Koje supstance ne provode dobro toplinu? Glavne karakteristike termoizolacionih materijala. Analiza glavnih karakteristika gume, polietilena i mineralne vune
ISKUSTVA ZA PROVEDBU TOPLINE
Različite krute tvari različito provode toplinu. Metali to najbolje rade. Međutim, među metalima postoje pobornici toplinske provodljivosti. Tu spadaju takozvani "plemeniti metali" - platina, zlato, srebro.
Iskustvo sa gvozdenim čavlom
Zakucajte čavao u debeli klin i stavite ga na lim za pečenje.
Spustite se na ovaj dugačak plastelin sa štapićem za nokte, ili navlažite nekoliko malih karanfila. Ispod glave nokta, stavite upaljenu svijeću.
Postoje 3 vrste prijenosa topline. Konvekcijsko zračenje. . Svaka od ovih metoda ima svoje jedinstvene karakteristike, ali postoji i prelaz između njih različite vrste. 
Provedeno kuhanje je proces prijenosa topline između objekata putem direktnog kontakta. Na primer, električni gorionici na industrijskim pećima će voditi toplotnu energiju na dnu posude koja se nalazi na vrhu. Odatle, posuda provodi toplinu prema njenom sadržaju. Friteza takođe kuva hranu na ovaj način, jer ulje ima visoku stopu toplotne provodljivosti.
Vidi: jedan ružičasti je pao ... ... drugi ... treći ...
Strogo u redu, zauzvrat. Prvo, najbliže vatri, zatim dalje, dalje ...
To znači da se toplina prenosi duž nokta od zagrijanog kraja do hladnoće. I prenosi se postepeno.
Tree experience
Kada se nokat ohladi, izvucite ga i ubacite komad u preostalu rupu.
Ponovite isto iskustvo sa njom.
Pošto je odgovoran za prenos toplote sa površine hrane na unutrašnjost, provodljivost se javlja tokom kuvanja pomoću metoda konvekcije i zračenja. Ožičenje je najsporija metoda prijenosa topline, ali direktan kontakt između površine ploče za kuhanje i objekta koji se grije omogućuje kuhanje izvana. Na primjer, na roštilju odrezak, provodljivost daje ravnomjerno kuhanu vanjsku i vlažnu, sočnu unutrašnjost, koju će gosti sigurno voljeti.
Primjeri kuhanja
Evo nekoliko primjera kako je prijenos topline kroz provodni rad. Koristeći ledenu vodu da razrijedite povrće nakon kuhanja na pari da ne bi izgubili boju. 
- Dodirivanje plamenika na peći i njegovo spaljivanje.
- Biftek na žaru, pileća prsa ili svinjski kotlet.
Slika će biti potpuno drugačija!
Završit će se kraj trna, a karanfili će se i dalje držati. Ispostavlja se da drvo provodi toplinu mnogo gore od željeza.
Iskustvo sa staklom
Ako imate staklenu šipku ili cijev koja je prikladna u debljini, ponovite eksperiment s njom.
To, naravno, ne gori, ali ne provodi toplinu bolje od drveta.
Postoje dvije vrste konvekcije. Prirodna konvekcija nastaje kada se molekuli na dnu digestora uzdignu i zagreju kada se teže i teže molekule ohlade. Ovo stvara cirkulacionu struju koja ravnomjerno raspoređuje toplinu kroz gotovu tvar. Na primjer, kada se posuda s vodom stavi na peć za kuhanje, provodljivost prenosi toplinu iz lonca na molekule vode koje dolaze u kontakt s unutrašnjosti posude. Kako se ovi molekuli zagrijavaju, konvekcija uzrokuje da se odmaknu od unutrašnjosti lonca, jer su zamijenjeni hladnijim molekulima.
Doživite žlice
Uzmite dve kašičice: jednu srebrnu, drugu od niklovane. Pričvrstite spajalice za papir sa kapljicama stearina. Stavite kašike u staklo tako da se olovke sa spajalicama za papir zalijepe iz nje u različitim pravcima. Sipajte kipuću vodu u čašu. Žlice će se zagrijati. Na srebrnoj kašici, stearin će se istopiti i klip će pasti. Sa drugom kašikom, kopča ili neće uopšte pasti, ili će nestati kasnije kada se kašika zagreje.
Ova kontinuirana struja stvara konvektivni prijenos topline u vodi. Mehanička konvekcija nastaje kada vanjske sile cirkuliraju toplinu, što smanjuje vrijeme kuhanja i ravnomjernije kuva hranu. Primeri za to su mešanje tečnosti u loncu ili kada konvekcijska pećnica koristi ventilator i ispušni sistem za puhanje toplog vazduha preko i oko hrane pre nego što se oslobodi.
Primjeri konvekcije kuhanja
Evo nekoliko primjera kako radi prijenos topline kroz konvekciju. Vozi se hladna voda preko smrznute hrane koja prenosi toplinu na hranu da bi je brže odmrznula. Temperatura vazduha u zatvorenom prostoru kreće se oko zamrznute hrane da se pročisti. Voda proključa i cirkuliše u loncu. . U svijetu kuhanja, zračenje je proces u kojem toplina i svjetlosni valovi udaraju i prodiru u vašu hranu. Stoga nema direktnog kontakta između izvora topline i kuhanja.
Naravno, kašike treba da budu iste po obliku i veličini. Ako nema srebrne kašike, uzmite one koje imate, ali samo iz različitih metala. Tamo gde se grejanje odvija brže, taj metal bolje provodi toplotu, više provodi toplinu.
Coin experience
Različite tvari različito provode toplinu. To se jasno vidi iz malog iskustva.
Pričvrstite komad drveta na komad drveta i umotajte ga u bijeli papir. Sve to nakratko dovedite do plamena sveće tako da plamen samo dotakne mesto na kome se novčić nalazi iznad papira. Pokušajte da ne dozvolite da se papir zapali. Ali papir je ipak uspeo da se ugasi, a ona je zapalila oko novčića.
Postoje dvije glavne metode grijanja topline: infracrveno i mikrovalno zračenje. Kod infracrvenog zračenja koristi se električni ili keramički grijaći element koji emitira elektromagnetne valove. Ovi talasi se kreću u bilo kom smeru brzinom svetlosti da brzo zagreju hranu, i uglavnom se apsorbuju na površini onoga što kuvate. Primeri stvari koje stvaraju infracrveno zračenje su svetleće žar u vatri, peći za toster i brojlerima.
Mikrotalasna radijacija koristi kratke, visokofrekventne talase koji prodiru u hranu, koja miješa molekule vode kako bi stvorila trenje i prijenos topline. Ako zagrejete čvrstu masu, ova toplotna energija se prenosi kroz proizvod kroz provođenje, dok tekućine prolaze kroz konvekciju. Mikrotalasni prenos toplote obično priprema hranu brže od infracrvenog zračenja, jer može prodrijeti u hranu do dubine od nekoliko inča. imajući u vidu da mikrotalasno zračenje najbolje funkcioniše kada se pripremaju male serije hrane.
Na istom mjestu gdje je i sam novčić bio je bijeli krug netaknut vatrom. Metalni novac, kao dobar materijal koji provodi toplinu, oduzeo je toplinu plamena i zaštitio papir od gorenja.
TOPLOTNA KONDUKTIVNOST POROZNIH TIJELA
Od krutih materijala, keramika, plastika, drvo i tkanina provode toplinu najgore.
Evo nekoliko primjera kako radi prijenos topline putem zračenja.
- Zagrijavanje ruku preko vatre.
- Ležati na suncu da bi se zagrejala.
- Grijana večera u mikrovalnoj.
Zato su olovke za čajnike ili tave napravljene od plastike ili drveta. A ako je ručka metalna, onda, da ne biste spalili prste, morate koristiti krpu. Ona također slabo provodi toplinu i, štiteći ruku od opekotina, služi kao toplinska izolacija.
Iskustvo
Prolistajte malu vatu pamuka i umotajte termometar u njega.
Sada držite termometar na određenom rastojanju od nekog grejača i uočite kako je temperatura porasla. Zatim iscijedite istu kuglicu pamuka i čvrsto zamotajte sijalicu termometra i vratite je nazad u lampu. U drugom slučaju, živa će rasti mnogo brže.
To znači da komprimirani pamuk bolje drži toplinu!
Prenos energije putem materije, bez kretanja same supstance, naziva se provodljivost. Metali su veoma dobri provodnici. Nemetali su obično loši provodnici. Gasovi su veoma loši provodnici. Provodljivost je kada se toplina kreće kroz čvrsti predmet ili iz jednog objekta u drugi, jer su oba objekta u kontaktu jedan s drugim. To je jedini način da se prođe toplota kroz telo.
Ona varira za različitih materijala. Zlato, srebro i bakar imaju visoku toplotnu provodljivost. Materijali kao što su staklo i mineralna vuna imaju malu toplotnu provodljivost. To je zbog činjenice da imaju vrlo malo "slobodnih" elektrona za prijenos toplinske energije unutar krutine. Za njih se kaže da su dobri izolatori. Brzina prenosa toplote zavisi od toplotne provodljivosti, temperaturne razlike i kontaktne površine i materijala od kojeg se objekat ili struktura sastoji.
Visoka toplotna izolacija vune daje zrak zatvoren između vlakana dlake (a ne sama vuna). Vuna je toplija od vune, upravo zato što njena struktura vlakana omogućava da zadrži još više zraka.
Proizvodnja se zasniva na istom principu. materijali za toplotnu izolaciju za izgradnju kuće. Oni prave što više zračnih praznina.
Ako je materijal dobar provodnik toplote, onda će se toplota brzo pomaknuti. Metali se široko koriste u svrhu prenosa toplote, jer imaju svojstva koja omogućavaju distribuciju topline dok su u stanju da izdrže ekstremne temperature, ponekad povezane s toplinom.
Izolator slabe topline vodiča. Elektroni se koriste za prenos toplinske energije kao i električnog naboja. Zato su metali dobri provodnici toplote, kao i struja! Ali budite oprezni da ne zbunite ova dva i govorite o električnoj provodljivosti kada mislite na toplotnu provodljivost, kada odgovarate na ispitna pitanja!
GASNA TERMO KONDUKTIVNOST
Zimi nanosite toplotnu izolaciju i stavljate topli kaput ili krzneni kaput. Vazduh koji se nalazi između vlakana pamuka ili krzna, kao i svaki drugi gas, je loš provodnik toplote.
Dakle, da bi se nešto zaštitilo od hladnoće, primenjuje se toplotna izolacija. Ali i od prekomjerne topline potrebno je poduzeti mjere toplinske izolacije. Kada letelica na spustu leti ogromnom brzinom u atmosferi Zemlje, njegovi zidovi se trljaju o zrak i postaju jako vrući. Da sačuvamo unutrašnjost broda visoka temperatura posadu i opremu koriste toplotno-izolacioni, toplotno-otporni poklopac. Sastoji se od slojeva slabo provodljivih materijala.
Držite drvenu palicu s drugim krajem u plamenu, i ovaj kraj postaje toliko vruć da će gorjeti, dok kraj koji držite ostaje relativno hladan. Toplota se ne raspoređuje strukturom štapa zbog njenog sastava - od čega je napravljena - njegova struktura otežava da elektroni prenose toplinu unutar nje.
Svakodnevno iskustvo govori da drvo nije dobar provodnik topline. Ako ste ikada vidjeli mikroskopski pogled na drvo, znate da je razlog to što se drvo sastoji od pojedinačnih ćelija koje djeluju kao izolatori jer nisu međusobno povezane. Ćelije su razbacane kao kamenje u potoku. toplina mora "skočiti žabu" od kamena do kamena. Potrebno je više vremena nego sa metalom, gde su atomi međusobno povezani u trodimenzionalnu "rešetku".
Iskustvo 1
Već je rečeno da plinovi slabo greju.
Izvadite aluminijsku ploču iz dječjih posuđa, stavite je na malu vatru i, kad je dovoljno toplo, ulijte pola čajne žličice vode
Voda ne isparava odmah, kao što bi se očekivalo. Voda će se kotrljati ravnom kuglom - sferoid na najniže mjesto ploče i zamrznuti na vrućem metalu. Čini se čudnim da voda odmah ne prelazi u paru. Naravno, voda isparava, ali ta para, u koju se voda okreće, štiti veliku sferoidnu kap iz vrućeg metala. Para u ovom slučaju je odlična toplinska izolacija.
Dakle, ako se toplotna energija primenjuje direktno na jedan deo čvrstog objekta, elektroni u objektu su uzbuđeni. To uzrokuje oscilacije atomske rešetke, koja prolaze kroz objekt, podižući temperaturu tokom prolaza. Što su linije unutar čvrstog tijela bliže, brži je prijenos topline.
Metali provode toplinu različitim brzinama - to se može pokazati u eksperimentu ispod. Toplota se nanosi u središtu prstena. Pomiče se duž metalnih traka i topi vosak koji drži kuglični ležaj. Padaju na klupu glasnim zvukom. Ne padaju svi zajedno! Prvi na bakarnoj traci pada prvi, pokazujući da je bakar najbolji provodnik toplote.
Iskustvo 2
Kada peglate rublje, okrenite glačalo i, ako je dovoljno vruće, prskajte ga vodom. Odmah će se pretvoriti u male okrugle kuglice koje se brzo kotrljaju na glačalo.
Ove male sferne kapljice takođe nisu odmah isparavale, bile su zaštićene parnim slojem, „parnim jastukom“, od toplote gvožđa. Na ovom „parnom jastuku“ vode kuglice i putuju kroz vruće gvožđe.
Fluidi su loši provodnici toplote. Ako popravite kocku leda na dnu cijevi za vodu i zatim zagrijavate vodu na vrhu cijevi, uočit ćete da će voda proključati na vrhu cijevi, a kocka leda će ostati zamrznuta. To je zbog činjenice da je voda loš provodnik toplote. Većina toplote će se kretati u konvekcijskoj struji unutar vode u gornjem dijelu cijevi, samo će se mali dio zadržati do kocke leda.
Ožičenje je metoda prenošenja toplote kroz krutinu, za razliku od onoga što se dešava tokom konvekcije, nema kretanja materije. Može se usporediti s lancem ljudi koji voze kroz kante vode iz izvora kako bi ugasili vatru. Pojedinci ostaju fiksirani, manje ili više, koji predstavljaju molekule ili atome u čvrstom stanju, fiksirane u trodimenzionalnom nizu. Kretanje žlica je kretanje toplote.
Iskustvo 3
Uzmite nekoliko malih komada suvog leda, stavite ih na glatku površinu aluminijske ploče. Nagnite ploču u različitim smjerovima. Komadi suvog leda lako će kliziti preko glatkih površina. Topla površina aluminijske ploče (temperatura joj se razlikuje od temperature suhog leda za najmanje 100 stupnjeva) pomaže bržem razvoju ugljičnog dioksida. Pod komadima suvog leda dobijaju se karbonizirani jastuci i oni se kliznu na njima.
Toplina je energija ili, preciznije, prenos toplinske energije. Kao energija, toplota se mjeri u vatima, dok se temperatura mjeri u stupnjevima Celzijusa ili Kelvina. Reči "vruće" i "hladno" imaju smisla samo na relativnoj osnovi. Toplotna energija se kreće od vrućeg materijala do hladnog materijala. Vrući materijal zagrijava hladni materijal, a hladni materijal hladi vrući materijal. Kada se osjećate vruće, ono što osjećate je prijenos toplinske energije iz nečega što je vruće na hladno.
Disciplina prijenosa topline povezana je samo s dvije stvari: temperaturom i toplinskim tokom. Temperatura je količina raspoložive toplotne energije, dok je toplotni tok kretanje toplinske energije iz mjesta u mjesto. Na mikroskopskoj skali, toplotna energija je povezana sa kinetičkom energijom molekula. Što je viša temperatura materijala, to je veće termičko miješanje njegovih sastavnih molekula.
Šta je toplinska provodljivost? Sa stanovišta fizike toplotna provodljivost - to je molekularni prijenos topline između direktno dodirujućih tijela ili čestica jednog tijela s različitim temperaturama, pri čemu se mijenja energija kretanja strukturnih čestica (molekula, atoma, slobodnih elektrona).
Možeš reći lakše toplotna provodljivost - je sposobnost materijala da provodi toplinu. Ako unutar tijela postoji temperaturna razlika, onda toplinska energija ide od njenog toplijeg dijela do hladnijeg. Prenos toplote se dešava zbog prenosa energije u sudaru molekula supstance. To se dešava dok temperatura u telu ne postane ista. Takav proces se može pojaviti u čvrstim, tečnim i gasovitim supstancama.
U praksi, na primjer, u konstrukciji za vrijeme toplinske izolacije zgrada, smatra se još jedan aspekt toplinske provodljivosti koji je povezan s prijenosom toplinske energije. Kao primjer, uzmite “apstraktnu kuću”. U „apstraktnoj kući“ nalazi se grejač koji održava konstantnu temperaturu u kući, recimo, 25 ° C. Vani je i temperatura konstantna, na primer, 0 ° C. Jasno je da ako ugasite grejač, onda će nakon nekog vremena u kući biti i 0 ° C. Sva toplota (toplotna energija) kroz zidove će izaći van.
Da bi se temperatura u kući održavala na 25 ° C, grijač mora stalno raditi. Grijač stalno stvara toplinu, koja stalno prolazi kroz zidove do ulice.
Koeficijent toplinske provodljivosti.
Količina toplote koja prolazi kroz zidove (i znanstveno - intenzitet prijenosa topline uslijed toplinske provodljivosti) ovisi o temperaturnoj razlici (u kući i izvan nje), o površini zidova i toplinskoj provodljivosti materijala iz kojeg se ovi zidovi izrađuju.
Za kvantifikaciju toplotne provodljivosti postoji toplotna provodljivost materijala. Ovaj koeficijent odražava svojstvo tvari da provodi toplinsku energiju. Što je veća toplotna provodljivost materijala, to bolje prolazi toplotu. Ako ćemo zagrijati kuću, onda moramo odabrati materijale sa malom vrijednošću ovog koeficijenta. Što je manja, to bolje. Sada kao materijali za izolaciju zgrada najčešće se koriste izolatori i različiti tipovi. Sticanje popularnosti novi materijal sa poboljšanim kvalitetima toplinske izolacije.
Koeficijent toplotne provodljivosti materijala označen je slovom ? (Grčka mala lambda) i izražava se u W / (m2 * K). To znači da ako uzmemo zid od opeke, toplotne provodljivosti od 0,67 W / (m2 * K), 1 metar debljine i 1 m2 površine, onda sa temperaturnom razlikom od 1 stepen, 0.67 vati toplote će proći kroz zid energije. Ako je temperaturna razlika 10 stepeni, tada će proći 6,7 vati. A ako se na takvoj temperaturnoj razlici zid napravi 10 cm, gubitak topline će biti 67 vati. Više informacija o načinu izračunavanja gubitka topline zgrada može se naći.
Treba napomenuti da su vrijednosti koeficijenta toplinske provodljivosti materijala naznačene za materijal debljine 1 metar. Da bi se odredila toplotna provodljivost materijala za bilo koju drugu debljinu, neophodno je podijeliti koeficijent toplinske provodljivosti sa željenom debljinom, izraženom u metrima.
Koncept "toplinske otpornosti materijala" često se koristi u građevinskim propisima i proračunu. To je recipročna toplotna provodljivost. Ako je, na primjer, toplotna provodljivost pjene debljine 10 cm 0,37 W / (m2 * K), tada će njen toplinski otpor biti 1 / 0,37 W / (m2 * K) = 2,7 (m2 * K) / W.
Donja tabela pokazuje vrijednosti toplotne provodljivosti za neke materijale koji se koriste u građevinarstvu.
| Materijal | Coeff. toplo W / (m2 * K) |
| Alabaster ploče | 0,470 |
| Aluminijum | 230,0 |
| Azbest (škriljevac) | 0,350 |
| Vlaknasti azbest | 0,150 |
| Azbest cement | 1,760 |
| Azbestne cementne ploče | 0,350 |
| Asphalt | 0,720 |
| Asfaltni pod | 0,800 |
| Bakelite | 0,230 |
| Beton na kamenim ruševinama | 1,300 |
| Beton u pesku | 0,700 |
| Beton porozan | 1,400 |
| Čvrsti beton | 1,750 |
| Termoizolacioni beton | 0,180 |
| Bitumen | 0,470 |
| Papir | 0,140 |
| Laka mineralna vuna | 0,045 |
| Teška mineralna vuna | 0,055 |
| Pamučna vuna | 0,055 |
| Vermiculite Sheets | 0,100 |
| Wool Felt | 0,045 |
| Gipsana zgrada | 0,350 |
| Alumina | 2,330 |
| Šljunak (punilo) | 0,930 |
| Granit, bazalt | 3,500 |
| 10% vode | 1,750 |
| 20% vode | 2,100 |
| Sandy ground | 1,160 |
| Suva zemlja | 0,400 |
| Soil tamped | 1,050 |
| Tar | 0,300 |
| Drvene daske | 0,150 |
| Drvo - Šperploča | 0,150 |
| Tvrdo drvo | 0,200 |
| Iverica od iverice | 0,200 |
| Duralumin | 160,0 |
| Armirani beton | 1,700 |
| Wood ash | 0,150 |
| Vapnenac | 1,700 |
| Vapno-pješčani mort | 0,870 |
| Lijevanje (pjenasta smola) \\ t | 0,038 |
| Stone | 1,400 |
| Višeslojni građevinski karton | 0,130 |
| Penjena guma | 0,030 |
| Prirodna guma | 0,042 |
| Fluorirana guma | 0,055 |
| Claydite | 0,200 |
| Silikatna cigla | 0,150 |
| Šuplja cigla | 0,440 |
| Silikatna cigla | 0,810 |
| Solid brick | 0,670 |
| Cigla od šljake | 0,580 |
| Silikatne ploče | 0,070 |
| Brass | 110,0 |
| Led 0 ° C | 2,210 |
| Led -20 ° C | 2,440 |
| Lipa, breza, javor, hrast (15% vlage) | 0,150 |
| Bakar | 380,0 |
| Mipora | 0,085 |
| Piljevina - zatrpavanje | 0,095 |
| Suva drvna piljevina | 0,065 |
| PVC | 0,190 |
| Foam concrete | 0,300 |
| Pjena od PS-1 | 0,037 |
| Pjena od PS-4 | 0,040 |
| Pjenasti PVC-1 | 0,050 |
| Polyfoam rezopen FRP | 0,045 |
| Ekspandirani polistiren PS-B | 0,040 |
| Ekspandirani polistiren PS-BS | 0,040 |
| Polyurethane Sheets | 0,035 |
| Poliuretanski paneli | 0,025 |
| Lightweight foamglass | 0,060 |
| Teško pjenasto staklo | 0,080 |
| Pergamin | 0,170 |
| Perlite | 0,050 |
| Perlite Cement Slabs | 0,080 |
| Pesak 0% vlage | 0,330 |
| Pesak 10% vlage | 0,970 |
| Pijesak 20% vlažnosti | 1,330 |
| Pješčar je izgorio | 1,500 |
| Facing tile | 1,050 |
| Termoizolacioni crijep PMTB-2 | 0,036 |
| Polistiren | 0,082 |
| Foam rubber | 0,040 |
| Portland cementni malter | 0,470 |
| Corkboard | 0,043 |
| Lagani pluteni listovi | 0,035 |
| Cork sheet heavy | 0,050 |
| Rubber | 0,150 |
| Ruberoid | 0,170 |
| Slate | 2,100 |
| Snow | 1,500 |
| Bor, jela, jela (450 ... 550 kg / m3, 15% vlažnost) | 0,150 |
| Smole smole (600 ... 750 kg / kubni metar, 15% vlage) | 0,230 |
| Steel | 52,0 |
| Glass | 1,150 |
| Staklena vuna | 0,050 |
| Fiberglass | 0,036 |
| Staklena vlakna | 0,300 |
| Strugotina - punjenje | 0,120 |
| Teflon | 0,250 |
| Pokrivanje krovova | 0,230 |
| Cementne ploče | 1,920 |
| Cementni pijesak | 1,200 |
| Cast iron | 56,0 |
| Šljaka granulirana | 0,150 |
| Kotao na šljaku | 0,290 |
| Šljaki beton | 0,600 |
| Suhi gips | 0,210 |
| Cementni malter | 0,900 |
| Ebonit | 0,160 |
