Qual é a condutividade térmica dos corpos porosos e por quê?

A troca de calor na natureza é realizada por meio de condutividade térmica, convecção e radiação (absorção e emissão de radiação).

O mecanismo de condutividade térmica é explicado no parágrafo anterior. Vamos dar outro exemplo. Quando a extremidade de uma haste metálica é aquecida, suas moléculas começam a se mover mais rapidamente, ou seja, a energia interna dessa extremidade aumenta. Como as moléculas se movem mais lentamente na outra extremidade da barra, a energia interna é transferida da extremidade quente para a extremidade fria dentro da barra com a ajuda do movimento caótico de átomos e elétrons. A transferência de energia interna de uma parte de uma substância para outra, causada pelo movimento caótico de moléculas e outras partículas de uma substância, é chamada de condutividade térmica.

Entre Vários tipos Os metais têm a melhor condutividade térmica. Isso é explicado pelo fato de conterem elétrons livres. Observemos também que a condutividade térmica de uma substância no estado sólido é maior que no estado líquido, e no estado líquido é maior que no estado gasoso.

Consideremos a essência da convecção. Para mostrar a baixa condutividade térmica da água, um recipiente contendo água geralmente é aquecido por cima. Nesse caso, a água de cima pode ferver, mas de baixo permanecerá fria. No entanto, se o recipiente for aquecido por baixo, a água será aquecida uniformemente em todo o volume. Isso se explica pelo fato de a água se expandir quando aquecida e sua densidade diminuir. Se a água aquecida estiver no fundo, as camadas superiores e mais densas de água caem sob a influência da gravidade e deslocam a água quente para cima. Essa mistura de água ocorrerá até que toda a água ferva. A troca de calor que ocorre quando camadas de líquido ou gás aquecidas de forma desigual são misturadas sob a influência da gravidade é chamada de convecção. Não é difícil perceber que em uma nave espacial em estado de ausência de peso não há convecção.(Pense por que o compartimento do freezer nas geladeiras é reforçado na parte superior e não na parte inferior.)

Pode parecer que a convecção não pode ser classificada como transferência de calor, pois está associada ao trabalho da gravidade. Porém, durante a convecção, um aumento na energia interna de um líquido ou gás ocorre apenas devido ao calor fornecido de fora, e o efeito da gravidade é reduzido apenas para acelerar o aquecimento uniforme do líquido ou gás. A ação da gravidade durante a convecção não contribui adicionalmente para a energia interna de um líquido ou gás. Portanto, a convecção é classificada como transferência de calor.

A troca de calor entre o Sol e a Terra ocorre através da radiação eletromagnética. Radiação eletromagnéticaé criado pelo movimento de cargas elétricas e aumenta acentuadamente com o aumento da temperatura. A radiação de um corpo, que é determinada apenas pela sua temperatura, é chamada de radiação térmica.

O processo de radiação ocorre devido à energia interna do corpo . Quando a radiação é absorvida por algum outro corpo, a energia interna do corpo aumenta devido à energia da radiação absorvida.Assim, através da radiação, a energia é transferida dos corpos mais aquecidos para os menos aquecidos. Este tipo de troca de calor também ocorre na ausência de substância entre os corpos.

No parágrafo anterior, descobrimos que quando uma agulha de tricô de metal era colocada em um copo de água quente, logo a ponta da agulha de tricô também esquentava. Conseqüentemente, a energia interna, como qualquer tipo de energia, pode ser transferida de um corpo para outro. A energia interna pode ser transferida de uma parte do corpo para outra. Assim, por exemplo, se uma extremidade de um prego for aquecida na chama, a outra extremidade, localizada na mão, aquecerá gradualmente e queimará a mão.

    O fenômeno de transferência de energia interna de uma parte do corpo para outra ou de um corpo para outro durante seu contato direto é denominado condutividade térmica.

Vamos estudar esse fenômeno realizando uma série de experimentos com sólidos, líquidos e gases.

Vamos levar a ponta de uma vara de madeira ao fogo. Ele irá acender. A outra extremidade do bastão, localizada do lado de fora, estará fria. Isto significa que a árvore tem baixa condutividade térmica .

Vamos levar a ponta de uma fina vareta de vidro até a chama da lamparina a álcool. Depois de um tempo, ele esquentará, mas a outra extremidade permanecerá fria. Consequentemente, o vidro também tem baixa condutividade térmica.

Se aquecermos a extremidade de uma barra de metal em uma chama, muito em breve toda a barra ficará muito quente. Não poderemos mais segurá-lo em nossas mãos.

Isto significa que os metais conduzem bem o calor, ou seja, eles têm maior condutividade térmica. Maior condutividade térmica tem prata e cobre.

Consideremos a transferência de calor de uma parte de um corpo sólido para outra na experiência a seguir.

Vamos proteger uma extremidade da espessura fio de cobre em um tripé. Colocamos vários pregos no fio com cera. Quando a extremidade livre do fio é aquecida na chama de uma lamparina a álcool, a cera derrete. Os cravos começarão a cair gradativamente (Fig. 5). Primeiro, aqueles que estão mais próximos da chama desaparecerão, depois todo o resto, por sua vez.

Arroz. 5. Transferência de calor de uma parte de um sólido para outra

Vamos descobrir como a energia é transferida através de um fio. A velocidade do movimento oscilatório das partículas metálicas aumenta na parte do fio que está mais próxima da chama. Como as partículas interagem constantemente umas com as outras, a velocidade de movimento das partículas vizinhas aumenta. A temperatura da próxima parte do fio começa a subir, etc.

Deve-se lembrar que com a condução térmica não há transferência de substância de uma extremidade para a outra do corpo.

Consideremos agora a condutividade térmica dos líquidos. Vamos pegar um tubo de ensaio com água e começar a aquecer sua parte superior. A água na superfície logo ferverá e no fundo do tubo de ensaio durante esse tempo apenas aquecerá (Fig. 6). Isto significa que os líquidos têm baixa condutividade térmica, com exceção do mercúrio e dos metais fundidos.

Arroz. 6. Condutividade térmica do líquido

Isso se explica pelo fato de que nos líquidos as moléculas estão localizadas a distâncias maiores umas das outras do que nos sólidos.

Vamos estudar a condutividade térmica dos gases. Coloque o tubo de ensaio seco no dedo e aqueça-o de cabeça para baixo na chama de uma lamparina a álcool (Fig. 7). O dedo não sentirá o calor por muito tempo.

Arroz. 7. Condutividade térmica do gás

Isso se deve ao fato de que a distância entre as moléculas do gás é ainda maior que a dos líquidos e sólidos. Consequentemente, a condutividade térmica dos gases é ainda menor.

Então, condutividade térmica várias substâncias diferente.

O experimento representado na Figura 8 mostra que a condutividade térmica de diferentes metais não é a mesma.


Arroz. 8. Condutividade térmica de diferentes metais

Lã, cabelo, penas de pássaros, papel, cortiça e outros corpos porosos apresentam baixa condutividade térmica. Isso se deve ao fato do ar estar contido entre as fibras dessas substâncias. O vácuo (espaço livre de ar) tem a menor condutividade térmica. Isso se explica pelo fato de que a condutividade térmica é a transferência de energia de uma parte do corpo para outra, que ocorre durante a interação de moléculas ou outras partículas. Num espaço onde não existem partículas, a condução térmica não pode ocorrer.

Se houver necessidade de proteger o corpo do resfriamento ou aquecimento, são utilizadas substâncias com baixa condutividade térmica. Assim, para panelas e frigideiras, os cabos são feitos de plástico. As casas são construídas com toras ou tijolos, que apresentam baixa condutividade térmica, o que significa que protegem as instalações do resfriamento.

Questões

  1. Como ocorre a transferência de energia através de um fio metálico?
  2. Explique o experimento (ver Fig. 8) mostrando que a condutividade térmica do cobre é maior que a condutividade térmica do aço.
  3. Quais substâncias têm a maior e a menor condutividade térmica? Onde eles são usados?
  4. Por que os pelos, penugens e penas dos corpos de animais e pássaros, assim como as roupas humanas, protegem contra o frio?

Exercício 3

  1. Por que a neve profunda e solta protege as colheitas de inverno do congelamento?
  2. Estima-se que a condutividade térmica das tábuas de pinho seja 3,7 vezes maior que a da serragem de pinho. Como podemos explicar essa diferença?
  3. Por que a água não congela sob uma espessa camada de gelo?
  4. Por que a expressão “um casaco de pele esquenta” está incorreta?

Exercício

Pegue um copo de água quente e coloque uma colher de metal e uma colher de pau na água ao mesmo tempo. Qual colher esquentará mais rápido? Como é a troca de calor entre a água e as colheres? Como muda a energia interna da água e das colheres?

Notas da aula de física do 8º ano: “Tipos de transferência de calor”.

Lições objetivas:

    Apresente aos alunos os tipos de transferência de calor.

    Desenvolver a capacidade de explicar a condutividade térmica dos corpos do ponto de vista da estrutura da matéria; ser capaz de analisar informações de vídeo; explicar os fenômenos observados.

Tipo de aula: aula combinada.

Demonstrações:

1. Transferência de calor ao longo de uma haste metálica.
2. Demonstração em vídeo de um experimento comparando a condutividade térmica de prata, cobre e ferro.
3. Gire um cata-vento de papel sobre uma lâmpada ou ladrilho ligado.
4. Vídeo demonstração da ocorrência de correntes de convecção no aquecimento de água com permanganato de potássio.
5. Demonstração em vídeo da radiação de corpos com superfícies claras e escuras.

DURANTE AS AULAS

EU. Tempo de organização

II. Comunicar o tema e os objetivos da aula

Na lição anterior, você aprendeu que a energia interna pode ser alterada pela realização de trabalho ou pela transferência de calor. Hoje, na lição, veremos como a energia interna muda por meio da transferência de calor.
Tente explicar o significado da palavra “transferência de calor” (a palavra “transferência de calor” implica transferência de energia térmica). Existem três maneiras de transferir calor, mas não vou nomeá-las; você mesmo as nomeará quando resolver os quebra-cabeças.

Respostas: condutividade térmica, convecção, radiação.
Vamos conhecer cada tipo de transferência de calor separadamente, e deixar que o lema da nossa lição sejam as palavras de M. Faraday: “Observar, estudar, trabalhar”.

III. Aprendendo novo material

1. Condutividade térmica

Responda às perguntas:

1. O que acontece se colocarmos uma colher fria no chá quente? (Vai aquecer depois de um tempo.)
2. Por que a colher fria esquentou? (O chá cedeu parte do calor para a colher e parte para o ar circundante).
Conclusão: A partir do exemplo, fica claro que o calor pode ser transferido de um corpo que está mais aquecido para um corpo que está menos aquecido (de água quente para uma colher fria). Mas a energia foi transferida ao longo da própria colher - da extremidade aquecida para a fria.
3. O que causa a transferência de calor da extremidade aquecida da colher para a fria? (Como resultado do movimento e interação de partículas)

Aquecer uma colher em chá quente é um exemplo de condução.

Condutividade térmica– transferência de energia das partes mais aquecidas do corpo para as menos aquecidas, como resultado do movimento térmico e da interação das partículas.

Vamos realizar um experimento:

Prenda a extremidade do fio de cobre na perna do tripé. Os pinos são presos ao fio com cera. Aqueceremos a ponta livre do fio com velas ou na chama de uma lamparina a álcool.

Questões:

1. O que estamos vendo? (Os cravos começam a cair gradativamente, um a um, primeiro os mais próximos da chama).
2. Como ocorre a transferência de calor? (Da ponta quente do fio até a ponta fria).
3. Quanto tempo levará para o calor ser transferido através do fio? (Até que todo o fio aqueça, ou seja, até que a temperatura em todo o fio esteja equalizada)
4. O que pode ser dito sobre a velocidade de movimento das moléculas na área localizada mais próxima da chama? (A velocidade de movimento das moléculas aumenta)
5. Por que a próxima seção do fio esquenta? (Como resultado da interação das moléculas, a velocidade de movimento das moléculas na próxima seção também aumenta e a temperatura desta parte aumenta)
6. A distância entre as moléculas afeta a taxa de transferência de calor? (Quanto menor a distância entre as moléculas, mais rápida ocorre a transferência de calor)
7. Lembre-se do arranjo das moléculas em sólidos ah, líquidos e gases. Em quais corpos o processo de transferência de energia ocorrerá mais rapidamente? (Mais rápido em metais, depois em líquidos e gases).

Assista a uma demonstração do experimento e prepare-se para responder às minhas perguntas.

Questões:

1. Ao longo de qual placa o calor se espalha mais rápido e ao longo de qual é mais lento?
2. Tire uma conclusão sobre a condutividade térmica desses metais. (A melhor condutividade térmica é para prata e cobre, um pouco pior para ferro)

Observe que quando o calor é transferido neste caso, não há transferência corporal.

Lã, cabelo, penas de pássaros, papel, cortiça e outros corpos porosos apresentam baixa condutividade térmica. Isso se deve ao fato do ar estar contido entre as fibras dessas substâncias. O vácuo (espaço livre de ar) tem a menor condutividade térmica.

Vamos anotar os principais recursos de condutividade térmica:

    em sólidos, líquidos e gases;

    a substância em si não é tolerada;

    leva à equalização da temperatura corporal;

    corpos diferentes - condutividade térmica diferente

Exemplos de condutividade térmica:

1. A neve é ​​​​uma substância porosa e solta que contém ar. Portanto, a neve tem baixa condutividade térmica e protege bem o solo, as colheitas de inverno, árvores frutiferas do congelamento.
2. As luvas de forno de cozinha são feitas de material com baixa condutividade térmica. Os cabos dos bules e bules são feitos de materiais com baixa condutividade térmica. Tudo isso protege as mãos de queimaduras ao tocar em objetos quentes.
3. Substâncias com boa condutividade térmica (metais) são utilizadas para aquecer rapidamente corpos ou peças.

2. Convecção

Adivinhe os enigmas:

1) Olhe embaixo da janela -
Há um acordeão esticado ali,
Mas ele não toca gaita -
Aquece nosso apartamento... (bateria)

2) Nosso Fedora gordo
não estará cheio em breve.
Mas quando estou cheio,
Do Fedora - calor... (fogão)

Baterias, fogões e radiadores de aquecimento são usados ​​​​pelos humanos para aquecer ambientes residenciais, ou melhor, para aquecer o ar neles contido. Isto acontece graças à convecção, o próximo tipo de transferência de calor.

Convecção- É a transferência de energia por jatos de líquido ou gás.
Vamos tentar explicar como ocorre a convecção em instalações residenciais.
O ar, em contato com a bateria, é aquecido por ela, enquanto se expande, sua densidade torna-se menor que a densidade do ar frio. O ar quente, sendo mais leve, sobe sob a influência da força de Arquimedes, e o ar frio e pesado desce.
Então, novamente: o ar mais frio atinge a bateria, aquece, expande, torna-se mais leve e sobe sob a influência da força de Arquimedes, etc.
Graças a este movimento, o ar da sala aquece.

Um cata-vento de papel colocado sobre a lâmpada acesa começa a girar.
Tente explicar como isso acontece? (O ar frio, quando aquecido pela lâmpada, aquece e sobe, enquanto o prato giratório gira).

O líquido é aquecido da mesma maneira. Assista a um experimento sobre a observação de correntes de convecção ao aquecer água (usando permanganato de potássio).

Observe que, diferentemente da condução térmica, a convecção envolve a transferência de matéria e a convecção não ocorre em sólidos.

Existem dois tipos de convecção: natural E forçado.
Aquecer líquido em uma panela ou ar em uma sala são exemplos Convecção natural. Para que isso ocorra, as substâncias devem ser aquecidas por baixo ou resfriadas por cima. Porque isto é assim? Se aquecermos de cima, para onde se moverão as camadas de água aquecida e para onde se moverão as frias? (Resposta: em lugar nenhum, pois as camadas aquecidas já estão por cima e as frias ficarão por baixo)
A convecção forçada ocorre quando um líquido é mexido com uma colher, bomba ou ventilador.

Características de convecção:

    ocorre em líquidos e gases, é impossível em sólidos e no vácuo;

    a própria substância é transferida;

    As substâncias precisam ser aquecidas por baixo.

Exemplos de convecção:

1) correntes marítimas e oceânicas frias e quentes,
2) na atmosfera, os movimentos verticais do ar levam à formação de nuvens;
3) resfriamento ou aquecimento de líquidos e gases em diversos dispositivos técnicos, por exemplo, em refrigeradores, etc., é fornecido resfriamento de motores a água
combustão interna.

3. Radiação

Todo mundo sabe disso O sol é a principal fonte de calor da Terra. A Terra está localizada a uma distância de 150 milhões de km dela. Como o calor é transferido do Sol para a Terra?
Entre a Terra e o Sol, fora da nossa atmosfera, todo o espaço é um vácuo. E sabemos que a condutividade térmica e a convecção não podem ocorrer no vácuo.
Como ocorre a transferência de calor? Outro tipo de transferência de calor ocorre aqui – radiação.

Radiação - Esta é a troca de calor em que a energia é transferida por raios eletromagnéticos.

Difere da condução e da convecção porque o calor, neste caso, pode ser transferido através do vácuo.

Assista a um vídeo sobre radiação.

Todos os corpos emitem energia: o corpo humano, um fogão, uma lâmpada elétrica.
Quanto maior a temperatura corporal, mais forte ele radiação térmica.

Os corpos não apenas emitem energia, mas também a absorvem.
Além disso, superfícies escuras absorvem e emitem energia melhor do que corpos com superfícies claras.

Características da radiação:

    ocorre em qualquer substância;

    quanto maior a temperatura corporal, mais intensa é a radiação;

    ocorre no vácuo;

    corpos escuros absorvem melhor a radiação do que corpos leves e emitem melhor radiação.

Exemplos de uso de radiação corporal:

As superfícies de foguetes, dirigíveis, balões, satélites e aviões são pintadas com tinta prateada para não serem aquecidas pelo Sol. Se, pelo contrário, for necessário utilizar energia solar, algumas partes dos aparelhos são pintadas de escuro.
As pessoas usam roupas escuras (pretas, azuis, canela) no inverno, que são mais quentes, e roupas claras (bege, branco) no verão. A neve suja derrete mais rápido em dias ensolarados do que a neve limpa, porque corpos com superfície escura absorvem melhor a radiação solar e aquecem mais rápido.

4. Consolidar os conhecimentos adquiridos através de exemplos de problemas

Jogo "Experimente, Explique".

À sua frente está um campo de jogo com seis tarefas, você pode escolher qualquer uma. Depois de completar todas as tarefas você verá ditado sábio e aquele que muitas vezes o pronuncia nas telas de TV.

1. Qual casa fica mais quente no inverno se a espessura das paredes for a mesma? Está mais quente em casa de madeira, já que a madeira contém 70% de ar e o tijolo 20%. O ar é um mau condutor de calor. EM Ultimamente Tijolos “porosos” são usados ​​na construção para reduzir a condutividade térmica.

2. Como a energia é transferida da fonte de calor para o menino? Para um menino sentado perto do fogão, a energia é transferida principalmente por condutividade térmica.

3. Como a energia é transferida da fonte de calor para o menino?
Para um menino deitado na areia, a energia é transferida do sol por radiação e da areia por condutividade térmica.

4. Em qual destes carros são transportados produtos perecíveis? Por que? Os produtos perecíveis são transportados em vagões pintados cor branca, uma vez que esse carro é menos aquecido pelos raios solares.

5. Por que as aves aquáticas e outros animais não congelam no inverno?
Pele, lã e penugem apresentam baixa condutividade térmica (presença de ar entre as fibras), o que permite ao corpo do animal reter a energia gerada pelo corpo e se proteger do resfriamento.

6. Por que os caixilhos das janelas são duplos?
Entre as molduras existe ar, que tem baixa condutividade térmica e protege contra perda de calor.

“O mundo é mais interessante do que pensamos”, Alexander Pushnoy, programa Galileo.

V. Resumo da lição

– Que tipos de transferência de calor conhecemos?
– Determine que tipo de transferência de calor desempenha um papel importante nas seguintes situações:

a) aquecimento de água em chaleira (convecção);
b) uma pessoa se aquece junto ao fogo (radiação);
c) aquecimento da superfície da mesa pelo abajur ligado (radiação);
d) aquecer um cilindro metálico imerso em água fervente (condutividade térmica).

VI. Trabalho de casa

§ 4, 5, 6, Ex. 1 (3), Ex. 2(1), Ex. 3(1) – por escrito.

VII. Reflexão

Ao final da aula, convidamos os alunos a discutir a aula: o que gostaram, o que gostariam de mudar e avaliar sua participação na aula.

As pessoas também têm condutividades térmicas diferentes, algumas aquecem como as penas, enquanto outras, como o ferro, retiram o calor.

Yuri Serezhkin

A palavra “também” na afirmação acima mostra que o conceito de “condutividade térmica” é aplicado às pessoas apenas condicionalmente. Embora…

Você sabia: um casaco de pele não aquece, apenas retém o calor que o corpo humano produz.

Isso significa que o corpo humano tem a capacidade de conduzir calor no sentido literal e não apenas figurativo. Tudo isso é retórica, mas na realidade compararemos materiais de isolamento com base na condutividade térmica.

Você sabe melhor, porque você mesmo digitou “condutividade térmica do isolamento” em um mecanismo de busca. O que exatamente você queria saber? Mas brincadeiras à parte, é importante conhecer esse conceito, pois diferentes materiais se comportam de maneira muito diferente quando utilizados. Um ponto importante, embora não fundamental, na escolha é a capacidade do material de conduzir energia térmica. Se escolher o material de isolamento térmico errado, este simplesmente não cumprirá a sua função, nomeadamente manter o ambiente aquecido.

Etapa 2: conceito teórico

De curso escolar os físicos provavelmente se lembrarão de que existem três tipos de transferência de calor:

  • Convecção;
  • Radiação;
  • Condutividade térmica.

Isso significa que a condutividade térmica é um tipo de transferência de calor ou movimento de energia térmica. Isto é devido à estrutura interna dos corpos. Uma molécula transfere energia para outra. Agora você gostaria de fazer um pequeno teste?

Que tipo de substância transmite (transmite) mais energia?

  • Sólidos?
  • Líquidos?
  • Gases?

Isso mesmo, a rede cristalina dos sólidos transmite mais energia. Suas moléculas estão mais próximas umas das outras e, portanto, podem interagir de forma mais eficiente. Os gases têm a menor condutividade térmica. Suas moléculas estão localizadas à maior distância umas das outras.


Passo 3: O que pode ser isolamento

Continuamos nossa conversa sobre a condutividade térmica do isolamento. Todos os corpos próximos tendem a equalizar a temperatura entre si. Uma casa ou apartamento, como objeto, tende a equalizar a temperatura com a da rua. Todos os materiais de construção são capazes de isolar? Não. Por exemplo, o concreto transmite o fluxo de calor da sua casa para a rua muito rapidamente, de modo que o equipamento de aquecimento não terá tempo para manter a temperatura desejada no ambiente. O coeficiente de condutividade térmica para isolamento é calculado pela fórmula:


Onde W é o nosso fluxo de calor e m2 é a área do isolamento com uma diferença de temperatura de um Kelvin (é igual a um grau Celsius). Para o nosso concreto esse coeficiente é 1,5. Isso significa que, condicionalmente, um metro quadrado de concreto com diferença de temperatura de um grau Celsius é capaz de transmitir 1,5 watts de energia térmica por segundo. Porém, existem materiais com coeficiente de 0,023. É claro que tais materiais são muito mais adequados para a função de isolamento. Você pode perguntar: a espessura importa? Jogando. Mas, aqui ainda não se pode esquecer do coeficiente de transferência de calor. Para obter os mesmos resultados, será necessária uma parede de concreto com 3,2 m de espessura ou uma folha de espuma plástica com 0,1 m de espessura.É claro que embora o concreto possa ser formalmente usado como isolamento, não é economicamente viável. É por isso:

O isolamento pode ser chamado de material que conduz através de si a menor quantidade de energia térmica, evitando que ela saia do ambiente e ao mesmo tempo custando o mínimo possível.


O melhor isolante térmico é o ar. Portanto, a tarefa de qualquer isolamento é criar uma camada de ar fixa sem convecção (movimento) de ar em seu interior. É por isso que, por exemplo, a espuma de poliestireno é 98% ar. Os materiais isolantes mais comuns são:

  • Isopor;
  • Espuma de poliestireno extrudado;
  • Minvata;
  • Penofol;
  • Penoizol;
  • Vidro de espuma;
  • Espuma de poliuretano (PPU);
  • Ecowool (celulose);

As propriedades de isolamento térmico de todos os materiais listados acima estão próximas desses limites. Também vale a pena considerar: quanto maior a densidade do material, mais energia ele conduz através de si. Lembra da teoria? Quanto mais próximas as moléculas estão, mais eficientemente o calor é conduzido.

Etapa 4: compare. Tabela de condutividade térmica do isolamento

A tabela fornece uma comparação de materiais isolantes de acordo com a condutividade térmica declarada pelos fabricantes e aqueles correspondentes aos padrões GOST:

Tabela de comparação de condutividade térmica materiais de construção, que não são considerados materiais de isolamento:

O índice de transferência de calor indica apenas a taxa na qual o calor é transferido de uma molécula para outra. Para a vida real, este indicador não é tão importante. Mas você não pode prescindir do cálculo térmico da parede. A resistência à transferência de calor é o valor recíproco da condutividade térmica. Estamos falando da capacidade de um material (isolamento) de reter o fluxo de calor. Para calcular a resistência à transferência de calor, é necessário dividir a espessura pelo coeficiente de condutividade térmica. O exemplo abaixo mostra o cálculo da resistência térmica de uma parede de madeira com 180 mm de espessura.


Como você pode ver, a resistência térmica dessa parede será de 1,5. Suficiente? Depende da região. O exemplo mostra o cálculo para Krasnoyarsk. Para esta região, o coeficiente de resistência exigido das estruturas envolventes é fixado em 3,62. A resposta é clara. Mesmo para Kiev, que fica muito mais ao sul, esse número é de 2,04.

A resistência térmica é o valor recíproco da condutividade térmica.

Isso significa habilidades casa de madeira resistir à perda de calor não é suficiente. O isolamento é necessário e com que material - calcule pela fórmula.


Etapa 5: regras de instalação

Vale dizer que todos os indicadores acima são dados para materiais SECOS. Se o material molhar, perderá suas propriedades pelo menos pela metade, ou até virará um “trapo”. Portanto, é necessário proteger o isolamento térmico. A espuma de poliestireno é mais frequentemente usada para isolar uma fachada úmida, na qual o isolamento é protegido por uma camada de gesso. Uma membrana impermeabilizante é aplicada à lã mineral para evitar a entrada de umidade.


Outro ponto que merece atenção é a proteção contra o vento. Os materiais de isolamento possuem porosidades diferentes. Por exemplo, vamos comparar placas de espuma de poliestireno e lã mineral. Enquanto o primeiro parece sólido, o segundo mostra claramente poros ou fibras. Portanto, se você instalar isolamento térmico fibroso, por exemplo, lã mineral ou ecowool em uma cerca soprada pelo vento, certifique-se de cuidar da proteção contra o vento. Caso contrário, não haverá benefício do bom desempenho térmico do isolamento.

conclusões

Assim, discutimos que a condutividade térmica do isolamento é a sua capacidade de transferir energia térmica. O isolador térmico não deve liberar o calor gerado pelo sistema de aquecimento da casa. A principal tarefa de qualquer material é reter o ar dentro de si. É o gás que apresenta a menor condutividade térmica. Também é necessário calcular a resistência térmica da parede para saber o correto coeficiente de isolamento térmico do edifício. Se você tiver alguma dúvida sobre este assunto, deixe-a nos comentários.

Três fatos interessantes sobre isolamento térmico

  • A neve serve como isolante térmico para o urso na toca.
  • A roupa também é um isolante térmico. Não nos sentimos muito confortáveis ​​quando nosso corpo tenta equalizar a temperatura com a temperatura ambiente, que poderia ser de -30 graus, em vez dos habituais 36,6.
  • O cobertor é um isolante térmico. Impede que o calor do corpo humano escape.

Bônus

Como bônus para os curiosos que leram até o final um interessante experimento com condutividade térmica: