Ce conductivitate termică au corpurile poroase și de ce?

Schimbul de căldură în natură se realizează folosind conductivitatea termică, convecția și radiația (absorbția și emisia de radiații).

Mecanismul conductivității termice este de fapt explicat în paragraful anterior. Să dăm un alt exemplu. Când capătul unei tije metalice este încălzit, moleculele sale încep să se miște mai repede, adică energia internă a acestui capăt crește. Deoarece moleculele se mișcă mai încet la celălalt capăt al tijei, energia internă este transferată de la capătul cald la cel rece din interiorul tijei cu ajutorul mișcării haotice a atomilor și electronilor. Transferul de energie internă de la o parte a unei substanțe la alta, cauzat de mișcarea haotică a moleculelor și a altor particule ale unei substanțe, se numește conductivitate termică.

Printre tipuri variate Metalele au cea mai bună conductivitate termică. Acest lucru se explică prin faptul că conțin electroni liberi. De asemenea, să remarcăm că conductivitatea termică a unei substanțe în stare solidă este mai mare decât în ​​stare lichidă, iar în stare lichidă este mai mare decât în ​​stare gazoasă.

Să luăm în considerare esența convecției. Pentru a arăta conductivitatea termică slabă a apei, un vas care conține apă este de obicei încălzit de sus. În acest caz, apa din partea de sus poate fierbe, dar în partea de jos va rămâne rece. Cu toate acestea, dacă vasul este încălzit de jos, atunci apa este încălzită uniform pe întregul volum. Acest lucru se explică prin faptul că apa se dilată atunci când este încălzită și densitatea ei scade. Dacă apa încălzită este în partea de jos, atunci straturile superioare, mai dense de apă cad sub influența gravitației și deplasează apa caldă în sus. Acest amestec de apă va avea loc până când toată apa va fierbe. Schimbul de căldură care are loc atunci când straturi de lichid sau gaze încălzite neuniform sunt amestecate sub influența gravitației se numește convecție. Nu este greu de realizat că într-o navă spațială în stare de imponderabilitate nu există convecție.(Gândiți-vă de ce compartimentul congelatorului din frigidere este întărit în partea de sus și nu în partea de jos.)

Poate părea că convecția nu poate fi clasificată ca transfer de căldură, deoarece este asociată cu munca gravitației. Cu toate acestea, în timpul convecției, o creștere a energiei interne a unui lichid sau gaz are loc numai datorită căldurii furnizate din exterior, iar efectul gravitației se reduce doar la accelerarea încălzirii uniforme a lichidului sau gazului. Acțiunea gravitației în timpul convecției nu aduce o contribuție suplimentară la energia internă a unui lichid sau gaz. Prin urmare, convecția este clasificată ca transfer de căldură.

Schimbul de căldură între Soare și Pământ are loc prin radiații electromagnetice. Radiatie electromagnetica este creată de mișcarea sarcinilor electrice și crește brusc odată cu creșterea temperaturii. Radiația unui corp, care este determinată doar de temperatura sa, se numește radiație termică.

Procesul de radiație are loc datorită energiei interne a corpului . Când radiația este absorbită de un alt corp, energia internă a corpului crește datorită energiei radiației absorbite.Astfel, prin radiație, energia este transferată de la corpurile mai încălzite către cele mai puțin încălzite. Acest tip de schimb de căldură are loc și în absența substanței între corpuri.

În paragraful anterior, am aflat că, atunci când un ac de tricotat metalic a fost coborât într-un pahar cu apă fierbinte, foarte curând capătul acului de tricotat a devenit și el fierbinte. În consecință, energia internă, ca orice tip de energie, poate fi transferată de la un corp la altul. Energia internă poate fi transferată dintr-o parte a corpului în alta. Deci, de exemplu, dacă un capăt al unui cui este încălzit într-o flacără, atunci celălalt capăt al său, situat în mână, se va încălzi treptat și va arde mâna.

Fenomenul de transfer al energiei interne dintr-o parte a corpului în alta sau de la un corp la altul în timpul contactului lor direct se numește conductivitate termică.

Să studiem acest fenomen efectuând o serie de experimente cu solide, lichide și gaze.

Să aducem capătul unui băț de lemn în foc. Se va aprinde. Celălalt capăt al bățului, situat în exterior, va fi rece. Aceasta înseamnă că arborele are conductivitate termică slabă .

Să aducem capătul unei tije subțiri de sticlă la flacăra lămpii cu alcool. După un timp se va încălzi, dar celălalt capăt va rămâne rece. În consecință, sticla are și o conductivitate termică slabă.

Dacă încălzim capătul unei tije metalice într-o flacără, atunci foarte curând întreaga tijă va deveni foarte fierbinte. Nu o vom mai putea ține în mâini.

Aceasta înseamnă că metalele conduc bine căldura, adică au conductivitate termică mai mare. Cea mai mare conductivitate termică au argint și cupru.

Să luăm în considerare transferul de căldură de la o parte a unui corp solid la alta în experimentul următor.

Să asigurăm un capăt al grosului sârmă de cupru pe un trepied. Atașăm mai multe cuie pe sârmă cu ceară. Când capătul liber al firului este încălzit în flacăra unei lămpi cu alcool, ceara se va topi. Cuișoarele vor începe să cadă treptat (Fig. 5). Mai întâi, cei situati mai aproape de flacără vor cădea, apoi toate celelalte la rândul lor.

Orez. 5. Transferul de căldură de la o parte a unui solid la alta

Să aflăm cum se transferă energia printr-un fir. Viteza mișcării oscilatorii a particulelor de metal crește în acea parte a firului care este mai aproape de flacără. Deoarece particulele interacționează în mod constant între ele, viteza de mișcare a particulelor învecinate crește. Temperatura următoarei părți a firului începe să crească etc.

Trebuie amintit că, în cazul conducției termice, nu există transfer de substanță de la un capăt la celălalt al corpului.

Să luăm acum în considerare conductivitatea termică a lichidelor. Să luăm o eprubetă cu apă și să începem să încălzim partea superioară. Apa de la suprafață va fierbe în curând, iar la fundul eprubetei în acest timp se va încălzi doar (Fig. 6). Aceasta înseamnă că lichidele au conductivitate termică scăzută, cu excepția mercurului și a metalelor topite.

Orez. 6. Conductivitatea termică a lichidului

Acest lucru se explică prin faptul că în lichide moleculele sunt situate la distanțe mai mari unele de altele decât în ​​solide.

Să studiem conductivitatea termică a gazelor. Puneți eprubeta uscată pe deget și încălziți-o cu susul în jos în flacăra unei lămpi cu alcool (Fig. 7). Degetul nu va simți căldura mult timp.

Orez. 7. Conductivitatea termică a gazului

Acest lucru se datorează faptului că distanța dintre moleculele de gaz este chiar mai mare decât cea a lichidelor și a solidelor. În consecință, conductivitatea termică a gazelor este și mai mică.

Asa de, conductivitate termică diverse substanțe diferit.

Experimentul prezentat în Figura 8 arată că conductibilitatea termică a diferitelor metale nu este aceeași.

Orez. 8. Conductivitatea termică a diferitelor metale

Lâna, părul, pene de pasăre, hârtie, plută și alte corpuri poroase au o conductivitate termică slabă. Acest lucru se datorează faptului că aerul este conținut între fibrele acestor substanțe. Vidul (spațiul eliberat de aer) are cea mai scăzută conductivitate termică. Acest lucru se explică prin faptul că conductivitatea termică este transferul de energie dintr-o parte a corpului în alta, care are loc în timpul interacțiunii dintre molecule sau alte particule. Într-un spațiu în care nu există particule, conducerea termică nu poate avea loc.

Dacă este nevoie de a proteja corpul de răcire sau încălzire, atunci se folosesc substanțe cu conductivitate termică scăzută. Deci, pentru oale și tigăi, mânerele sunt din plastic. Casele sunt construite din bușteni sau cărămizi, care au o conductivitate termică slabă, ceea ce înseamnă că protejează spațiile de răcire.

Întrebări

1. Cum are loc transferul de energie printr-un fir metalic?
2. Explicați experimentul (vezi Fig. 8) care arată că conductivitatea termică a cuprului este mai mare decât conductivitatea termică a oțelului.
3. Care substanțe au cea mai mare și cea mai scăzută conductivitate termică? Unde sunt folosite?
4. De ce blana, puful, penele de pe corpurile animalelor și păsărilor, precum și hainele umane, protejează împotriva frigului?

Exercițiul 3

1. De ce zăpada adâncă și afanată protejează culturile de iarnă de îngheț?
2. Se estimează că conductivitatea termică a plăcilor de pin este de 3,7 ori mai mare decât cea a rumegușului de pin. Cum putem explica această diferență?
3. De ce apa nu îngheață sub un strat gros de gheață?
4. De ce este incorectă expresia „o haină de blană se încălzește”?

Exercițiu

Luați o cană de apă fierbinte și puneți în apă o lingură de metal și o lingură de lemn în același timp. Care lingură se va încălzi mai repede? Cum se face schimbul de căldură între apă și linguri? Cum se schimbă energia internă a apei și a lingurilor?

Note de lecție de fizică în clasa a VIII-a: „Tipuri de transfer de căldură”.

Obiectivele lecției:

Prezentați elevilor tipurile de transfer de căldură.

Să dezvolte capacitatea de a explica conductivitatea termică a corpurilor din punctul de vedere al structurii materiei; să poată analiza informațiile video; explica fenomenele observate.

Tip de lecție: lecție combinată.

Demonstrații:

1. Transfer de căldură de-a lungul unei tije metalice.
2. Demonstrație video a unui experiment de comparare a conductivității termice a argintului, cuprului și fierului.
3. Rotiți o roată de hârtie peste o lampă sau țiglă aprinsă.
4. Demonstrație video a apariției curenților de convecție la încălzirea apei cu permanganat de potasiu.
5. Demonstrație video a radiațiilor de la corpuri cu suprafețe întunecate și luminoase.

ÎN CURILE CURĂRILOR

eu. Organizarea timpului

II. Comunicarea temei și a obiectivelor lecției

În lecția anterioară, ați învățat că energia internă poate fi schimbată prin muncă sau prin transfer de căldură. Astăzi, în lecție, ne vom uita la modul în care energia internă se modifică prin transferul de căldură.
Încercați să explicați sensul cuvântului „transfer de căldură” (cuvântul „transfer de căldură” implică transferul de energie termică). Există trei moduri de a transfera căldură, dar nu le voi numi; le vei numi singur când rezolvi puzzle-urile.

Răspunsuri: conductivitate termică, convecție, radiație.
Să facem cunoștință cu fiecare tip de transfer de căldură separat și să fie motto-ul lecției noastre cuvintele lui M. Faraday: „Observați, studiați, munciți”.

III. Învățarea de materiale noi

1. Conductivitate termică

Răspunde la întrebările:

1. Ce se întâmplă dacă punem o lingură rece în ceai fierbinte? (Se va încălzi după un timp.)
2. De ce s-a fierbinte lingura rece? (Ceaiul a dat o parte din căldură lingurii și o parte aerului din jur).
Concluzie: Din exemplu, este clar că căldura poate fi transferată de la un corp mai încălzit la un corp mai puțin încălzit (de la apa fierbinte la o lingură rece). Dar energia a fost transferată de-a lungul lingurii în sine - de la capătul său încălzit la cel rece.
3. Ce cauzează transferul de căldură de la capătul încălzit al lingurii către cel rece? (Ca rezultat al mișcării și interacțiunii particulelor)

Încălzirea unei linguri în ceai fierbinte este un exemplu de conducere.

Conductivitate termică– transferul de energie din părțile mai încălzite ale corpului către cele mai puțin încălzite, ca urmare a mișcării termice și a interacțiunii particulelor.

Să facem un experiment:

Fixați capătul firului de cupru pe piciorul trepiedului. Știfturile sunt atașate de sârmă cu ceară. Vom încălzi capătul liber al firului cu lumânări sau pe flacăra unei lămpi cu alcool.

Întrebări:

1. Ce observăm? ( Garoafele încep să cadă treptat una câte una, mai întâi cele mai apropiate de flacără).
2. Cum are loc transferul de căldură? (De la capătul fierbinte al firului până la capătul rece).
3. Cât timp va dura pentru transferul căldurii prin sârmă? (Până când întregul fir se încălzește, adică până când temperatura întregului fir este egalizată)
4. Ce se poate spune despre viteza de mișcare a moleculelor în zona situată mai aproape de flacără? (Viteza de mișcare a moleculelor crește)
5. De ce se încălzește următoarea secțiune de sârmă? (Ca urmare a interacțiunii moleculelor, viteza de mișcare a moleculelor în secțiunea următoare crește, de asemenea, iar temperatura acestei părți crește)
6. Distanța dintre molecule afectează viteza de transfer de căldură? (Cu cât distanța dintre molecule este mai mică, cu atât mai rapid are loc transferul de căldură)
7. Amintiți-vă aranjarea moleculelor în solide ah, lichide și gaze. În ce corpuri va avea loc procesul de transfer de energie mai rapid? (Mai rapid în metale, apoi în lichide și gaze).

Urmăriți o demonstrație a experimentului și pregătiți-vă să răspundeți la întrebările mele.

Întrebări:

1. De-a lungul cărei plăci se răspândește căldura mai repede și de-a lungul căreia mai lent?
2. Trageți o concluzie despre conductivitatea termică a acestor metale. (Cea mai bună conductivitate termică este pentru argint și cupru, oarecum mai rău pentru fier)

Vă rugăm să rețineți că atunci când căldura este transferată în acest caz, nu există transfer de corp.

Lâna, părul, pene de pasăre, hârtie, plută și alte corpuri poroase au o conductivitate termică slabă. Acest lucru se datorează faptului că aerul este conținut între fibrele acestor substanțe. Vidul (spațiul eliberat de aer) are cea mai scăzută conductivitate termică.

Să scriem principalul caracteristici de conductivitate termică:

în solide, lichide și gaze;

substanța în sine nu este tolerată;

duce la egalizarea temperaturii corpului;

corpuri diferite - conductivitate termică diferită

Exemple de conductivitate termică:

1. Zăpada este o substanță poroasă, liberă, conține aer. Prin urmare, zăpada are o conductivitate termică slabă și protejează bine solul, culturile de iarnă, pomi fructiferi de la îngheț.
2. Mănușile pentru cuptor de bucătărie sunt realizate din material care are o conductivitate termică slabă. Mânerele ceainicelor și oalelor sunt fabricate din materiale cu conductivitate termică slabă. Toate acestea vă protejează mâinile de arsuri atunci când atingeți obiecte fierbinți.
3. Substantele cu conductivitate termica buna (metale) sunt folosite pentru a incalzi rapid corpuri sau piese.

2. Convecție

Ghici ghicitori:

1) Privește sub fereastră -
Există un acordeon întins acolo,
Dar el nu cântă la armonică -
Ne încălzește apartamentul... (bateria)

2) Fedora noastră grasă
nu va fi plin în curând.
Dar când sunt plin,
De la Fedora - căldură... (aragaz)

Bateriile, sobele și radiatoarele de încălzire sunt folosite de oameni pentru a încălzi spațiile de locuit sau, mai degrabă, pentru a încălzi aerul din ele. Acest lucru se întâmplă datorită convecției, următorul tip de transfer de căldură.

Convecție- Acesta este transferul de energie prin jeturi de lichid sau gaz.
Să încercăm să explicăm cum are loc convecția în spațiile rezidențiale.
Aerul, în contact cu bateria, este încălzit de aceasta, în timp ce se extinde, densitatea lui devine mai mică decât densitatea aerului rece. Aerul cald, fiind mai ușor, se ridică în sus sub influența forței lui Arhimede, iar aerul rece greu se scufundă în jos.
Apoi, din nou: aerul mai rece ajunge la baterie, se încălzește, se dilată, devine mai ușor și se ridică în sus sub influența forței arhimedice etc.
Datorită acestei mișcări, aerul din cameră se încălzește.

O roată de hârtie plasată peste lampa aprinsă începe să se rotească.
Încercați să explicați cum se întâmplă asta? (Aerul rece, când este încălzit de lampă, se încălzește și se ridică, în timp ce placa turnantă se rotește).

Lichidul este încălzit în același mod. Urmăriți un experiment privind observarea curenților de convecție la încălzirea apei (folosind permanganat de potasiu).

Vă rugăm să rețineți că, spre deosebire de conducția termică, convecția implică transferul de materie și convecția nu are loc în solide.

Există două tipuri de convecție: naturalȘi forţat.
Încălzirea lichidului într-o tigaie sau aerul într-o cameră sunt exemple convecție naturală. Pentru ca aceasta să apară, substanțele trebuie încălzite de jos sau răcite de sus. De ce este așa? Dacă încălzim de sus, atunci unde se vor mișca straturile de apă încălzite și unde se vor deplasa cele reci? (Răspuns: nicăieri, deoarece straturile încălzite sunt deja deasupra, iar straturile reci vor rămâne dedesubt)
Convecția forțată apare atunci când un lichid este amestecat cu o lingură, o pompă sau un ventilator.

Caracteristici ale convecției:

apare în lichide și gaze, este imposibil în solide și vid;

substanța în sine este transferată;

Substanțele trebuie încălzite de jos.

Exemple de convecție:

1) curenții marini și oceanici reci și calde,
2) în atmosferă, mișcările verticale ale aerului duc la formarea norilor;
3) răcirea sau încălzirea lichidelor și gazelor în diverse dispozitive tehnice, de exemplu în frigidere etc., se asigură răcirea cu apă a motoarelor
combustie interna.

3. Radiația

Toata lumea stie asta Soarele este principala sursă de căldură pe Pământ. Pământul este situat la o distanță de 150 de milioane de km de el. Cum se transferă căldura de la Soare pe Pământ?
Între Pământ și Soare în afara atmosferei noastre, tot spațiul este un vid. Și știm că conductivitatea termică și convecția nu pot avea loc în vid.
Cum are loc transferul de căldură? Un alt tip de transfer de căldură are loc aici - radiația.

Radiația - Acesta este un schimb de căldură în care energia este transferată de raze electromagnetice.

Diferă de conducție și convecție prin faptul că căldura în acest caz poate fi transferată prin vid.

Urmăriți un videoclip despre radiații.

Toate corpurile emit energie: corpul uman, o sobă, o lampă electrică.
Cu cât temperatura corpului este mai mare, cu atât este mai puternică Radiație termala.

Corpurile nu numai că emit energie, ci și o absorb.
Mai mult decât atât, suprafețele întunecate absorb și emit energie mai bine decât corpurile cu o suprafață ușoară.

Caracteristicile radiațiilor:

apare în orice substanță;

cu cât temperatura corpului este mai mare, cu atât radiația este mai intensă;

apare în vid;

corpurile întunecate absorb radiațiile mai bine decât corpurile luminoase și emit radiații mai bine.

Exemple de utilizare a radiațiilor corporale:

Suprafețele rachetelor, dirijabilelor, baloanelor, sateliților și avioanelor sunt vopsite cu vopsea argintie, astfel încât să nu fie încălzite de Soare. Dacă, dimpotrivă, este necesară utilizarea energiei solare, atunci părțile dispozitivelor sunt vopsite întuneric.
Oamenii poartă haine închise la culoare (negru, albastru, scorțișoară) iarna, care sunt mai calde, iar vara haine deschise (bej, alb). Zăpada murdară se topește mai repede pe vreme însorită decât zăpada curată, deoarece corpurile cu o suprafață întunecată absorb mai bine radiația solară și se încălzesc mai repede.

IV. Consolidarea cunoștințelor dobândite folosind exemple de probleme

Jocul „Încearcă, explică”.

În fața ta este un teren de joc cu șase sarcini, poți alege oricare. După finalizarea tuturor sarcinilor, veți vedea zicala inteleapta si cel care o pronunta foarte des de pe ecranele televizorului.

1. Care casă este mai caldă iarna dacă grosimea peretelui este aceeași? E mai cald înăuntru casa de lemn, deoarece lemnul contine 70% aer, iar caramida 20%. Aerul este un slab conductor de căldură. ÎN În ultima vreme Cărămizile „poroase” sunt folosite în construcții pentru a reduce conductivitatea termică.

2. Cum se transferă energia de la sursa de căldură către băiat? Pentru un băiat care stă lângă sobă, energia este transferată în principal prin conductivitate termică.

3. Cum se transferă energia de la sursa de căldură către băiat?
Pentru un băiat întins pe nisip, energia este transferată de la soare prin radiație și de la nisip prin conductivitate termică.

4. În care dintre aceste mașini se transportă produse perisabile? De ce? Produsele perisabile se transportă în vagoane vopsite culoare alba, deoarece o astfel de mașină este încălzită într-o măsură mai mică de razele soarelui.

5. De ce păsările de apă și alte animale nu îngheață iarna?
Blana, lâna și puful au o conductivitate termică slabă (prezența aerului între fibre), ceea ce permite corpului animalului să rețină energia generată de organism și să se protejeze de răcire.

6. De ce sunt duble ramele ferestrelor?
Între rame există aer, care are o conductivitate termică slabă și protejează împotriva pierderilor de căldură.

„Lumea este mai interesantă decât credem”, Alexander Pushnoy, programul Galileo.

V. Rezumatul lecției

– Cu ce ​​tipuri de transfer de căldură ne-am familiarizat?
– Determinați ce tip de transfer de căldură joacă un rol major în următoarele situații:

a) încălzirea apei într-un ibric (convecție);
b) o persoană se încălzește lângă foc (radiații);
c) încălzirea suprafeței mesei de la lampa de masă aprinsă (radiere);
d) încălzirea unui cilindru metalic scufundat în apă clocotită (conductivitate termică).

VI. Teme pentru acasă

§ 4, 5, 6, Ex. 1 (3), Ex. 2(1), ex. 3(1) – în scris.

VII. Reflecţie

La sfârșitul lecției, invităm elevii să discute despre lecție: ce le-a plăcut, ce ar dori să schimbe și să evalueze participarea lor la lecție.

Oamenii au, de asemenea, conductivități termice diferite, unele se încălzesc ca pene, în timp ce altele, precum fierul, iau căldură.

Yuri Serezhkin

Cuvântul „de asemenea” din declarația de mai sus arată că conceptul de „conductivitate termică” se aplică oamenilor doar condiționat. Cu toate că…

Știai că: o haină de blană nu se încălzește, doar reține căldura pe care o produce corpul uman.

Aceasta înseamnă că corpul uman are capacitatea de a conduce căldura într-un sens literal și nu doar figurat. Aceasta este toată retorică, dar în realitate vom compara materialele de izolație pe baza conductibilității termice.

Știi mai bine, pentru că tu ai introdus „conductibilitatea termică a izolației” într-un motor de căutare. Ce anume ai vrut să știi? Dar glumele deoparte, este important să știm despre acest concept, deoarece diferitele materiale se comportă foarte diferit atunci când sunt folosite. Un punct important, deși nu cheie, atunci când alegeți este capacitatea materialului de a conduce energie termală. Dacă alegeți materialul termoizolant greșit, pur și simplu nu își va îndeplini funcția, și anume de a menține încăperea caldă.

Pasul 2: Conceptul de teorie

Din curs şcolar fizicienii își vor aminti cel mai probabil că există trei tipuri de transfer de căldură:

• Convecție;
• radiații;
• Conductivitate termică.

Aceasta înseamnă că conductivitatea termică este un tip de transfer de căldură sau de mișcare a energiei termice. Acest lucru se datorează structurii interne a corpurilor. O moleculă transferă energie către alta. Acum vrei un mic test?

Ce tip de substanță transmite (transmite) cea mai mare energie?

• Solide?
• Lichide?
• Gaze?

Așa este, rețeaua cristalină a solidelor transmite cea mai mare energie. Moleculele lor sunt mai apropiate unele de altele și, prin urmare, pot interacționa mai eficient. Gazele au cea mai scăzută conductivitate termică. Moleculele lor sunt situate la cea mai mare distanță unele de altele.

Pasul 3: Ce poate fi izolația

Ne continuăm conversația despre conductivitatea termică a izolației. Toate corpurile care se află în apropiere tind să egaleze temperatura între ele. O casă sau un apartament, ca obiect, tinde să egalizeze temperatura cu strada. Sunt toate materialele de construcție capabile de izolare? Nu. De exemplu, betonul transmite prea repede fluxul de căldură de la locuința ta către stradă, astfel încât echipamentele de încălzire nu vor avea timp să mențină temperatura dorită în cameră. Coeficientul de conductivitate termică pentru izolație se calculează folosind formula:

Unde W este fluxul nostru de căldură și m2 este aria izolației la o diferență de temperatură de un Kelvin (este egal cu un grad Celsius). Pentru betonul nostru acest coeficient este 1,5. Aceasta înseamnă că, condiționat, un metru pătrat de beton cu o diferență de temperatură de un grad Celsius este capabil să transmită 1,5 wați de energie termică pe secundă. Dar, există materiale cu un coeficient de 0,023. Este clar că astfel de materiale sunt mult mai potrivite pentru rolul de izolație. Vă puteți întreba, contează grosimea? Joc. Dar, aici încă nu poți uita de coeficientul de transfer de căldură. Pentru a obține aceleași rezultate, veți avea nevoie de un perete de beton de 3,2 m grosime sau de o foaie de plastic spumă de 0,1 m grosime. Este clar că, deși betonul poate fi folosit formal ca izolație, nu este fezabil din punct de vedere economic. De aceea:

Izolația poate fi numită un material care conduce cea mai mică cantitate de energie termică prin sine, împiedicându-l să părăsească încăperea și, în același timp, costând cât mai puțin posibil.

Cel mai bun izolator termic este aerul. Prin urmare, sarcina oricărei izolații este de a crea un strat de aer fix fără convecție (mișcare) aerului în interiorul acestuia. Acesta este motivul pentru care, de exemplu, spuma de polistiren este 98% aer. Cele mai comune materiale izolante sunt:

• Styrofoam;
• Spuma de polistiren extrudat;
• Minvata;
• Penofol;
• Penoizol;
• Sticlă spumă;
• Spumă poliuretanică (PPU);
• Ecowool (celuloză);

Proprietățile de izolare termică ale tuturor materialelor enumerate mai sus sunt apropiate de aceste limite. De asemenea, merită luat în considerare: cu cât densitatea materialului este mai mare, cu atât conduce mai multă energie prin el însuși. Îți amintești din teorie? Cu cât moleculele sunt mai aproape, cu atât căldura este condusă mai eficient.

Pasul 4: Comparați. Tabelul conductivității termice a izolației

Tabelul oferă o comparație a materialelor de izolație în funcție de conductibilitatea termică declarată de producători și cele corespunzătoare standardelor GOST:

Tabel de comparație a conductibilității termice materiale de construcții, care nu sunt considerate materiale de izolare:

Indicele de transfer de căldură indică doar viteza cu care căldura este transferată de la o moleculă la alta. Pentru viața reală, acest indicator nu este atât de important. Dar nu te poți descurca fără un calcul termic al peretelui. Rezistența la transferul de căldură este valoarea reciprocă a conductibilității termice. Vorbim despre capacitatea unui material (izolație) de a reține fluxul de căldură. Pentru a calcula rezistența la transferul de căldură, trebuie să împărțiți grosimea la coeficientul de conductivitate termică. Exemplul de mai jos arată calculul rezistenței termice a unui perete din lemn de 180 mm grosime.

După cum puteți vedea, rezistența termică a unui astfel de perete va fi de 1,5. Suficient? Depinde de regiune. Exemplul arată calculul pentru Krasnoyarsk. Pentru această regiune, coeficientul de rezistență necesar al structurilor de închidere este stabilit la 3,62. Răspunsul este clar. Chiar și pentru Kiev, care este mult mai la sud, această cifră este de 2,04.

Rezistența termică este valoarea reciprocă a conductibilității termice.

Aceasta înseamnă abilități casa de lemn nu este suficient să reziste pierderilor de căldură. Izolarea este necesară și cu ce material - calculați folosind formula.

Pasul 5: Reguli de instalare

Merită spus că toți indicatorii de mai sus sunt dați pentru materiale USCATE. Dacă materialul se udă, își va pierde proprietățile cu cel puțin jumătate sau chiar se va transforma într-o „cârpă”. Prin urmare, este necesară protejarea izolației termice. Spuma de polistiren este folosită cel mai adesea pentru a izola sub o fațadă umedă, în care izolația este protejată de un strat de tencuială. Pe vata minerală se aplică o membrană hidroizolatoare pentru a preveni pătrunderea umezelii.

Un alt punct care merită atenție este protecția împotriva vântului. Materialele de izolare au porozități diferite. De exemplu, să comparăm plăcile din spumă de polistiren și vata minerală. În timp ce primul arată solid, al doilea arată clar pori sau fibre. Prin urmare, dacă instalați izolație termică fibroasă, de exemplu, vată minerală sau vată ecologică pe un gard suflat de vânt, asigurați-vă că aveți grijă de protecția vântului. În caz contrar, nu va exista niciun beneficiu din performanța termică bună a izolației.

concluzii

Deci, am discutat că conductivitatea termică a izolației este capacitatea lor de a transfera energie termică. Izolatorul termic nu trebuie să elibereze căldura generată de sistemul de încălzire al casei. Sarcina principală a oricărui material este să rețină aerul în interiorul său. Este gazul care are cea mai scăzută conductivitate termică. De asemenea, este necesar să se calculeze rezistența termică a peretelui pentru a afla coeficientul corect de izolare termică a clădirii. Dacă aveți întrebări despre acest subiect, vă rugăm să le lăsați în comentarii.

Trei fapte interesante despre izolarea termică

• Zăpada servește ca izolator termic pentru ursul din bârlog.
• Îmbrăcămintea este, de asemenea, un izolator termic. Nu ne simțim foarte confortabil atunci când corpul nostru încearcă să egalizeze temperatura cu temperatura mediu inconjurator, care ar putea fi -30 de grade, în loc de 36,6 obișnuiți.
• Pătura este un izolator termic. Împiedică scăparea căldurii corpului uman.

Primă

Ca bonus pentru curioșii care au citit până la sfârșit un experiment interesant cu conductivitate termică: