Kāda ir porainu ķermeņu siltumvadītspēja un kāpēc

Siltuma pārnese dabā tiek veikta ar siltuma vadīšanas, konvekcijas un starojuma palīdzību (starojuma absorbcija un emisija).

Siltuma vadīšanas mehānisms faktiski ir izskaidrots iepriekšējā punktā. Ņemsim citu piemēru. Karsējot metāla stieņa galu, tā molekulas sāk kustēties ātrāk, t.i., palielinās šī gala iekšējā enerģija. Tā kā molekulas stieņa otrā galā, stieņa iekšpusē, pārvietojas lēnāk, ar atomu un elektronu haotiskās kustības palīdzību tiek pārnesta iekšējā enerģija no karstā uz auksto galu. Iekšējās enerģijas pārnešanu no vienas vielas daļas uz otru molekulu un citu vielas daļiņu haotiskas kustības dēļ sauc par siltumvadītspēju.

Starp dažāda veida metāliem ir vislabākā siltumvadītspēja. Tas ir saistīts ar faktu, ka tajos ir brīvie elektroni. Mēs arī atzīmējam, ka vielas siltumvadītspēja cietā stāvoklī ir lielāka nekā šķidrā stāvoklī, un šķidrā stāvoklī tā ir lielāka nekā gāzveida stāvoklī.

Apsveriet konvekcijas būtību. Lai parādītu ūdens slikto siltumvadītspēju, parasti ūdens trauku silda no augšas. Tajā pašā laikā ūdens var vārīties augšpusē, bet palikt auksts apakšā. Taču, ja trauku silda no apakšas, tad ūdens tiek uzkarsēts vienmērīgi visā tilpumā. Tas izskaidrojams ar to, ka ūdens karsējot izplešas un tā blīvums samazinās. Ja sakarsētais ūdens atrodas apakšā, tad augšējie, blīvākie ūdens slāņi gravitācijas ietekmē nolaižas un izspiež silto ūdeni uz augšu. Šī ūdens sajaukšana turpināsies, līdz viss ūdens vārās. Siltuma pārnesi, kas notiek, ja gravitācijas ietekmē tiek sajaukti nevienmērīgi uzkarsēti šķidruma vai gāzes slāņi, sauc par konvekciju. Ir viegli redzēt, ka kosmosa kuģī bezsvara stāvoklī konvekcijas nav.(Apsveriet, kāpēc ledusskapjos saldētava ir pastiprināta augšā, nevis apakšā.)

Var šķist, ka konvekciju nevar uzskatīt par siltuma pārnesi, jo tā ir saistīta ar gravitācijas darbu. Tomēr konvekcijas laikā šķidruma vai gāzes iekšējā enerģija palielinās tikai no ārpuses piegādātā siltuma dēļ, un gravitācijas ietekme tiek samazināta tikai līdz šķidruma vai gāzes vienmērīgas sildīšanas paātrināšanai. Smaguma iedarbība konvekcijas laikā nedod papildu ieguldījumu šķidruma vai gāzes iekšējā enerģijā. Tāpēc konvekciju sauc par siltuma pārnesi.

Siltuma apmaiņa starp Sauli un Zemi notiek ar elektromagnētiskā starojuma palīdzību. Elektromagnētiskā radiācija rodas elektrisko lādiņu kustībā un strauji palielinās, palielinoties temperatūrai. Ķermeņa starojumu, ko nosaka tikai tā temperatūra, sauc par termisko starojumu.

Radiācijas process notiek ķermeņa iekšējās enerģijas dēļ . Kad starojumu absorbē kāds cits ķermenis, ķermeņa iekšējā enerģija palielinās absorbētā starojuma enerģijas dēļ.Tādējādi ar starojuma palīdzību enerģija tiek pārnesta no vairāk uzkarsētiem ķermeņiem uz mazāk sakarsušiem.Šāda veida siltuma pārnese notiek pat tad, ja starp ķermeņiem nav vielas.

Iepriekšējā rindkopā noskaidrojām, ka, nolaižot metāla adatu karsta ūdens glāzē, ļoti drīz kļuva karsts arī spieķa gals. Līdz ar to iekšējā enerģija, tāpat kā jebkura veida enerģija, var tikt pārnesta no viena ķermeņa uz otru. Arī iekšējo enerģiju var pārnest no vienas ķermeņa daļas uz citu. Tā, piemēram, ja viens naga gals tiek uzkarsēts liesmā, tad tā otrs gals, kas atrodas rokā, pamazām uzkarsīs un sadedzina roku.

    Iekšējās enerģijas pārnešanas fenomenu no vienas ķermeņa daļas uz otru vai no viena ķermeņa uz otru, kad tie atrodas tiešā saskarē, sauc par siltuma vadīšanu.

Izpētīsim šo fenomenu, veicot virkni eksperimentu ar cietām vielām, šķidrumiem un gāzēm.

Ieliksim ugunī koka nūjas galu. Tas aizdegsies. Otrs nūjas gals, kas atrodas ārā, būs auksts. Tātad kokam ir slikta siltumvadītspēja .

Tievā stikla stieņa galu pievedam pie gara lampas liesmas. Pēc kāda laika tas uzkarsīs, bet otrs gals paliks auksts. Līdz ar to stiklam ir arī slikta siltumvadītspēja.

Ja mēs karsējam metāla stieņa galu liesmā, tad ļoti drīz viss stienis kļūs ļoti karsts. Mēs vairs nevaram to turēt savās rokās.

Tas nozīmē, ka metāli labi vada siltumu, tas ir, tiem ir lieliska siltumvadītspēja. Augstākā siltumvadītspēja ir sudrabs un varš.

Apsveriet siltuma pārnesi no vienas cieta ķermeņa daļas uz otru nākamajā eksperimentā.

Mēs salabojam vienu biezuma galu vara stieple statīvā. Pievienojiet dažas neļķes pie stieples ar vasku. Kad stieples brīvais gals tiek uzkarsēts spirta lampas liesmā, vasks izkusīs. Neļķes pamazām sāks birt (5. att.). Pirmkārt, tie, kas atrodas tuvāk liesmai, pazudīs, pēc tam visi pārējie pēc kārtas.

Rīsi. 5. Siltuma pārnešana no vienas cieta ķermeņa daļas uz otru

Noskaidrosim, kā enerģija tiek pārnesta pa vadu. Metāla daļiņu svārstību kustības ātrums palielinās tajā stieples daļā, kas atrodas tuvāk liesmai. Tā kā daļiņas pastāvīgi mijiedarbojas viena ar otru, palielinās blakus esošo daļiņu kustības ātrums. Nākamā stieples gabala temperatūra sāk celties utt.

Jāatceras, ka siltuma vadīšanas laikā viela nenotiek no viena ķermeņa gala uz otru.

Tagad apsveriet šķidrumu siltumvadītspēju. Paņemiet mēģeni ar ūdeni un sāciet sildīt tās augšējo daļu. Ūdens virspusē drīz uzvārīsies, un mēģenes apakšā šajā laikā tas tikai uzkarsēs (6. att.). Tas nozīmē, ka šķidrumiem ir zema siltumvadītspēja, izņemot dzīvsudrabu un kausētus metālus.

Rīsi. 6. Šķidruma siltumvadītspēja

Tas ir saistīts ar faktu, ka šķidrumos molekulas atrodas lielākā attālumā viena no otras nekā cietās vielās.

Mēs pētām gāzu siltumvadītspēju. Uzliekam uz pirksta sausu mēģeni un karsējam spirta lampas liesmā ar apakšu uz augšu (7. att.). Pirksts ilgu laiku nejutīs siltumu.

Rīsi. 7. Gāzes siltumvadītspēja

Tas ir saistīts ar faktu, ka attālums starp gāzes molekulām ir pat lielāks nekā šķidrumiem un cietām vielām. Tāpēc gāzu siltumvadītspēja ir vēl mazāka.

Tātad, siltumvadītspēja pie dažādas vielas savādāk.

Pieredze, kas parādīta 8. attēlā, liecina, ka dažādu metālu siltumvadītspēja nav vienāda.


Rīsi. 8. Dažādu metālu siltumvadītspēja

Vilnai, matiem, putnu spalvām, papīram, korķim un citiem porainiem ķermeņiem ir slikta siltumvadītspēja. Tas ir saistīts ar faktu, ka starp šo vielu šķiedrām atrodas gaiss. Vakuumam (telpai, kas atbrīvota no gaisa) ir viszemākā siltumvadītspēja. Tas izskaidrojams ar to, ka siltumvadītspēja ir enerģijas pārnešana no vienas ķermeņa daļas uz otru, kas notiek molekulu vai citu daļiņu mijiedarbības laikā. Telpā, kurā nav daļiņu, siltuma vadīšana nevar notikt.

Ja ir nepieciešams aizsargāt ķermeni no atdzišanas vai sasilšanas, tad tiek izmantotas vielas ar zemu siltumvadītspēju. Tātad katliem, pannām rokturi ir izgatavoti no plastmasas. Mājas tiek būvētas no baļķiem vai ķieģeļiem, kuriem ir slikta siltumvadītspēja, kas nozīmē, ka tie pasargā telpas no atdzišanas.

Jautājumi

  1. Kā enerģija tiek pārnesta caur metāla stiepli?
  2. Izskaidrojiet pieredzi (skat. 8. att.), kas parāda, ka vara siltumvadītspēja ir lielāka nekā tērauda siltumvadītspēja.
  3. Kurām vielām ir augstākā un zemākā siltumvadītspēja? Kur tās izmanto?
  4. Kāpēc kažokādas, dūnas, spalvas uz dzīvnieku un putnu ķermeņa, kā arī cilvēku apģērbs pasargā no aukstuma?

3. vingrinājums

  1. Kāpēc dziļš irdens sniegs pasargā ziemājus no izsalšanas?
  2. Tiek lēsts, ka priedes dēļu siltumvadītspēja ir 3,7 reizes lielāka nekā priedes zāģu skaidām. Kā izskaidrot šādu atšķirību?
  3. Kāpēc ūdens nesasalst zem biezas ledus kārtas?
  4. Kāpēc izteiciens "kažoks silts" ir nepareizs?

Vingrinājums

Paņemiet tasi karsta ūdens un vienlaikus iemērciet ūdenī metāla un koka karoti. Kura karote uzkarsēs ātrāk? Kā notiek siltuma apmaiņa starp ūdeni un karotēm? Kā mainās ūdens un karotīšu iekšējā enerģija?

Fizikas stundas konspekts 8. klasē: "Siltuma pārneses veidi".

Nodarbības mērķi:

    Iepazīstināt studentus ar siltuma pārneses veidiem.

    Veidot spēju izskaidrot ķermeņu siltumvadītspēju matērijas struktūras izteiksmē; prast analizēt video informāciju; izskaidrot novērotās parādības.

Nodarbības veids: apvienotā nodarbība.

Demonstrācijas:

1. Siltuma pārnese pa metāla stieni.
2. Sudraba, vara un dzelzs siltumvadītspējas salīdzināšanas eksperimenta video demonstrācija.
3. Papīra rata pagriešana virs ieslēgtas lampas vai flīzes.
4. Video demonstrējums par konvekcijas strāvu rašanos, ūdeni sildot ar kālija permanganātu.
5. Video demonstrācija par ķermeņu starojumu ar tumšu un gaišu virsmu.

NODARBĪBU LAIKĀ

es Laika organizēšana

II. Ziņojums par nodarbības tēmu un mērķiem

Iepriekšējā nodarbībā jūs uzzinājāt, ka iekšējo enerģiju var mainīt, veicot darbu vai pārnesot siltumu. Šodien nodarbībā aplūkosim, kā notiek iekšējās enerģijas izmaiņas ar siltuma pārnesi.
Mēģiniet izskaidrot vārda "siltuma pārnese" nozīmi (vārds "siltuma pārnese" nozīmē siltumenerģijas pārnesi). Ir trīs veidi, kā nodot siltumu, bet es tos nesaukšu, jūs pats tos nosauksiet, kad risināsiet mīklas.

Atbildes: vadītspēja, konvekcija, starojums.
Iepazīsimies ar katru siltuma pārneses veidu atsevišķi, un ļaujiet M. Faradeja vārdiem kļūt par mūsu nodarbības moto: "Novēro, mācies, strādā."

III. Jauna materiāla apgūšana

1. Siltumvadītspēja

Atbildi uz jautājumiem:

1. Kas notiek, ja karstā tējā ieliekam aukstu karoti? (Pēc kāda laika tas uzsils).
2. Kāpēc aukstā karote sakarst? (Tēja daļu siltuma atdeva karotei un daļu apkārtējam gaisam).
Secinājums: No piemēra ir skaidrs, ka siltumu var pārnest no ķermeņa, kas ir vairāk uzkarsēts, uz ķermeni, kas ir mazāk apsildīts (no karsts ūdens uz aukstu karoti). Bet enerģija tika pārnesta arī pa pašu karoti - no tās uzkarsētā gala uz auksto.
3. Kā rezultātā notiek siltuma pārnešana no uzkarsētā karotes gala uz aukstumu? (Daļiņu kustības un mijiedarbības rezultātā)

Karotes sildīšana karstā tējā ir siltuma vadīšanas piemērs.

Siltumvadītspēja- enerģijas pārnešana no vairāk apsildāmām ķermeņa daļām uz mazāk apsildāmām daļiņu termiskās kustības un mijiedarbības rezultātā.

Eksperimentēsim:

Piestipriniet vara stieples galu statīva pēdā. Neļķes ir piestiprinātas pie stieples ar vasku. Uzsildīsim sveču stieples brīvo galu vai uz spirta lampas liesmas.

Jautājumi:

1. Ko mēs novērojam? (Neļķes pa vienai pamazām sāk birt, vispirms tās, kas ir tuvāk liesmai).
2. Kā notiek siltuma pārnese? (No stieples karstā gala līdz aukstajam).
3. Cik ilgs laiks būs siltuma pārnešana caur vadu? (Līdz brīdim, kad viss vads tiek uzkarsēts, tas ir, līdz temperatūra visā vadā ir izlīdzināta)
4. Ko var teikt par molekulu kustības ātrumu zonā, kas atrodas tuvāk liesmai? (Molekulas kustas ātrāk)
5. Kāpēc uzsilst nākamais stieples gabals? (Molekulu mijiedarbības rezultātā arī nākamajā sadaļā palielinās molekulu kustības ātrums un paaugstinās šīs daļas temperatūra)
6. Vai attālums starp molekulām ietekmē siltuma pārneses ātrumu? (Jo mazāks attālums starp molekulām, jo ​​ātrāk notiek siltuma pārnese)
7. Atcerieties molekulu izvietojumu iekšā cietvielas Ak, šķidrumi un gāzes. Kuros ķermeņos enerģijas pārneses process notiks ātrāk? (Ātrāk metālos, pēc tam šķidrumos un gāzēs).

Noskatieties eksperimenta demonstrāciju un esiet gatavs atbildēt uz maniem jautājumiem.

Jautājumi:

1. Uz kuras plāksnes siltums izplatās ātrāk un uz kuras lēnāk?
2. Izdarīt secinājumu par šo metālu siltumvadītspēju. (Labāka siltumvadītspēja sudrabam un vara, nedaudz sliktāka dzelzs)

Ņemiet vērā, ka šajā gadījumā siltuma pārneses laikā ķermeņa pārnešana nenotiek.

Vilnai, matiem, putnu spalvām, papīram, korķim un citiem porainiem ķermeņiem ir slikta siltumvadītspēja. Tas ir saistīts ar faktu, ka starp šo vielu šķiedrām atrodas gaiss. Vakuumam (telpai, kas atbrīvota no gaisa) ir viszemākā siltumvadītspēja.

Pierakstīsim galveno Siltumvadītspējas īpašības:

    cietās vielās, šķidrumos un gāzēs;

    pati viela nav pieļaujama;

    noved pie ķermeņa temperatūras izlīdzināšanas;

    dažādi ķermeņi – dažāda siltumvadītspēja

Siltuma vadīšanas piemēri:

1. Sniegs ir poraina, irdena viela, tajā ir gaiss. Tāpēc sniegam ir slikta siltumvadītspēja un tas labi pasargā zemi, ziemājus, augļu kokus no sasalšanas.
2. Virtuves podu turētāji ir izgatavoti no materiāla, kuram ir slikta siltumvadītspēja. Tējkannu, pannu rokturi ir izgatavoti no materiāliem ar sliktu siltumvadītspēju. Tas viss pasargā rokas no apdegumiem, pieskaroties karstiem priekšmetiem.
3. Vielas ar labu siltumvadītspēju (metālus) izmanto, lai ātri uzsildītu ķermeņus vai detaļas.

2. Konvekcija

Uzmini mīklas:

1) Paskaties zem loga -
Ir izstiepts akordeons
Bet ermoņika nespēlē -
Tas sasilda mūsu dzīvokli ... (akumulators)

2) Mūsu resnā Fedora
drīz ēd.
Bet kad tu esi pilns
No Fedora - siltums ... (krāsns)

Baterijas, krāsnis, apkures radiatorus cilvēks izmanto dzīvojamo telpu apsildīšanai, pareizāk sakot, gaisa sildīšanai tajās. Tas notiek konvekcijas dēļ - nākamā siltuma pārneses veida.

Konvekcija ir enerģijas pārnešana ar šķidruma vai gāzes strūklu.
Mēģināsim izskaidrot, kā konvekcija notiek dzīvojamās telpās.
Gaiss, saskaroties ar akumulatoru, no tā uzsilst, kamēr tas izplešas, tā blīvums kļūst mazāks par aukstā gaisa blīvumu. Siltais gaiss, būdams vieglāks, Arhimēda spēku ietekmē paceļas uz augšu, un smags aukstais gaiss noslīd uz leju.
Tad atkal: aukstāks gaiss sasniedz akumulatoru, uzsilst, izplešas, kļūst vieglāks un paceļas uz augšu Arhimēda spēka ietekmē utt.
Pateicoties šai kustībai, gaiss telpā sasilst.

Papīra ratiņš, kas novietots virs ieslēgtas lampas, sāk griezties.
Mēģiniet paskaidrot, kā tas notiek? (Aukstais gaiss, sildot pie lampas, kļūst silts un paceļas, kamēr vērpējs griežas).

Šķidrums tiek uzkarsēts tādā pašā veidā. Apskatiet eksperimentu par konvekcijas strāvu novērošanu, kad ūdens tiek uzkarsēts (izmantojot kālija permanganātu).

Ņemiet vērā, ka atšķirībā no siltuma vadīšanas konvekcija ietver vielas pārnesi, un konvekcija nenotiek cietās vielās.

Ir divi konvekcijas veidi: dabisks un piespiedu kārtā.
Piemēri ir šķidruma sildīšana katlā vai gaisa sildīšana telpā dabiskā konvekcija. Lai tā notiktu, vielas ir jāuzsilda no apakšas vai jāatdzesē no augšas. Kāpēc tieši? Ja sildīsim no augšas, tad kur pārvietosies sakarsušie ūdens slāņi, bet kur aukstie? (Atbilde: nekur, jo apsildāmie slāņi jau ir augšpusē, un aukstie slāņi paliks zemāk)
Piespiedu konvekcija tiek novērota, ja šķidrumu maisa ar karoti, sūkni vai ventilatoru.

Konvekcijas īpašības:

    rodas šķidrumos un gāzēs, nav iespējams cietās vielās un vakuumā;

    tiek pārnesta pati viela;

    vielas jāsilda no apakšas.

Konvekcijas piemēri:

1) aukstas un siltas jūras un okeāna straumes,
2) atmosfērā vertikālas gaisa kustības izraisa mākoņu veidošanos;
3) šķidrumu un gāzu dzesēšana vai sildīšana dažādās tehniskās ierīcēs, piemēram, ledusskapjos utt., tiek nodrošināta dzinēju ūdens dzesēšana
iekšējā degšana.

3. Radiācija

Visi to zina Saule ir galvenais siltuma avots uz Zemes. Zeme atrodas 150 miljonu km attālumā no tās. Kā siltums tiek pārnests no Saules uz Zemi?
Starp Zemi un Sauli, ārpus mūsu atmosfēras, visa telpa ir vakuums. Un mēs zinām, ka siltuma vadīšana un konvekcija nevar notikt vakuumā.
Kā notiek siltuma pārnese? Šeit tiek veikts cits siltuma pārneses veids - starojums.

Radiācija ir siltuma pārnese, kurā enerģiju pārnes elektromagnētiskie stari.

Tas atšķiras no siltuma vadīšanas un konvekcijas ar to, ka siltumu šajā gadījumā var pārnest caur vakuumu.

Noskatieties video par radiāciju.

Visi ķermeņi izstaro enerģiju: cilvēka ķermenis, plīts, elektriskā lampa.
Jo augstāka ķermeņa temperatūra, jo vairāk termiskais starojums.

Ķermeņi ne tikai izstaro enerģiju, bet arī to absorbē.
Turklāt tumšās virsmas absorbē un izstaro enerģiju labāk nekā ķermeņi ar gaišu virsmu.

Radiācijas īpašības:

    rodas jebkurā vielā;

    jo augstāka ķermeņa temperatūra, jo intensīvāks ir starojums;

    notiek vakuumā;

    tumšie ķermeņi labāk absorbē starojumu nekā gaišie ķermeņi un izstaro labāk.

Ķermeņa starojuma izmantošanas piemēri:

raķešu, dirižabļu, balonu, satelītu, lidmašīnu virsmas ir nokrāsotas ar sudraba krāsu, lai tās nesasildītu Saules ietekmē. Ja, gluži pretēji, ir nepieciešams izmantot saules enerģiju, tad ierīču daļas ir nokrāsotas tumšā krāsā.
Cilvēki ziemā valkā tumšas drēbes (melnas, zilas, kanēļa krāsas), tās ir siltākas, bet vasarā gaišas (bēšas, baltas krāsas). Netīrs sniegs saulainā laikā kūst ātrāk nekā tīrs sniegs, jo ķermeņi ar tumšu virsmu labāk absorbē saules starojumu un ātrāk uzsilst.

IV. Iegūto zināšanu nostiprināšana uz uzdevumu piemēriem

Spēle "Izmēģini, paskaidro".

Pirms esat spēles laukums ar sešiem uzdevumiem, varat izvēlēties jebkuru. Pēc visu uzdevumu izpildes jūs atvērsit gudrs teiciens un tas, kurš ļoti bieži to izrunā no TV ekrāniem.

1. Kurā mājā ziemā ir siltāks, ja sienu biezums ir vienāds? siltāks iekšā koka māja, jo koksne satur 70% gaisa un ķieģelis 20%. Gaiss ir slikts siltuma vadītājs. Pēdējā laikā būvniecībā tiek izmantoti "porainie" ķieģeļi, lai samazinātu siltumvadītspēju.

2. Kā enerģija no siltuma avota tiek nodota zēnam? Pie plīts sēdošajam zēnam enerģija galvenokārt tiek nodota siltuma vadīšanas ceļā.

3. Kā enerģija no siltuma avota tiek nodota zēnam?
Uz smiltīm guļošam zēnam saules enerģija tiek nodota starojuma ceļā, bet no smiltīm ar siltuma vadīšanu.

4. Kuros no šiem vagoniem tiek pārvadāti produkti, kas ātri bojājas? Kāpēc?Ātri bojājošos produktus pārvadā krāsotos vagonos balta krāsa, jo šādu automašīnu mazākā mērā silda saules stari.

5. Kāpēc ūdensputni un citi dzīvnieki ziemā nenosalst?
Kažokādas, vilnas, dūnu siltumvadītspēja ir slikta (gaisa klātbūtne starp šķiedrām), kas ļauj dzīvnieka ķermenim uzkrāt ķermeņa saražoto enerģiju un pasargāt sevi no atdzišanas.

6. Kāpēc logu rāmji ir izgatavoti dubultā?
Starp rāmjiem atrodas gaiss, kam ir slikta siltumvadītspēja un kas aizsargā pret siltuma zudumiem.

“Pasaule ir interesantāka, nekā mēs domājam”, Aleksandrs Pušnojs, Galileo programma.

V. Nodarbības kopsavilkums

Kādi siltuma pārneses veidi mums ir pazīstami?
– Nosakiet, kuram siltuma pārneses veidam ir galvenā loma šādās situācijās:

a) ūdens sildīšana tējkannā (konvekcija);
b) cilvēks sildās pie ugunskura (starojuma);
c) galda virsmas apkure no komplektā iekļautās galda lampas (starojums);
d) verdošā ūdenī iegremdēta metāla cilindra karsēšana (siltuma vadītspēja).

VI. Mājasdarbs

4., 5., 6. §, piem. 1 (3), piem. 2(1), piem. 3(1) - rakstiski.

VII. Atspulgs

Nodarbības noslēgumā aicinām skolēnus pārrunāt stundu: kas patika, ko viņi vēlētos mainīt, izvērtēt savu dalību stundā.

Cilvēkiem ir arī atšķirīga siltumvadītspēja, daži sasilda kā pūkas, bet citi uzņem siltumu kā dzelzs.

Jurijs Serežkins

Vārds "arī" minētajā apgalvojumā liecina, ka jēdziens "siltuma vadītspēja" uz cilvēkiem attiecas tikai nosacīti. Lai gan…

Vai zinājāt: kažoks nesilda, tas tikai saglabā siltumu, ko cilvēka ķermenis ražo.

Tas nozīmē, ka cilvēka ķermenim ir spēja vadīt siltumu tiešā, nevis tikai pārnestā nozīmē. Tas viss ir dzeja, patiesībā mēs salīdzināsim sildītājus siltumvadītspējas ziņā.

Jūs zināt labāk, jo jūs pats ierakstījāt meklētājā "sildītāju siltumvadītspēja". Ko tieši jūs gribējāt zināt? Un ja bez jokiem, tad ir svarīgi zināt par šo jēdzienu, jo dažādi materiāli tos lietojot uzvedas ļoti atšķirīgi. Svarīgs, kaut arī ne galvenais izvēles punkts ir tieši materiāla spēja vadīt siltumenerģija. Ja izvēlēsities nepareizu siltumizolācijas materiālu, tas vienkārši nepildīs savu funkciju, proti, saglabāt siltumu telpā.

2. solis: teorijas koncepcija

No skolas kurss Visticamāk, fiziķi atcerēsies, ka ir trīs siltuma pārneses veidi:

  • Konvekcija;
  • Radiācija;
  • Siltumvadītspēja.

Tātad siltumvadītspēja ir siltuma pārneses vai siltumenerģijas kustības veids. Tas ir saistīts ar ķermeņu iekšējo struktūru. Viena molekula nodod enerģiju citai. Tagad jūs vēlētos nelielu testu?

Kura veida viela pārraida (nodod) visvairāk enerģijas?

  • Cietie ķermeņi?
  • Šķidrumi?
  • Gāzes?

Tieši tā, cietvielu kristāliskais režģis visvairāk nodod enerģiju. Viņu molekulas ir tuvāk viena otrai un tāpēc var efektīvāk mijiedarboties. Gāzēm ir viszemākā siltumvadītspēja. Viņu molekulas atrodas vislielākajā attālumā viena no otras.


3. solis: Kas var būt sildītājs

Turpinām sarunu par sildītāju siltumvadītspēju. Visi tuvumā esošie ķermeņi mēdz izlīdzināt temperatūru savā starpā. Māja vai dzīvoklis kā objekts cenšas izlīdzināt temperatūru ar ielu. Vai visi būvmateriāli var būt izolatori? Nē. Piemēram, betons ļauj pārāk ātri pārplūst siltumam no jūsu mājas uz ielu, tāpēc apkures iekārtai nebūs laika uzturēt telpā vēlamo temperatūru. Izolācijas siltumvadītspējas koeficientu aprēķina pēc formulas:


Kur W ir mūsu siltuma plūsma, un m2 ir izolācijas laukums ar viena Kelvina temperatūras starpību (tas ir vienāds ar vienu grādu pēc Celsija). Mūsu betonam šis koeficients ir 1,5. Tas nozīmē, ka nosacīti viens kvadrātmetrs betona ar vienu grādu pēc Celsija temperatūras starpību spēj izlaist 1,5 vatus siltumenerģijas sekundē. Bet ir materiāli ar koeficientu 0,023. Ir skaidrs, ka šādi materiāli ir daudz labāk piemēroti sildītāju lomai. Vai biezumam ir nozīme, jūs jautājat? Lugas. Bet šeit jūs joprojām nevarat aizmirst par siltuma pārneses koeficientu. Lai sasniegtu tādus pašus rezultātus, būs nepieciešama 3,2 m bieza betona siena vai 0,1 m bieza putuplasta loksne.Ir skaidrs, ka, lai arī betons tehniski var būt sildītājs, tas nav ekonomiski izdevīgi. Tāpēc:

Izolāciju var saukt par materiālu, kas caur sevi vada vismazāko siltumenerģijas daudzumu, neļaujot tai izkļūt no telpas un tajā pašā laikā izmaksājot pēc iespējas mazāk.


Labākais siltumizolators ir gaiss. Tāpēc jebkuras izolācijas uzdevums ir izveidot fiksētu gaisa spraugu bez gaisa konvekcijas (kustības) tās iekšpusē. Tāpēc, piemēram, putuplasta 98% ir gaiss. Visizplatītākie izolācijas materiāli ir:

  • Putupolistirols;
  • ekstrudēta putupolistirola putas;
  • minerālvate;
  • Penofols;
  • Penoizols;
  • Putu stikls;
  • Poliuretāna putas (PPU);
  • Ekovate (celuloze);

Visu iepriekš uzskaitīto materiālu siltumizolācijas īpašības ir tuvu šīm robežām. Ir arī vērts apsvērt: jo lielāks ir materiāla blīvums, jo vairāk tas vada enerģiju caur sevi. Atceries no teorijas? Jo tuvāk atrodas molekulas, jo efektīvāk siltums tiek vadīts.

4. darbība: salīdziniet. Sildītāju siltumvadītspējas tabula

Tabulā parādīts sildītāju salīdzinājums pēc ražotāju deklarētās siltumvadītspējas, kas atbilst GOST:

Siltumvadītspējas salīdzinošā tabula celtniecības materiāli, kas netiek uzskatīti par sildītājiem:

Siltuma pārneses ātrums norāda tikai siltuma pārneses ātrumu no vienas molekulas uz otru. Reālajā dzīvē šis rādītājs nav tik svarīgs. Bet jūs nevarat iztikt bez sienas termiskā aprēķina. Siltuma pārneses pretestība ir siltumvadītspējas apgrieztā vērtība. Mēs runājam par materiāla (izolācijas) spēju saglabāt siltuma plūsmu. Lai aprēķinātu pretestību siltuma pārnesei, jums jāsadala biezums ar siltumvadītspējas koeficientu. Zemāk redzamajā piemērā parādīts no 180 mm biezas sijas izgatavotas sienas termiskās pretestības aprēķins.


Kā redzat, šādas sienas siltuma pretestība būs 1,5. Pietiekami? Tas ir atkarīgs no reģiona. Piemērā parādīts aprēķins Krasnojarskai. Šim reģionam nepieciešamais norobežojošo konstrukciju pretestības koeficients ir noteikts 3,62. Atbilde ir skaidra. Pat Kijevai, kas atrodas daudz tālāk uz dienvidiem, šis rādītājs ir 2,04.

Siltuma pretestība ir siltumvadītspējas apgrieztā vērtība.

Tas nozīmē, ka spējas koka māja izturēt siltuma zudumus nepietiek. Sildīšana ir nepieciešama, un jau ar kādu materiālu - aprēķiniet pēc formulas.


5. solis: montāžas noteikumi

Ir vērts teikt, ka visi iepriekš minētie rādītāji ir norādīti DRY materiāliem. Ja materiāls kļūst mitrs, tas zaudēs savas īpašības vismaz uz pusi vai pat pārvērtīsies par “lupatu”. Tāpēc ir nepieciešams aizsargāt siltumizolāciju. Putupolistirolu visbiežāk siltina zem slapjas fasādes, kurā izolāciju aizsargā apmetuma slānis. Lai novērstu mitruma iekļūšanu, minerālvatei tiek uzklāta hidroizolācijas membrāna.


Vēl viens punkts, kas ir pelnījis uzmanību, ir vēja aizsardzība. Sildītājiem ir dažāda porainība. Piemēram, salīdzināsim putupolistirola plātnes un minerālvati. Ja pirmais izskatās ciets, otrajā skaidri redzamas poras vai šķiedras. Tāpēc, ja uz vēja pūstam žogam uzstādāt šķiedrainu siltumizolāciju, piemēram, minerālvati vai ekovati, noteikti parūpējieties par vēja aizsardzību. Pretējā gadījumā izolācijas labie siltuma rādītāji nebūs noderīgi.

secinājumus

Tātad, mēs apspriedām, ka sildītāju siltumvadītspēja ir to spēja nodot siltumenerģiju. Siltumizolators nedrīkst atbrīvot siltumu, ko rada mājas apkures sistēma. Jebkura materiāla galvenais uzdevums ir noturēt gaisu iekšā. Tā ir gāze, kurai ir viszemākā siltumvadītspēja. Tāpat nepieciešams aprēķināt sienas siltumizturību, lai noskaidrotu pareizo ēkas siltumizolācijas koeficientu. Ja jums ir kādi jautājumi par šo tēmu, lūdzu, atstājiet tos komentāros.

Trīs interesanti fakti par siltumizolāciju

  • Sniegs kalpo kā siltumizolators lācim bedrē.
  • Apģērbs ir arī siltumizolators. Mēs nejūtamies ļoti ērti, ja mūsu ķermenis mēģina izlīdzināt temperatūru ar temperatūru. vidi, kas var būt -30 grādi, ierasto 36,6 vietā.
  • Sega ir siltumizolators. Tas neļauj izkļūt cilvēka ķermeņa siltumam.

Bonuss

Kā bonuss ziņkārīgajiem, kuri ir izlasījuši līdz galam interesantu eksperimentu ar siltumvadītspēju: