Ayarlama
Gözenekli cisimlerin ısı iletkenliği nedir ve neden?

Gözenekli cisimlerin ısı iletkenliği nedir ve neden?

Doğada ısı değişimi, termal iletkenlik, konveksiyon ve radyasyon (radyasyon emilimi ve emisyonu) kullanılarak gerçekleştirilir.

Isı iletkenliğinin mekanizması aslında önceki paragrafta açıklanmıştır. Başka bir örnek verelim. Metal çubuğun ucu ısıtıldığında molekülleri daha hızlı hareket etmeye başlar, yani bu ucun iç enerjisi artar. Çubuğun diğer ucunda moleküller daha yavaş hareket ettiğinden, atomların ve elektronların kaotik hareketinin yardımıyla iç enerji çubuğun içindeki sıcak uçtan soğuk uca aktarılır. Bir maddenin moleküllerinin ve diğer parçacıklarının kaotik hareketinin neden olduğu iç enerjinin bir maddenin bir kısmından diğerine aktarılmasına termal iletkenlik denir.

Arasında çeşitli türler Metaller en iyi ısı iletkenliğine sahiptir. Bu, serbest elektron içermeleriyle açıklanmaktadır. Ayrıca bir maddenin katı haldeki ısıl iletkenliğinin sıvı halden daha büyük olduğunu ve sıvı halde gaz halinden daha büyük olduğunu da not edelim.

Konveksiyonun özünü ele alalım. Suyun zayıf termal iletkenliğini göstermek için, içinde su bulunan bir kap genellikle yukarıdan ısıtılır. Bu durumda üstteki su kaynayabilir ama alttaki su soğuk kalacaktır. Ancak kap alttan ısıtılırsa su tüm hacim boyunca eşit şekilde ısıtılır. Bu, suyun ısıtıldığında genleşmesi ve yoğunluğunun azalmasıyla açıklanmaktadır. Isıtılan su altta ise, daha yoğun olan üst su katmanları yerçekiminin etkisi altına girer ve ılık suyu yukarı doğru hareket ettirir. Bu su karışımı, suyun tamamı kaynayana kadar devam edecektir. Eşit olmayan şekilde ısıtılan sıvı veya gaz katmanlarının yer çekiminin etkisi altında karıştırılmasıyla meydana gelen ısı değişimine konveksiyon denir. Ağırlıksız durumdaki bir uzay gemisinde konveksiyon olmadığını anlamak zor değil.(Buzdolaplarındaki dondurucu bölmesinin neden alttan değil de üstten güçlendirildiğini düşünün.)

Yerçekimi işiyle ilişkili olduğu için konveksiyonun ısı transferi olarak sınıflandırılamayacağı görünebilir. Bununla birlikte, konveksiyon sırasında, bir sıvının veya gazın iç enerjisinde bir artış, yalnızca dışarıdan sağlanan ısı nedeniyle meydana gelir ve yerçekiminin etkisi, yalnızca sıvı veya gazın düzgün ısınmasını hızlandırmak için azalır. Konveksiyon sırasında yerçekiminin etkisi, bir sıvının veya gazın iç enerjisine ek bir katkı sağlamaz. Bu nedenle konveksiyon ısı transferi olarak sınıflandırılır.

Güneş ile Dünya arasındaki ısı alışverişi elektromanyetik radyasyon yoluyla gerçekleşir. Elektromanyetik radyasyon elektrik yüklerinin hareketi ile oluşturulur ve artan sıcaklıkla keskin bir şekilde artar. Bir cismin yalnızca sıcaklığıyla belirlenen radyasyonuna termal radyasyon denir.

Radyasyon süreci vücudun iç enerjisinden dolayı meydana gelir. . Radyasyon başka bir cisim tarafından emildiğinde, emilen radyasyonun enerjisinden dolayı vücudun iç enerjisi artar.Böylece radyasyon yoluyla enerji, daha fazla ısınan cisimlerden daha az ısınan cisimlere aktarılır. Bu tür ısı alışverişi cisimler arasında madde bulunmadığında da meydana gelir.

Önceki paragrafta metal bir örgü iğnesini bir bardak sıcak suya indirdiğimizde çok geçmeden iğnenin ucunun da ısındığını öğrendik. Sonuç olarak, herhangi bir enerji türü gibi iç enerji de bir vücuttan diğerine aktarılabilir. İç enerji vücudun bir kısmından diğerine aktarılabilir. Yani örneğin çivinin bir ucu alevde ısıtılırsa, elde bulunan diğer ucu yavaş yavaş ısınarak eli yakacaktır.

Doğrudan temas sırasında iç enerjinin vücudun bir kısmından diğerine veya bir vücuttan diğerine aktarılması olgusuna termal iletkenlik denir.

Katılar, sıvılar ve gazlarla bir dizi deney yaparak bu olguyu inceleyelim.

Tahta bir çubuğun ucunu ateşe sokalım. Ateşlenecek. Çubuğun dışarıda bulunan diğer ucu soğuk olacaktır. Bu şu anlama gelir: Ağacın zayıf termal iletkenlik .

İnce bir cam çubuğun ucunu alkol lambasının alevine getirelim. Bir süre sonra ısınacak ama diğer ucu soğuk kalacak. Sonuç olarak camın termal iletkenliği de zayıftır.

Bir metal çubuğun ucunu alevde ısıtırsak, çok geçmeden çubuğun tamamı çok ısınır. Artık onu elimizde tutamayacağız.

Bu, metallerin ısıyı iyi ilettiği anlamına gelir; daha fazla termal iletkenlik. En yüksek termal iletkenlik gümüş ve bakır var.

Aşağıdaki deneyde katı bir cismin bir kısmından diğerine ısı transferini ele alalım.

Kalınlığın bir ucunu sabitleyelim bakır kablo bir tripod üzerinde. Balmumu ile tele birkaç çivi takıyoruz. Telin serbest ucu bir alkol lambasının alevinde ısıtıldığında balmumu eriyecektir. Karanfiller yavaş yavaş dökülmeye başlayacaktır (Şek. 5). Önce aleve daha yakın olanlar düşecek, sonra geri kalanlar sırayla düşecek.

Pirinç. 5. Bir katının bir kısmından diğerine ısı transferi

Enerjinin bir tel aracılığıyla nasıl aktarıldığını öğrenelim. Telin aleve daha yakın olan kısmında metal parçacıklarının salınım hareketinin hızı artar. Parçacıklar sürekli birbirleriyle etkileşime girdiğinden komşu parçacıkların hareket hızı artar. Telin bir sonraki kısmının sıcaklığı yükselmeye başlar vb.

Unutulmamalıdır ki ısı iletiminde vücudun bir ucundan diğer ucuna madde aktarımı olmaz.

Şimdi sıvıların ısıl iletkenliğini ele alalım. İçinde su olan bir deney tüpü alalım ve üst kısmını ısıtmaya başlayalım. Yüzeydeki su kısa sürede kaynayacak ve bu süre zarfında test tüpünün dibinde sadece ısınacaktır (Şek. 6). Bu, cıva ve erimiş metaller hariç, sıvıların düşük ısı iletkenliğine sahip olduğu anlamına gelir.

Pirinç. 6. Sıvının ısıl iletkenliği

Bu, sıvılarda moleküllerin katılara göre birbirlerinden daha uzak mesafelerde bulunmasıyla açıklanmaktadır.

Gazların termal iletkenliğini inceleyelim. Kuru test tüpünü parmağınıza yerleştirin ve alkol lambasının alevinde baş aşağı ısıtın (Şek. 7). Parmak uzun süre ısıyı hissetmeyecektir.

Pirinç. 7. Gazın ısıl iletkenliği

Bunun nedeni, gaz molekülleri arasındaki mesafenin sıvı ve katılarınkinden bile daha büyük olmasıdır. Sonuç olarak, gazların termal iletkenliği daha da düşüktür.

Bu yüzden, termal iletkenlik çeşitli maddeler farklı.

Şekil 8'de gösterilen deney, farklı metallerin ısı iletkenliğinin aynı olmadığını göstermektedir.

Pirinç. 8. Farklı metallerin ısıl iletkenliği

Yün, saç, kuş tüyü, kağıt, mantar ve diğer gözenekli cisimlerin ısı iletkenliği zayıftır. Bunun nedeni, bu maddelerin lifleri arasında hava bulunmasıdır. Vakum (havadan arındırılmış alan) en düşük ısı iletkenliğine sahiptir. Bu, termal iletkenliğin, moleküllerin veya diğer parçacıkların etkileşimi sırasında meydana gelen enerjinin vücudun bir kısmından diğerine aktarılması olmasıyla açıklanmaktadır. Parçacıkların bulunmadığı bir ortamda ısı iletimi gerçekleşemez.

Vücudun soğumasını veya ısınmasını önlemek gerekiyorsa, ısı iletkenliği düşük maddeler kullanılır. Yani tencere ve tavalar için kulplar plastikten yapılmıştır. Evler, ısı iletkenliği zayıf olan kütüklerden veya tuğlalardan yapılmıştır, bu da binayı soğumaya karşı korudukları anlamına gelir.

Sorular

Metal tel üzerinden enerji aktarımı nasıl gerçekleşir?
Bakırın ısıl iletkenliğinin çeliğin ısıl iletkenliğinden daha büyük olduğunu gösteren deneyi açıklayın (bkz. Şekil 8).
Hangi maddeler en yüksek ve en düşük ısı iletkenliğine sahiptir? Nerede kullanılıyorlar?
Hayvanların ve kuşların vücutlarındaki kürk, kuş tüyü ve tüyler ile insan kıyafetleri neden soğuğa karşı koruma sağlar?

Alıştırma 3

Derin, gevşek kar neden kışlık mahsulleri donmaktan korur?
Çam levhalarının ısıl iletkenliğinin çam talaşından 3,7 kat daha fazla olduğu tahmin edilmektedir. Bu farkı nasıl açıklayabiliriz?
Su neden kalın bir buz tabakasının altında donmuyor?
“Kürk manto ısınır” ifadesi neden yanlış?

Egzersiz yapmak

Bir bardak sıcak su alın ve aynı anda suya bir metal kaşık ve bir tahta kaşık koyun. Hangi kaşık daha hızlı ısınır? Su ile kaşık arasında ısı alışverişi nasıl olur? Suyun ve kaşığın iç enerjisi nasıl değişir?

8. sınıf fizik ders notları: “Isı transferi çeşitleri”.

Dersin Hedefleri:

Öğrencilere ısı transfer türlerini tanıtmak.

Maddenin yapısı açısından cisimlerin ısıl iletkenliğini açıklama yeteneğini geliştirmek; video bilgilerini analiz edebilme; Gözlemlenen olayları açıklar.

Ders türü: kombine ders

Demolar:

1. Metal bir çubuk boyunca ısı transferi.
2. Gümüş, bakır ve demirin termal iletkenliğini karşılaştıran bir deneyin video gösterimi.
3. Açık bir lamba veya döşeme üzerinde kağıt fırıldağını döndürün.
4. Suyu potasyum permanganatla ısıtırken konveksiyon akımlarının oluşumunun video gösterimi.
5. Koyu ve açık yüzeyli cisimlerden gelen radyasyonun video gösterimi.

DERSLER SIRASINDA

BEN. Zamanı organize etmek

II. Dersin konusunu ve hedeflerini aktarma

Önceki derste iç enerjinin iş yapılarak veya ısı transferi yoluyla değiştirilebileceğini öğrendiniz. Bugün derste iç enerjinin ısı transferi yoluyla nasıl değiştiğine bakacağız.
“Isı transferi” kelimesinin anlamını açıklamaya çalışın (“ısı transferi” kelimesi termal enerjinin transferini ifade eder). Isıyı aktarmanın üç yolu vardır ama isimlerini vermeyeceğim; bulmacaları çözdüğünüzde isimlerini kendiniz vereceksiniz.

Cevaplar: termal iletkenlik, konveksiyon, radyasyon.
Her ısı transferi türünü ayrı ayrı tanıyalım ve dersimizin sloganı M. Faraday'ın şu sözleri olsun: "Gözlemle, çalış, çalış."

III. Yeni materyal öğrenme

1. Isı iletkenliği

Soruları cevapla:

1. Sıcak çayın içine soğuk bir kaşık koyarsak ne olur? (Bir süre sonra ısınacaktır.)
2. Soğuk kaşık neden ısındı? (Çay, sıcaklığının bir kısmını kaşığa, bir kısmını da çevredeki havaya verdi).
Çözüm:Örnekten, ısının daha fazla ısıtılan bir cisimden daha az ısıtılan bir cisme aktarılabileceği açıktır ( sıcak su soğuk bir kaşığa). Ancak enerji, kaşığın kendisi boyunca - ısıtılmış ucundan soğuk olanına - aktarılıyordu.
3. Kaşığın sıcak ucundan soğuk ucuna ısı transferine ne sebep olur? (Parçacıkların hareketi ve etkileşimi sonucu)

Sıcak çayın içinde bir kaşığın ısıtılması bir iletim örneğidir.

Termal iletkenlik- termal hareket ve parçacıkların etkileşimi sonucu enerjinin vücudun daha fazla ısıtılmış kısımlarından daha az ısıtılmış olanlara aktarılması.

Bir deney yapalım:

Bakır telin ucunu tripod ayağına sabitleyin. Saplamalar telin üzerine balmumu ile tutturulur. Telin serbest ucunu mumlarla veya alkol lambasının aleviyle ısıtacağız.

Sorular:

1. Ne görüyoruz? (Karanfiller yavaş yavaş aleve en yakın olanlar olmak üzere birer birer dökülmeye başlar.)
2. Isı transferi nasıl gerçekleşir? (Telin sıcak ucundan soğuk ucuna kadar).
3. Isının telden aktarılması ne kadar sürer? (Telin tamamı ısınana kadar, yani telin tamamındaki sıcaklık eşitlenene kadar)
4. Aleve yakın bölgedeki moleküllerin hareket hızı hakkında ne söylenebilir? (Moleküllerin hareket hızı artar)
5. Telin bir sonraki bölümü neden ısınıyor? (Moleküllerin etkileşimi sonucunda moleküllerin bir sonraki bölümdeki hareket hızı da artar ve bu bölümün sıcaklığı artar)
6. Moleküller arasındaki mesafe ısı transfer hızını etkiler mi? (Moleküller arasındaki mesafe ne kadar küçük olursa, ısı transferi o kadar hızlı gerçekleşir)
7. Moleküllerin dizilişini hatırlayın katılar ah, sıvılar ve gazlar. Enerji aktarım süreci hangi bedenlerde daha hızlı gerçekleşecek? (Metallerde daha hızlı, daha sonra sıvı ve gazlarda).

Deneyin bir gösterimini izleyin ve sorularımı yanıtlamaya hazırlanın.

Sorular:

1. Isı hangi plakada daha hızlı, hangisinde daha yavaş yayılır?
2. Bu metallerin ısı iletkenliği hakkında bir sonuca varın. (En iyi ısı iletkenliği gümüş ve bakır içindir, demir için biraz daha kötüdür)

Bu durumda ısı aktarıldığında vücut aktarımının olmadığını lütfen unutmayın.

Ana konuyu yazalım termal iletkenlik özellikleri:

katılarda, sıvılarda ve gazlarda;

maddenin kendisi tolere edilmez;

vücut ısısının eşitlenmesine yol açar;

farklı gövdeler - farklı termal iletkenlik

Termal iletkenlik örnekleri:

1. Kar gözenekli, gevşek bir maddedir, içinde hava bulunur. Bu nedenle karın ısı iletkenliği zayıftır ve toprağı, kışlık bitkileri, meyve ağaçları donmaktan.
2. Mutfak fırın eldivenleri, ısı iletkenliği zayıf olan malzemeden yapılmıştır. Çaydanlık ve tencerelerin kulpları ısı iletkenliği zayıf malzemelerden yapılmıştır. Bütün bunlar sıcak nesnelere dokunduğunuzda ellerinizi yanıklardan korur.
3. Gövdeleri veya parçaları hızlı bir şekilde ısıtmak için iyi ısı iletkenliğine sahip maddeler (metaller) kullanılır.

2. Konveksiyon

Bilmeceleri tahmin edin:

1) Pencerenin altına bakın -
Orada uzanmış bir akordeon var.
Ama mızıka çalmıyor -
Dairemizi ısıtıyor... (pil)

2) Bizim şişman Fedora'mız
yakında dolmayacak.
Ama doyduğumda
Fedora'dan - sıcaklık... (soba)

Piller, sobalar ve kalorifer radyatörleri insanlar tarafından yaşam alanlarını ısıtmak, daha doğrusu içindeki havayı ısıtmak için kullanılır. Bu, bir sonraki ısı transferi türü olan konveksiyon sayesinde gerçekleşir.

Konveksiyon- Bu, enerjinin sıvı veya gaz jetleri ile aktarılmasıdır.
Konutlarda konveksiyonun nasıl oluştuğunu açıklamaya çalışalım.
Akü ile temas halinde olan hava onun tarafından ısıtılır, genişlerken yoğunluğu soğuk havanın yoğunluğundan daha az olur. Daha hafif olan sıcak hava, Arşimet kuvvetinin etkisi altında yukarı doğru yükselir ve ağır soğuk hava aşağı doğru çöker.
Sonra tekrar: daha soğuk hava aküye ulaşır, ısınır, genişler, hafifler ve Arşimet kuvvetinin etkisi altında yukarı doğru yükselir, vb.
Bu hareket sayesinde odadaki hava ısınır.

Açık lambanın üzerine yerleştirilen kağıt fırıldak dönmeye başlar.
Bunun nasıl olduğunu açıklamaya çalışır mısınız? (Lamba tarafından ısıtılan soğuk hava ısınır ve döner tabla dönerken yükselir).

Sıvı aynı şekilde ısıtılır. Suyu ısıtırken (potasyum permanganat kullanarak) konveksiyon akımlarını gözlemlemeye ilişkin bir deney izleyin.

Isıl iletimden farklı olarak konveksiyonun madde transferini içerdiğini ve konveksiyonun katılarda meydana gelmediğini lütfen unutmayın.

İki tür konveksiyon vardır: doğal Ve zoraki.
Sıvının bir tavada ısıtılması veya bir odadaki hava buna örnektir. Doğal konveksiyon. Bunun gerçekleşmesi için maddelerin alttan ısıtılması veya üstten soğutulması gerekir. Bu neden böyle? Yukarıdan ısıtırsak, ısıtılmış su katmanları nereye hareket edecek ve soğuk olanlar nereye hareket edecek? (Cevap: hiçbir yerde, ısıtılmış katmanlar zaten üstte olduğundan ve soğuk katmanlar aşağıda kalacaktır)
Zorlanmış konveksiyon, bir sıvının kaşıkla, pompayla veya fanla karıştırılmasıyla meydana gelir.

Konveksiyonun özellikleri:

sıvılarda ve gazlarda meydana gelir, katılarda ve vakumda imkansızdır;

maddenin kendisi aktarılır;

Maddelerin aşağıdan ısıtılması gerekir.

Konveksiyon örnekleri:

1) Soğuk ve sıcak deniz ve okyanus akıntıları,
2) atmosferde dikey hava hareketleri bulutların oluşumuna yol açar;
3) çeşitli teknik cihazlarda, örneğin buzdolaplarında vb. sıvıların ve gazların soğutulması veya ısıtılması, motorların su ile soğutulması sağlanır
içten yanma.

3. Radyasyon

Bunu herkes biliyor Güneş, Dünya'daki ana ısı kaynağıdır. Dünya ondan 150 milyon km uzaklıkta bulunuyor. Isı Güneş'ten Dünya'ya nasıl aktarılır?
Atmosferimizin dışındaki Dünya ile Güneş arasında tüm uzay bir boşluktur. Ve boşlukta termal iletkenliğin ve konveksiyonun meydana gelemeyeceğini biliyoruz.
Isı transferi nasıl gerçekleşir? Burada başka bir ısı transferi türü meydana gelir - radyasyon.

Radyasyon - Bu, enerjinin elektromanyetik ışınlar tarafından aktarıldığı ısı alışverişidir.

Bu durumda ısının bir vakum yoluyla aktarılabilmesi nedeniyle iletim ve konveksiyondan farklıdır.

Radyasyonla ilgili bir video izleyin.

Tüm cisimler enerji yayar: insan vücudu, soba, elektrik lambası.
Vücut ısısı ne kadar yüksek olursa, o kadar güçlü olur termal radyasyon.

Vücutlar sadece enerji yaymakla kalmaz, aynı zamanda onu emer.
Üstelik koyu yüzeyler, açık yüzeye sahip cisimlere göre enerjiyi daha iyi emer ve yayar.

Radyasyonun özellikleri:

herhangi bir maddede meydana gelir;

vücut ısısı ne kadar yüksek olursa radyasyon o kadar yoğun olur;

boşlukta meydana gelir;

karanlık cisimler radyasyonu açık cisimlerden daha iyi emer ve radyasyonu daha iyi yayar.

Vücut radyasyonunun kullanımına örnekler:

Roketlerin, hava gemilerinin, balonların, uyduların ve uçakların yüzeyleri Güneş tarafından ısınmamaları için gümüş boya ile boyanmaktadır. Aksine güneş enerjisinin kullanılması gerekiyorsa cihazların bazı kısımları koyu renkle boyanır.
İnsanlar kışın daha sıcak tutan koyu renkli (siyah, mavi, tarçın), yazın ise açık renkli (bej, beyaz) giysiler giyerler. Kirli kar, güneşli havalarda temiz kardan daha hızlı erir çünkü karanlık yüzeye sahip cisimler güneş ışınlarını daha iyi emer ve daha hızlı ısınır.

IV. Edinilen bilginin problem örnekleri kullanılarak pekiştirilmesi

Oyun "Dene, Açıkla".

Önünüzde altı görevden oluşan bir oyun alanı var, herhangi birini seçebilirsiniz. Tüm görevleri tamamladıktan sonra göreceksiniz bilgece söz ve bunu televizyon ekranlarından çok sık telaffuz eden kişi.

1. Duvar kalınlığı aynıysa kışın hangi ev daha sıcaktır? Burası daha sıcak Ahşap evÇünkü ahşap %70 hava, tuğla ise %20 oranında hava içerir. Hava zayıf bir ısı iletkenidir. İÇİNDE Son zamanlardaİnşaatta ısı iletkenliğini azaltmak için “gözenekli” tuğlalar kullanılır.

2. Enerji ısı kaynağından çocuğa nasıl aktarılır? Sobanın yanında oturan bir çocuğa enerji esas olarak termal iletkenlik yoluyla aktarılır.

3. Enerji ısı kaynağından çocuğa nasıl aktarılır?
Kumun üzerinde yatan bir çocuğa enerji güneşten radyasyon yoluyla, kumdan ise termal iletkenlik yoluyla aktarılır.

4. Bozulabilir ürünler bu arabalardan hangisinde taşınıyor? Neden? Bozulabilir ürünler boyalı vagonlarla taşınmaktadır. Beyaz renkçünkü böyle bir araba güneş ışınlarıyla daha az ısınır.

5. Su kuşları ve diğer hayvanlar kışın neden donmaz?
Kürk, yün ve kuş tüyü zayıf termal iletkenliğe (lifler arasında hava varlığı) sahiptir, bu da hayvanın vücudunun vücut tarafından üretilen enerjiyi tutmasına ve kendisini soğumaya karşı korumasına olanak tanır.

6. Pencere çerçeveleri neden çift yapılıyor?
Çerçeveler arasında ısı iletkenliği zayıf olan ve ısı kaybına karşı koruma sağlayan hava vardır.

"Dünya düşündüğümüzden daha ilginç", Alexander Pushnoy, Galileo programı.

V. Ders özeti

– Ne tür ısı transferiyle tanıştık?
– Aşağıdaki durumlarda hangi tip ısı transferinin önemli rol oynadığını belirleyin:

a) bir su ısıtıcısında suyun ısıtılması (konveksiyon);
b) kişi ateşle (radyasyon) ısınır;
c) masa yüzeyinin açık masa lambasından ısıtılması (radyasyon);
d) kaynar suya batırılmış metal bir silindirin ısıtılması (ısı iletkenliği).

VI. Ev ödevi

§ 4, 5, 6, Örn. 1 (3), Örn. 2(1), Örn. 3(1) – yazılı olarak.

VII. Refleks

Dersin sonunda öğrencileri derste neyi beğendiklerini, neyi değiştirmek istediklerini tartışmaya ve derse katılımlarını değerlendirmeye davet ediyoruz.

İnsanlar ayrıca farklı termal iletkenliklere sahiptir; bazıları tüy gibi ısıtır, bazıları ise demir gibi ısıyı uzaklaştırır.

Yuri Serejkin

Yukarıdaki ifadede yer alan “ayrıca” kelimesi, “ısı iletkenliği” kavramının insanlara yalnızca şartlı olarak uygulandığını göstermektedir. Rağmen…

Biliyor muydunuz: Bir kürk manto ısınmaz, yalnızca insan vücudunun ürettiği ısıyı korur.

Bu, insan vücudunun ısıyı sadece mecazi anlamda değil gerçek anlamda iletme yeteneğine sahip olduğu anlamına gelir. Bunların hepsi retoriktir, ancak gerçekte yalıtım malzemelerini ısı iletkenliğine göre karşılaştıracağız.

Daha iyisini bilirsiniz, çünkü bir arama motoruna kendiniz "yalıtımın ısıl iletkenliği" yazdınız. Tam olarak ne bilmek istiyordun? Ancak şaka bir yana, bu kavramı bilmek önemlidir çünkü farklı malzemeler kullanıldığında çok farklı davranır. Seçim yaparken önemli, ancak anahtar olmasa da önemli bir nokta, malzemenin iletkenlik yeteneğidir. Termal enerji. Yanlış ısı yalıtım malzemesini seçerseniz, odayı sıcak tutma işlevini yerine getirmeyecektir.

Adım 2: Teori kavramı

İtibaren okul kursu fizikçiler büyük ihtimalle üç tip ısı transferinin olduğunu hatırlayacaklardır:

Konveksiyon;
Radyasyon;
Termal iletkenlik.

Bu, termal iletkenliğin bir tür ısı transferi veya termal enerjinin hareketi olduğu anlamına gelir. Bu, vücutların iç yapısından kaynaklanmaktadır. Bir molekül enerjiyi diğerine aktarır. Şimdi küçük bir test ister misin?

Hangi tür madde en fazla enerjiyi iletir (iletir)?

Katılar mı?
Sıvılar mı?
Gazlar mı?

Doğru, katıların kristal kafesi en fazla enerjiyi iletir. Molekülleri birbirine daha yakındır ve bu nedenle daha verimli bir şekilde etkileşime girebilir. Gazlar en düşük ısıl iletkenliğe sahiptir. Molekülleri birbirlerinden en uzak mesafede bulunur.

Adım 3: Yalıtım ne olabilir?

Yalıtımın ısı iletkenliği hakkındaki sohbetimize devam ediyoruz. Yakındaki tüm cisimler, sıcaklığı kendi aralarında eşitleme eğilimindedir. Bir ev veya apartman dairesi bir nesne olarak sıcaklığı sokakla eşitleme eğilimindedir. Tüm yapı malzemeleri yalıtım özelliğine sahip midir? HAYIR. Örneğin beton, evinizden sokağa ısı akışını çok hızlı iletir, bu nedenle ısıtma ekipmanının odada istenen sıcaklığı korumak için zamanı olmayacaktır. Yalıtım için ısı iletkenlik katsayısı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

W, ısı akışımızdır ve m2, bir Kelvin sıcaklık farkındaki yalıtımın alanıdır (Bir santigrat dereceye eşittir). Bizim betonumuz için bu katsayı 1,5'tir. Bu, şartlı olarak, bir santigrat derece sıcaklık farkına sahip bir metrekare betonun saniyede 1,5 watt termal enerji iletebildiği anlamına gelir. Ancak katsayısı 0,023 olan malzemeler var. Bu tür malzemelerin yalıtımın rolü için çok daha uygun olduğu açıktır. Şunu sorabilirsiniz, kalınlık önemli mi? Oynanıyor. Ancak burada ısı transfer katsayısını hala unutamazsınız. Aynı sonuçları elde etmek için 3,2 m kalınlığında bir beton duvara veya 0,1 m kalınlığında bir köpük plastik levhaya ihtiyacınız olacak.Betonun resmi olarak yalıtım olarak kullanılabilmesine rağmen ekonomik olarak uygun olmadığı açıktır. Bu yüzden:

Yalıtım, ısı enerjisini en az miktarda kendi içinden ileten, odadan çıkmasını engelleyen ve aynı zamanda mümkün olduğunca az maliyetli olan bir malzeme olarak adlandırılabilir.

En iyi ısı yalıtkanı havadır. Bu nedenle, herhangi bir yalıtımın görevi, içindeki havanın taşınması (hareket etmesi) olmadan sabit bir hava katmanı oluşturmaktır. Bu nedenle örneğin polistiren köpüğün %98'i havadır. En yaygın yalıtım malzemeleri şunlardır:

Strafor;
Ekstrüde polistiren köpük;
Minvata;
Penofol;
Penoizol;
Köpük cam;
Poliüretan köpük (PPU);
Ecowool (selüloz);

Yukarıda sıralanan tüm malzemelerin ısı yalıtım özellikleri bu sınırlara yakındır. Şunu da dikkate almakta fayda var: Malzemenin yoğunluğu ne kadar yüksek olursa, kendi içinden o kadar fazla enerji iletir. Teoriden hatırladın mı? Moleküller ne kadar yakın olursa ısı o kadar verimli bir şekilde iletilir.

Adım 4: Karşılaştırın. Yalıtımın ısıl iletkenlik tablosu

Tablo, üreticiler tarafından beyan edilen ısı iletkenliğine ve GOST standartlarına karşılık gelen yalıtım malzemelerinin bir karşılaştırmasını sağlar:

Isı iletkenliği karşılaştırma tablosu Yapı malzemeleri Yalıtım malzemesi sayılmayanlar:

Isı transfer indeksi yalnızca ısının bir molekülden diğerine aktarılma hızını gösterir. Gerçek hayatta bu gösterge o kadar önemli değil. Ancak duvarın termal hesaplaması olmadan yapamazsınız. Isı transfer direnci, termal iletkenliğin karşılıklı değeridir. Bir malzemenin (yalıtımın) ısı akışını koruma yeteneğinden bahsediyoruz. Isı transfer direncini hesaplamak için kalınlığı ısı iletkenlik katsayısına bölmeniz gerekir. Aşağıdaki örnek, 180 mm kalınlığında ahşaptan yapılmış bir duvarın ısıl direncinin hesaplanmasını göstermektedir.

Gördüğünüz gibi böyle bir duvarın ısıl direnci 1,5 olacaktır. Yeterli? Bölgeye bağlıdır. Örnek Krasnoyarsk için hesaplamayı göstermektedir. Bu bölge için kapalı yapıların gerekli direnç katsayısı 3,62 olarak belirlenmiştir. Cevap açık. Çok daha güneyde bulunan Kiev için bile bu rakam 2,04'tür.

Termal direnç, termal iletkenliğin karşılıklı değeridir.

Bu yetenekler anlamına gelir Ahşap ev Isı kaybına direnmek yeterli değildir. Yalıtım gereklidir ve hangi malzemeyle - formülü kullanarak hesaplayın.

Adım 5: Kurulum Kuralları

Yukarıdaki göstergelerin hepsinin KURU malzemeler için verildiğini söylemekte fayda var. Malzeme ıslanırsa özelliklerini en az yarı yarıya kaybedecek, hatta bir "paçavra" dönüşecektir. Bu nedenle ısı yalıtımının korunması gerekmektedir. Polistiren köpük çoğunlukla, yalıtımın bir sıva tabakası ile korunduğu ıslak bir cephenin altını yalıtmak için kullanılır. Nemin girmesini önlemek için mineral yüne su yalıtım membranı uygulanır.

Dikkat edilmesi gereken bir diğer nokta ise rüzgar korumasıdır. Yalıtım malzemeleri farklı gözeneklere sahiptir. Örneğin polistiren köpük levhaları ve mineral yünü karşılaştıralım. İlki katı gibi görünse de ikincisi açıkça gözenekleri veya lifleri gösteriyor. Bu nedenle, rüzgarla savrulan bir çitin üzerine mineral yün veya ecowool gibi lifli ısı yalıtımı kurarsanız, rüzgar korumasına dikkat ettiğinizden emin olun. Aksi takdirde yalıtımın iyi ısıl performansından hiçbir fayda sağlanmayacaktır.

sonuçlar

Bu nedenle yalıtımın ısı iletkenliğinin, ısı enerjisini aktarma yeteneği olduğunu tartıştık. Isı yalıtkanı evin ısıtma sisteminin ürettiği ısıyı serbest bırakmamalıdır. Herhangi bir malzemenin birincil görevi havayı kendi içinde tutmaktır. En düşük ısı iletkenliğine sahip gazdır. Binanın doğru ısı yalıtım katsayısını bulmak için duvarın ısıl direncini de hesaplamak gerekir. Bu konuyla ilgili herhangi bir sorunuz varsa, lütfen bunları yorumlarda bırakın.

Isı yalıtımıyla ilgili üç ilginç gerçek

Kar, inindeki ayı için ısı yalıtkanı görevi görür.
Giysiler aynı zamanda bir ısı yalıtkanıdır. Vücudumuz ısıyı sıcaklıkla eşitlemeye çalıştığında pek rahat etmeyiz çevre normal 36,6 yerine -30 derece olabilir.
Battaniye bir ısı yalıtkanıdır. İnsan vücudundaki ısının dışarı çıkmasını engeller.

Bonus

Sonuna kadar okuyan meraklılar için bir bonus olarak termal iletkenlikle ilgili ilginç bir deney: