Hangi vücut en yüksek termal iletkenliğe sahiptir? VI. Ev ödevi. III. Yeni materyal öğrenmek

İletim yoluyla termal enerjinin transferini gösteren diyagram. Isı ilginç bir enerji şeklidir. Sadece bizi hayatta tutmakla kalmaz, bizi rahatlatır ve yemeğimizi hazırlamamıza yardımcı olur, aynı zamanda özelliklerini anlamak birçok bilimsel araştırma alanının anahtarıdır. Örneğin, ısının nasıl aktarıldığını ve farklı malzemelerin termal enerjiyi ne ölçüde değiştirebileceğini bilmek, ısıtıcıları inşa etmekten mevsimsel değişiklikleri anlamaya ve gemileri uzaya göndermeye kadar her şeyi yönlendirir.

Isı sadece üç şekilde aktarılabilir: iletim, konveksiyon ve radyasyon. Bunlardan iletim belki de en yaygın olanıdır ve doğada düzenli olarak meydana gelir. Kısaca fiziksel temas yoluyla bulaşmadır. Bu, elinizi bir pencere camına bastırdığınızda, aktif bir elementin üzerine bir kap su koyduğunuzda ve ateşe demir koyduğunuzda olur.

Bu aktarım moleküler düzeyde gerçekleşir - bir vücuttan diğerine - Termal enerji yüzey tarafından emilir ve yüzey moleküllerinin daha hızlı hareket etmesine neden olur. Bu süreçte komşularıyla çarpışırlar ve onlara enerji aktarırlar, bu süreç ısı eklendiği sürece devam eder.

IV. Görev örnekleri hakkında edinilen bilgilerin konsolidasyonu

Termal iletim süreci dört ana faktöre bağlıdır: ilgili olanların kesiti, yol uzunlukları ve bu malzemelerin özellikleri. Sıcaklık gradyanı fiziksel miktar, belirli bir yerde sıcaklığın hangi yönde ve hangi oranda değiştiğini açıklar. Soğuk, termal enerjinin yokluğundan başka bir şey olmadığı için sıcaklık her zaman en sıcaktan en soğuk kaynağa doğru akar. Cisimler arasındaki bu transfer, sıcaklık farkı azalana ve termal denge olarak bilinen bir durum oluşana kadar devam eder.

Önemli bir faktör de enine kesit ve yol uzunluğudur. Aktarımla ilişkili malzemenin boyutu ne kadar büyük olursa, onu ısıtmak için o kadar fazla ısı gerekir. Ek olarak, açık havaya maruz kalan yüzey alanı ne kadar büyükse, o kadar olasıdır. Yani daha küçük kesitli daha kısa nesneler en iyi çare kayıp minimizasyonu.

Termal iletim, burada dikdörtgen bir çubukla temsil edilen herhangi bir malzeme aracılığıyla gerçekleşir. Transferin meydana gelme hızı kısmen malzemenin kalınlığına bağlıdır. Son olarak, ama kesinlikle en az değil, fiziksel özellikler malzemeler. Temel olarak, iletken ısı söz konusu olduğunda, tüm maddeler eşit yaratılmaz. Metaller ve taşlar, ısıyı hızlı bir şekilde aktarabildikleri için iyi iletkenler olarak kabul edilirken, ahşap, kağıt, hava ve kumaş gibi malzemeler zayıf ısı iletkenleridir.

Bu iletken özellikler, gümüşe göre ölçülen bir "faktör" temelinde değerlendirilir. Bu bağlamda, gümüş 100 faktöre sahipken, diğer malzemeler daha alt sıralarda yer almaktadır. Bunlara bakır, demir, su ve odun dahildir. Spektrumun diğer ucunda, ısıyı iletemeyen ve bu nedenle sıfır olarak değerlendirilen ideal bir vakum vardır.

Isıyı kötü ileten maddelere yalıtkan denir. 0,006 iletkenlik katsayısına sahip olan hava, kapalı bir alanda tutulabilmesi nedeniyle istisnai bir yalıtkandır. Bu nedenle suni yalıtkanlar, ısıtma faturalarını kesmek için kullanılan çift camlı pencereler gibi hava bölmeleri kullanır. Temel olarak, ısı kaybına karşı tampon görevi görürler.

Tüyler, kürkler ve doğal lifler, doğal yalıtkanların örnekleridir. Bunlar kuşları, memelileri ve insanları sıcak tutan malzemelerdir. Örneğin deniz su samurları, genellikle çok soğuk olan okyanus sularında yaşar ve lüks, kalın kürkleri onları sıcak tutar. Deniz aslanları, balinalar ve penguenler gibi diğer deniz memelileri, deri yoluyla ısı kaybını önlemek için çok zayıf bir iletken olan kalın balina yağı katmanlarına güvenirler.

Aynı mantık, yalıtımlı evler, binalar ve hatta uzay araçları için de geçerlidir. Bu durumlarda, yöntemler arasında duvarlar, cam elyafı veya yüksek yoğunluklu köpük arasında sıkışmış hava cepleri bulunur. Uzay aracı özel bir durumdur ve köpük, güçlendirilmiş karbon kompozit ve silika fayans şeklinde yalıtım kullanır. Bunların hepsi zayıf ısı iletkenleridir ve bu nedenle uzayda ısı kaybını önler ve ayrıca yağıştan kaynaklanan aşırı sıcaklıkların uçuş güvertesine girmesini önler.

İletim, metal bir çubuğun alevle ısıtılmasıyla kanıtlanmıştır. Isı iletimini yöneten yasalar, elektrik iletimini yöneten Ohm Yasasına çok benzer. Bu durumda iyi bir iletken, elektrik akımının çok fazla sorun yaşamadan içinden geçmesine izin veren bir malzemedir. Buna karşılık, bir elektrik yalıtkanı, iç elektrik yükleri serbestçe akmayan herhangi bir malzemedir ve bu nedenle bir elektrik alanına maruz kaldığında bir elektrik akımı iletmek çok zordur.

Çoğu durumda, zayıf ısı iletkenleri olan malzemeler aynı zamanda zayıf elektrik iletkenleridir. Örneğin bakır, hem ısı hem de elektriği iyi bir şekilde iletir, bu nedenle bakır teller elektronik üretiminde yaygın olarak kullanılır. Altın ve gümüş daha da iyidir ve fiyatın önemli olmadığı yerlerde bu malzemeler elektrik devrelerinin yapımında da kullanılır.

Ve biri yükü "topraklamak" istediğinde, fiziksel bağlantı aracılığıyla yükün kaybolduğu Dünya'ya gönderir. Bu, maruz kalan metalin yanlışlıkla temas eden kişilerin elektromutasyona uğramamasını sağlamada bir faktör olduğu elektrik devrelerinde yaygındır.

İnsanları hassas malzemeler üzerinde çalışmaktan veya elektrik yüklü güç kaynaklarından korumak için ayakkabı tabanlarındaki kauçuk gibi yalıtkan malzemeler giyilir. Cam, polimerler veya porselen gibi diğerleri, gücün devrelerden akmasını sağlamak için güç hatlarında ve yüksek voltajlı güç vericilerinde yaygın olarak kullanılır.

Kısacası, iletim, ısı transferine veya elektrik yükünün transferine iner. Bunların her ikisi de maddenin içlerinden enerji aktarma yeteneğinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Siyah nesneler ısıya neden olmaz. Siyah nesneler, gelen radyasyonu görünür aralıkta emer. Benzer şekilde, beyaz nesneler ısıyı yansıtmaz. Gelen görünür radyasyonu dağınık olarak yansıtırlar.

Ama bunlar renkler. Siyahların mı yoksa beyazların mı "renkli" olduğu, renkten ne anladığınıza bağlıdır. Bu soru için siyah ve beyaza kırmızı ve mavi gibi renklerden ziyade grinin tonları olarak bakmak daha iyidir. Bu fizik nedir? Cevap, emisyon, soğurma, yansıtma ve geçirgenlik kavramlarında yatmaktadır. Emisivite, bir nesnenin yayma yeteneğidir. termal radyasyon ideal bir siyah vücut hakkında.

• Emilebilirlik, bir nesne tarafından emilen gelen radyasyonun oranıdır.
• Yansıtıcılık, bir nesne tarafından yansıtılan gelen radyasyonun oranıdır.
• İletim, bir nesneden geçen gelen radyasyonun oranıdır.

II. Dersin konusunu ve hedeflerini bildirme

1'e eklenirler. Opak nesneler için gelen ışık, nesnenin soğurma ve yansıtma ile belirlenen bir oranda ya emilir ya da yansıtılır. Yansıtıcılık ve absorpsiyon, siyah nesnelerin neden beyazlardan daha fazla ısındığını açıklar. Mükemmel siyah bir nesne, gelen tüm görünür radyasyonu emerken, mükemmel beyaz bir nesne, gelen tüm görünür radyasyonu yansıtır. Tamamen siyah veya tamamen beyaz bir nesne olmadığı için, tüm nesneler gelen görünür radyasyonu bir dereceye kadar emer.

Bununla birlikte, siyah nesneler önemli ölçüde emer büyük miktar beyazdan daha görünür radyasyon. arka taraf madeni paralar - emisyon. Sonunda nesne, gelen radyasyondan emilen enerji, giden radyasyon olarak yayılan enerjiye eşit olacak şekilde termal dengeye ulaşacaktır.

I. Organizasyonel an

Diğer iki faktör geometri ve girdi enerjisidir. Kirchhoff'un radyasyon yasasına göre, herhangi bir frekansta salım gücü ve soğurma eşittir. İdeal bir gri gövde için, frekans ve sıcaklıktan bağımsız olarak hem absorbans hem de emisyon sabittir. Aynı geometriye sahip ve aynı gelen radyasyona maruz kalan tüm mükemmel gri cisimler, sonunda aynı denge sıcaklığına ulaşacaktır.

Siyah nesnelerin neden beyazlardan daha sıcak olduğunu açıklamak için başka bir şeye ihtiyacımız var. Cevap, absorbans ve emisyonun gerçek nesneler için frekans ve sıcaklığa bağlı olmasıdır. İdeal gri cisimler mevcut değildir. Gerekirse yaklaşmak için uygundurlar. "Siyah" ve "beyaz", görünür aralıktaki yansımayı ifade eder. Bir obje Beyaz renk termal kızılötesinde çok siyah olabilir. Belirgin olarak beyaz ama termal olarak siyah olan bir nesne, görünür ve termal olarak siyah olacak bir nesne kadar ısınmaz.

Uyku tulumu tasarımının arkasındaki bilim hem basit hem de çok karmaşıktır. Yıllar geçtikçe, uyku tulumunun tasarımı, en son teknolojik gelişmeleri içerecek ve mevcut en son yenilikçi kumaşları ve malzemeleri kullanacak şekilde değişti ve gelişti. Uyku tulumu teknolojisindeki son gelişmeler arasında su geçirmez kuş tüyü yalıtım, ultra hafif malzemeler ve nefes alabilen buhar bariyerleri bulunmaktadır. Teknoloji ne kadar karmaşık olursa olsun, uyku tulumu tasarımındaki amaç çok basittir.

Bir uyku tulumunun tasarımı tek bir nihai amaca indirgenir: ölü havayı vücudun etrafında hapsederek ısınmaması ve vücudun vücut ısısını düşürmesi. Uyku tulumu tasarımında rol oynayan iki ana faktör, ısı yalıtımı oluştururken ısı transferini azaltır. Diğer her şey sadece pazarlama.