ხელის დაჭერისას, აქტიურ ელემენტზე წყლის ქვაბს და ცეცხლზე რკინას დადებისას.

ეს გადაცემა ხდება მოლეკულურ დონეზე - ერთი სხეულიდან მეორეზე - როცა თერმული ენერგიაშეიწოვება ზედაპირის მიერ და იწვევს ზედაპირის მოლეკულების უფრო სწრაფად მოძრაობას. ამ პროცესში ისინი ეჯახებიან მეზობლებს და გადასცემენ მათ ენერგიას, პროცესი, რომელიც გრძელდება მანამ, სანამ სითბო დაემატება.

IV. მიღებული ცოდნის კონსოლიდაცია ამოცანების მაგალითებზე

თერმული გამტარობის პროცესი დამოკიდებულია ოთხ ძირითად ფაქტორზე: მონაწილეთა ჯვარი მონაკვეთზე, მათი ბილიკის სიგრძეზე და ამ მასალების თვისებებზე. ტემპერატურის გრადიენტი არის ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც აღწერს რომელი მიმართულებით და რა სიჩქარით იცვლება ტემპერატურა კონკრეტულ ადგილას. ტემპერატურა ყოველთვის მიედინება ყველაზე ცხელიდან ყველაზე ცივ წყარომდე, იმის გამო, რომ სიცივე სხვა არაფერია, თუ არა თერმული ენერგიის არარსებობა. ეს გადაცემა სხეულებს შორის გრძელდება მანამ, სანამ ტემპერატურის სხვაობა არ დაიშლება და არ მოხდება მდგომარეობა, რომელიც ცნობილია როგორც თერმული წონასწორობა.

მნიშვნელოვანი ფაქტორია აგრეთვე კვეთა და ბილიკის სიგრძე. რაც უფრო დიდია გადატანასთან დაკავშირებული მასალის ზომა, მით მეტი სითბოა საჭირო მის გასათბობად. გარდა ამისა, რაც უფრო დიდია ზედაპირის ფართობი ღია ცის ქვეშ, მით უფრო სავარაუდოა. ასე რომ, უფრო მოკლე ობიექტები უფრო მცირე ჯვარედინი მონაკვეთებით საუკეთესო საშუალებადანაკარგის მინიმიზაცია.

თერმული გამტარობა ხდება ნებისმიერი მასალის მეშვეობით, რომელიც აქ წარმოდგენილია მართკუთხა ღეროთი. გადაცემის სიჩქარე ნაწილობრივ დამოკიდებულია მასალის სისქეზე. ბოლო, მაგრამ, რა თქმა უნდა, არანაკლებ მნიშვნელოვანი, ფიზიკური თვისებებიმასალები. ძირითადად, როდესაც საქმე ეხება გამტარ სითბოს, ყველა ნივთიერება არ იქმნება თანაბარი. ლითონები და ქვა ითვლება კარგ გამტარებად, რადგან მათ შეუძლიათ სითბოს სწრაფად გადაცემა, ხოლო მასალები, როგორიცაა ხე, ქაღალდი, ჰაერი და ქსოვილი ცუდი სითბოს გამტარებია.

ეს გამტარი თვისებები ფასდება „ფაქტორზე“, რომელიც იზომება ვერცხლთან შედარებით. ამ მხრივ, ვერცხლს აქვს კოეფიციენტი 100, ხოლო სხვა მასალები უფრო დაბალია. მათ შორისაა სპილენძი, რკინა, წყალი და ხე. სპექტრის საპირისპირო ბოლოში არის იდეალური ვაკუუმი, რომელსაც არ შეუძლია სითბოს გატარება და ამიტომ ფასდება ნულამდე.

მასალებს, რომლებიც სითბოს ცუდი გამტარია, იზოლატორები ეწოდება. ჰაერი, რომელსაც აქვს გამტარობის კოეფიციენტი 0,006, არის განსაკუთრებული იზოლატორი, რადგან მას შეუძლია დახურულ სივრცეში მოთავსება. ამიტომ ხელოვნური იზოლატორები იყენებენ საჰაერო ნაწილებს, როგორიცაა ორმაგი მინის ფანჯრები, რომლებიც გამოიყენება გათბობის გადასახადების შესამცირებლად. ძირითადად, ისინი მოქმედებენ როგორც ბუფერები სითბოს დაკარგვის წინააღმდეგ.

ბუმბული, ბეწვი და ბუნებრივი ბოჭკოები ბუნებრივი იზოლატორების მაგალითია. ეს არის მასალები, რომლებიც ათბობენ ფრინველებს, ძუძუმწოვრებს და ადამიანებს. მაგალითად, ზღვის წავი ცხოვრობს ოკეანის წყლებში, რომლებიც ხშირად ძალიან ცივია და მათი ძვირადღირებული სქელი ბეწვი მათ ათბობს. სხვა საზღვაო ძუძუმწოვრები, როგორიცაა ზღვის ლომები, ვეშაპები და პინგვინი, ეყრდნობიან ბლის სქელ ფენებს - ძალიან ცუდი გამტარი - კანის მეშვეობით სითბოს დაკარგვის თავიდან ასაცილებლად.

იგივე ლოგიკა ეხება სახლების, შენობების და კოსმოსური ხომალდების იზოლირებასაც. ამ შემთხვევებში, მეთოდები მოიცავს ან ჩაკეტილ ჰაერის ჯიბეებს კედლებს შორის, ბოჭკოვანი მინა, ან მაღალი სიმკვრივის ქაფს. კოსმოსური ხომალდი განსაკუთრებული შემთხვევაა და იყენებს იზოლაციას ქაფის, გამაგრებული ნახშირბადის კომპოზიტისა და სილიციუმის ფილების სახით. ეს ყველაფერი სითბოს ცუდი გამტარია და, შესაბამისად, ხელს უშლის სითბოს დაკარგვას სივრცეში, ასევე აფერხებს ნალექით გამოწვეულ ექსტრემალურ ტემპერატურას ფრენის გემბანზე.

გამტარობა, რაც დასტურდება ლითონის ღეროს ალივით გათბობით. სითბოს გამტარობის მარეგულირებელი კანონები ძალიან ჰგავს ომის კანონს, რომელიც არეგულირებს ელექტროგამტარობას. ამ შემთხვევაში, კარგი გამტარი არის მასალა, რომელიც საშუალებას აძლევს ელექტრული დენი გაიაროს მასში ზედმეტი პრობლემების გარეშე. ამის საპირისპიროდ, ელექტრული იზოლატორი არის ნებისმიერი მასალა, რომლის შიდა ელექტრული მუხტი თავისუფლად არ მიედინება და, შესაბამისად, ძალიან რთულია ელექტრული დენის გატარება, როდესაც ექვემდებარება ელექტრული ველის.

უმეტეს შემთხვევაში, მასალები, რომლებიც სითბოს ცუდი გამტარები არიან, ასევე არიან ელექტროენერგიის ცუდი გამტარები. მაგალითად, სპილენძი არის სითბოს და ელექტროენერგიის კარგი გამტარი, რის გამოც სპილენძის მავთულები ფართოდ გამოიყენება ელექტრონიკის წარმოებაში. ოქრო და ვერცხლი კიდევ უკეთესია და სადაც ფასი არ არის პრობლემა, ეს მასალები ასევე გამოიყენება ელექტრო სქემების მშენებლობაში.

და როდესაც ვინმე ცდილობს მუხტის „დამიწებას“, ისინი მას ფიზიკური კავშირის საშუალებით აგზავნიან დედამიწაზე, სადაც მუხტი იკარგება. ეს ხშირია ელექტრულ სქემებში, სადაც დაუცველი ლითონი არის ფაქტორი იმის უზრუნველსაყოფად, რომ შემთხვევით კონტაქტში მყოფი ადამიანები არ განიცდიან ელექტრომუტაციას.

საიზოლაციო მასალები, როგორიცაა რეზინი ფეხსაცმლის ძირებზე, გამოიყენება ადამიანების დასაცავად მგრძნობიარე მასალებზე მუშაობისგან ან ელექტრომომარაგებისგან. სხვები, როგორიცაა მინა, პოლიმერები ან ფაიფური, ჩვეულებრივ გამოიყენება ელექტროგადამცემ ხაზებზე და მაღალი ძაბვის დენის გადამცემებზე, რათა შეინარჩუნონ სიმძლავრე სქემებში.

მოკლედ, გამტარობა მოდის სითბოს გადაცემაზე ან ელექტრული მუხტის გადაცემაზე. ორივე მათგანი წარმოიქმნება მატერიის მიერ ენერგიის გადაცემის უნარის შედეგად. შავი საგნები არ იწვევენ სითბოს. შავი ობიექტები შთანთქავენ შემომავალ გამოსხივებას ხილულ დიაპაზონში. ანალოგიურად, თეთრი ობიექტები არ ასახავს სითბოს. ისინი დიფუზურად ასახავს შემომავალ ხილულ გამოსხივებას.

მაგრამ ეს ფერებია. შავკანიანები თუ თეთრები არიან „ფერები“ დიდწილად დამოკიდებულია იმაზე, თუ რას გულისხმობთ ფერში. ამ კითხვისთვის უმჯობესია შეხედოთ შავ-თეთრს, როგორც ნაცრისფერ ფერებს, ვიდრე ფერებს, როგორიცაა წითელი და ლურჯი. რა არის ეს ფიზიკა? პასუხი მდგომარეობს ემისიურობის, შთანთქმის, არეკვლისა და გამტარობის ცნებებში. ემისიურობა არის ობიექტის გამოსხივების უნარი თერმული გამოსხივებაიდეალური შავი სხეულის შესახებ.

• შთანთქმა არის ობიექტის მიერ შეწოვილი შემომავალი გამოსხივების პროპორცია.
• არეკვლა არის ობიექტის მიერ ასახული შემომავალი გამოსხივების პროპორცია.
• გადაცემა არის შემომავალი გამოსხივების პროპორცია, რომელიც გადის ობიექტზე.

II. გაკვეთილის თემისა და მიზნების მოხსენება

მათ ემატება 1. გაუმჭვირვალე ობიექტებისთვის შემომავალი შუქი ან შეიწოვება ან აირეკლება ობიექტის შთანთქმის და არეკვლის მიხედვით განსაზღვრული თანაფარდობით. არეკვლა და შთანთქმის უნარი ხსნის იმ ნაწილს, თუ რატომ ხდება შავი ობიექტები უფრო ცხელი ვიდრე თეთრი. იდეალურად შავი ობიექტი შთანთქავს ყველა შემომავალ ხილულ გამოსხივებას, ხოლო იდეალურად თეთრი ობიექტი ასახავს ყველა შემომავალ ხილულ გამოსხივებას. ვინაიდან არ არსებობს იდეალურად შავი ან სრულიად თეთრი ობიექტი, ყველა ობიექტი გარკვეულწილად შთანთქავს შემომავალ ხილულ გამოსხივებას.

თუმცა, შავი ობიექტები მნიშვნელოვნად შთანთქავენ დიდი რაოდენობითხილული გამოსხივება ვიდრე თეთრი. უკანა მხარემონეტები - ემისიურობა. საბოლოოდ ობიექტი მიაღწევს თერმულ წონასწორობას, შემომავალი რადიაციისგან შთანთქმული ენერგია უდრის გამავალი გამოსხივების სახით გამოსხივებულ ენერგიას.

I. საორგანიზაციო მომენტი

დანარჩენი ორი ფაქტორია გეომეტრია და შეყვანის ენერგია. კირჩჰოფის რადიაციის კანონის მიხედვით, ემისიურობა და შთანთქმა ნებისმიერ მოცემულ სიხშირეზე ტოლია. იდეალური ნაცრისფერი სხეულისთვის, როგორც შთანთქმა, ასევე გამოსხივება მუდმივია, მიუხედავად სიხშირისა და ტემპერატურისა. ყველა სრულყოფილი ნაცრისფერი სხეული, რომელსაც აქვს იგივე გეომეტრია და ექვემდებარება იმავე შემომავალ გამოსხივებას, საბოლოოდ მიაღწევს იმავე წონასწორობის ტემპერატურას.

ასე რომ, ჩვენ გვჭირდება სხვა რამ იმის ასახსნელად, თუ რატომ ხდება შავი ობიექტები უფრო ცხელი ვიდრე თეთრი. პასუხი არის ის, რომ შთანთქმა და გამოსხივება დამოკიდებულია რეალური ობიექტების სიხშირეზე და ტემპერატურაზე. იდეალური ნაცრისფერი სხეულები არ არსებობს. ისინი, საჭიროების შემთხვევაში, შესაფერისია მიახლოებისთვის. "შავი" და "თეთრი" ეხება ასახვას ხილულ დიაპაზონში. Საგანი თეთრი ფერიშეიძლება იყოს ძალიან შავი თერმული ინფრაწითელში. ობიექტი, რომელიც აშკარად თეთრია, მაგრამ თერმულად შავია, არ თბება ისე, როგორც ობიექტი, რომელიც ხილულად და თერმულად შავი იქნება.

საძილე ტომრის დიზაინის მეცნიერება ერთდროულად მარტივი და ძალიან რთულია. წლების განმავლობაში, საძილე ტომრის დიზაინი შეიცვალა და განვითარდა, რათა დაემატა უახლესი ტექნოლოგიური მიღწევები და გამოიყენა უახლესი ინოვაციური ქსოვილები და მასალები. საძილე ტომრების ტექნოლოგიაში ბოლოდროინდელი მიღწევები მოიცავს წყალგაუმტარი იზოლაციას, ულტრამსუბუქ მასალებს და სუნთქვის ორთქლის ბარიერებს. რაც შეიძლება რთული გახდეს ტექნოლოგია, საძილე ტომრის დიზაინის მიზანი ძალიან მარტივია.

საძილე ტომრის დიზაინი ემყარება ერთ საბოლოო მიზანს: სხეულის გარშემო მკვდარი ჰაერის შეკავება ისე, რომ არ გაცხელდეს და არ შეამციროს სხეულის სითბო. საძილე ტომრის დიზაინში ორი ძირითადი ფაქტორი ამცირებს სითბოს გადაცემას თბოიზოლაციის შექმნისას. ყველაფერი დანარჩენი მხოლოდ მარკეტინგია.