Вещества с хорошей теплопроводностью и плохой: Какие вещества обладают хорошей теплопроводностью ? 1. Вода 2. Латунь 3. Железо 4. Шерсть Объясните пожалуйста *^*…

Виды теплопередачи — Тепловые процессы

Физический словарик

Инфра… (от лат. infra) — приставка, указывающая на более низкий уровень чего-либо.

Конвекция (от лат. convectio — привоз, принесение, доставка) — перенос теплоты движущейся средой.

Интересный факт (Я. И. Перельман)

Женщины утверждают, что вуаль греет, что без нее лицо зябнет. При взгляде на легкую ткань вуали, нередко с довольно крупными ячейками, не очень веришь этому утверждению.

Но как бы крупны ни были ячейки вуали, воздух через такую ткань проходит все же с некоторым замедлением. Тот слой воздуха, который непосредственно прилегает к лицу и, нагревшись, служит теплой воздушной маской, удерживается вуалью и не так быстро сдувается ветром, как при отсутствии ее. Поэтому нет основания не верить женщинам, что при небольшом морозе и слабом ветре лицо во время ходьбы зябнет в вуали меньше, чем без нее.

Задачи на перевод единиц измерения в СИ

54,5 кДж = 54 500 Дж

425,8 см = 4,258 м

7,8 МДж = 7 800 000 Дж

360 км/ч = 100 м/с

220 г = 0,22 кг

3,2 т = 3 200 кг

6,72 г/см³ = 6 720 кг/м³

4,5 кН = 4 500 Н

210 км = 210 000 м

Качественные задачи и вопросы

1. Зачем кусты роз на зиму укрывают опилками? (Опилки являются плохим проводником тепла. Розы укрывают опилками, чтобы они не замерзли.)

2. Почему шерстяная одежда лучше предохраняет от холода, чем синтетическая? (Между шерстинками находится воздух, который плохо проводит тепло.)

3. Почему баки для хранения горюче-смазочных материалов красят серебристой или белой краской, а не черной? (Черный цвет поглощает практически все солнечное излучение, поэтому тела, окрашенные черной краской, быстро нагреваются. Белый цвет большую часть излучения отражает, поэтому тела, окрашенные в белый цвет, нагреваются меньше, чем черные.)

4. Какая земля прогревается солнечными лучами быстрее: чернозем или песчаники? (Чернозем.)

5. Почему сосуд с жидкостью нагревают снизу? (При нагревании снизу конвективные потоки нагретой жидкости устремляются

вверх, а холодная жидкость — вниз. Таким образом жидкость нагревается практически равномерно.)

6. Зачем ручки паяльников, утюгов, сковородок, кастрюль делают из дерева или пластмассы? (Дерево и пластмасса обладают плохой теплопроводностью, поэтому при нагревании металлических предметов мы, держась за деревянную или пластмассовую ручку, не будем обжигать руки.

)

7. В какой одежде человек себя чувствует летом комфортнее: в темной или светлой? (В светлой.)

8. В летней душевой комнате бак для воды покрасили в черный цвет. Почему? (Черный цвет практически полностью поглощает солнечную энергию, и поэтому бак с водой будет нагреваться лучше.)

Задачи для любителей литературы

1. …Кругом курильницы златые

Подъемлют ароматный пар…

А. С. Пушкин.

Руслан и Людмила

Почему нар поднимается вверх? (Плотность теплого воздуха меньше, чем воздуха обычной температуры, и под действием архимедовой силы он поднимается вверх.)

2. «Когда, поздно вечером, умирало священное пламя камина, он (Мартын) кочергой скучивал мелкие, еще тлеющие остатки, накладывал сверху щепок, наваливал гору угля, раздувал огонь фукающими мехами или, занавесив пасть очага простым листом «Таймса», устраивал тягу…» (В. В. Набоков. Подвиг).

А для чего необходима тяга? (Вез притока кислорода процесс горения неосуществим, поэтому Мартын использовал естественный приток воздуха, для чего создавал тягу в трубе камина или подавал воздух, используя мехи — вынужденный приток воздуха.

)

3. «Затем, когда гул и бушевание огня усиливались, на газетном листе появлялось рыжее, темнеющее пятно и вдруг прорывалось, вспыхивал весь лист, тяга мгновенно его всасывала, он улетал в трубу…» (В. В. Набоков. Подвиг).

Почему пепел от газетного листа улетал в трубу, а не падал на дрова, горевшие в камине? (Горячий воздух поднимается вверх, поэтому и пепел, в потоке этого воздуха, устремился вверх.)

4. «Педро посмотрел вниз и увидел, что лодки, оставленные на ночь на воде, отвязаны. Ночной бриз отнес их довольно далеко в открытый океан.

Теперь утренним бризом их медленно несло к берегу. Весла шлюпок, разбросанные по воде, плавали по заливу…» (А. Р. Беляев. Человек Амфибия).

Каковы причины вечернего и утреннего бризов? (Вода нагревается медленнее, чем суша, по и медленнее остывает.)

По пословицам и поговоркам

5. Снег — одеяло для пшеницы: чем толще, тем лучше ей спится.

Каков физический смысл этой китайской пословицы? Почему, когда на полях много снега, посевы не вымерзают? (Снег обладает очень плохой теплопроводностью, так как между снежинками находится воздух, который является плохим проводником тепла. Поэтому снег можно сравнить с одеялом, которое не дает холоду подобраться к зерну.)

6. Дым столбом — к морозу.

А почему дым столбом? (В безветренную погоду легкий теплый воздух устремляется вверх, не испытывая боковых воздействий атмосферного воздуха.)

По загадкам

7. Свет пропускает,

А тепло не выпускает. (Стекло.)

Какое излучение поглощается стеклом, а какое пропускается? (Стекло поглощает ультрафиолетовое излучение, а пропускает тепловое (инфракрасное).)

8. Два арапа — родные братья,

Ростом по колено,

Везде с нами гуляют,

От мороза защищают. (Сапоги.)

Какие сапоги защищают от мороза лучше: тесные или просторные? (Просторные: так как воздух плохо проводит тепло, он является еще одной прослойкой в сапоге, которая задерживает тепло.)

9. Зимой нет теплее,

Летом нет холоднее. (Погреб.)

Почему? (Холодный воздух опускается вниз, поэтому летом в погребе прохладно. Зимой погреб утепляют, а, как известно, воздух — плохой проводник тепла, следовательно, тепло в погребе сохраняется.

)

10. Под окошком гармонь

Горяча, как огонь. (.Батарея отопления.)

Почему батареи устанавливают именно под окнами? (Нагретый ими воздух создает в помещении тепловую завесу и, перемещаясь вследствие конвекции по комнате, практически равномерно обогревает ее.)

Задачи для любителей биологии

1. Лохматая шубка позволяет шмелям собирать нектар и пыльцу даже в Заполярье. Под такой одежкой тело шмеля при усиленной работе мышц нагревается до 40 °С. И чем севернее живет шмель, тем он крупнее и лохматее. В тропиках шмелей нет — перегреваются.

Почему шубка спасает шмелей от замерзания? (Шубка шмеля плохо проводит тепло, так как между ворсинками находится воздух, у которого теплопроводность мала.)

2. Как только устанавливаются холода, пчелы скучиваются на сотах и образуют плотный шар. Прижавшись друг к дружке, они всю зиму поддерживают температуру около 12 °С. Таким образом пчелы сами себя греют. А вот вентиляция им необходима, ведь в противном случае вся влага, выдыхаемая пчелами, оседает внутри улья в виде инея.

Почему пчелам удается согревать себя зимой? (Между пчелами остается воздух, который плохо проводит тепло и предохраняет от вымерзания.)

3. Теплоизоляция тела летящей птицы обеспечивается прослойкой неподвижного воздуха над поверхностью кожи (пограничный слой), а затем кожным и подкожным жиром. Перья, мех и одежда сохраняют пограничный слой воздуха. Степень достигаемой при этом теплоизоляции зависит от толщины воздушной прослойки.

Почему воздух служит теплоизоляцией? (Воздух является плохим проводником тепла и предохраняет кожу от перегрева и переохлаждения.)

Физические эксперименты

1. Исследование теплопроводности металлических образцов.

Приборы и материалы: спиртовка; 30-сантиметровые куски стальной, медной, алюминиевой, нихромовой проволоки; пластилин; гвоздики; штатив; часы.

Задание: закрепите проволоку горизонтально одним концом в штативе; на расстоянии 5 см от другого конца и через 5 см один от другого подвесьте к ней (на пластилине) четыре гвоздика. Нагревая проволоку со свободного конца, наблюдайте за падением гвоздиков. Сделайте вывод.

Проволока	Время до падения гвоздиков, с
	1 -го — 5 см	2-го — 10 см	3-го — 15 см	4-го — 20 см
Медная	20	50	75	110
Алюминиевая	65	140	200	240
Нихромовая	35	70	100	125
Стальная	40	85	130	180

Вывод: для осуществления теплопередачи нужно время, зависящее от свойств материала и расстояния между данной точкой и источником тепла.

2. Исследование конвекции в воде.

Приборы и материалы: прозрачный сосуд с водой, спиртовка, раствор марганца, стеклянная трубка.

Задание: укрепите сосуд над спиртовкой. Добавляйте понемногу раствор марганца, используя стеклянную трубку; наблюдайте движение жидкости при нагревании. Сделайте вывод.

Номер опыта	1	2
Схематический чертеж

Вывод: с ростом температуры скорость конвекции растет.

Домашние эксперименты (Я. И. Перельман)

1. Возьмите воздушный шарик и привяжите к нему небольшой груз, чтобы он не упирался в потолок. Поднесите его к печке или батарее и пронаблюдайте за движением шарика по комнате. Объясните это движение. (Шарик движется вверх под действием потока теплого воздуха. )

2. Вырежьте из бумажного круга радиусом 20-30 см змейку и, подвязав ее за конец к веревочке, аккуратно поднесите к нагретому Предмету. Объясните вращение змейки. (Змейка вращается в потоке восходящего теплого воздуха.)

3. Сделайте из бумаги коробочку. Аккуратно налейте в нее воды и поднесите к горелке, через некоторое время вода в коробочке закипит. Объясните, почему не загорелась коробочка. (Бумага коробки отдает полученное тепло и не успевает нагреваться от температуры возгорания.)

Проверка знаний и умений.

Индивидуальные карточки-задания

1	2
1. На каких способах теплопередачи основано отопление? (На теплопроводности и конвекции.) 2. Почему двойные рамы лучше предохраняют от холода, чем одинарные? (Воздух между рамами плохо проводит тепло.) 3. Какие из веществ: бумага, солома, серебро, чугун — имеют наибольшую теплопроводность? (Серебро, чугун. ) 4. Какие из веществ: бумага, вата, железо, медь — имеют наименьшую теплопроводность? (Бумага, вата) 5. В какой цвет окрашивают наружные поверхности самолетов, искусственных спутников Земли, воздушных шаров, чтобы избежать перегрева? (Серебристый, белый.)	1. Какие способы теплопередачи отвечают за нагревание воды в кастрюле? (Тетопроводность и конвекция.) 2. Чтобы деревья зимой не вымерзли, приствольные круги посыпают соломой, опилками, торфом. Для чего? (Опилки, торф, солома являются плохими проводниками тепла.) 3. Какие из веществ: мех, свинец, алюминий, воздух — обладают хорошей теплопроводностью? (Свинец, алюминий.) 4. Какие вещества обладают плохой теплопроводностью: медь, кислород, метан, цинк? (Кислород, метан.) 5. В каких телах теплопередача происходит главным образом теплопроводностью? (В металлах.)
3	4
1. Благодаря какому способу теплопередачи можно греться у костра, печки? (Благодаря излучению.) 2. При одной и той же температуре металлические предметы на ощупь кажутся холоднее других. Почему? (Они являются хорошими проводниками тепла.) 3. Какие из веществ: вода, хлопок, латунь, алюминий — обладают хорошей теплопроводностью? (Латунь, алюминий.) 4. Какие из веществ: ватин, древесина, платина, алюминий — обладают плохой теплопроводностью? (Ватин, древесина.) 5. Можно ли предсказать направление ветра на берегу моря в жаркий летний день? (Да, ветер будет дуть с моря на сушу.)	1. Благодаря какому способу теплопередачи надеваются нижние слои атмосферы? (Благодаря конвекции.) 2. Почему ручку у кочерги делают деревянной? (Дерево плохо проводит тетю, поэтому при работе с кочергой человек не будет обжигать руки.) 3. Какие из веществ: кирпич, олово, пробка, сталь — обладают хорошей теплопроводностью? (Олово, сталь. ) 4. Какие из веществ: пробка, кирпич, олово, сталь — обладают плохой теплопроводностью? (Пробка, кирпич.) 5. В каких телах теплопередача может происходить излучением? (Во всех телах.)

Самостоятельная работа по физике 8 класс по теме «Виды теплопередачи»

Т-1. Виды теплопередачи

Вариант 1

1. На каком способе теплопередачи основано водяное отопление?

1. Теплопроводности. 2. Конвекции. 3. Излучении

2. Двойные рамы предохраняют от холода, потому что воздух, находящийся между ними, обладает … теплопроводностью.

1. Хорошей 2. Плохой

3. Какие вещества имеют наибольшую теплопроводность?

1. Бумага. 2. Солома. 3. Серебро. 4. Чугун

4. Какие вещества имеют наименьшую теплопроводность?

1. Бумага. 2. Солома. 3. Серебро. 4. Чугун

5. В какой цвет окрашивают наружные поверхности самолетов, воздушных шаров, чтобы избежать их перегрева?

1. В светлый, серебристый цвет. 2. В темный цвет.

Т-1. Виды теплопередачи

Вариант 2

1. Изменится ли температура тела, если оно больше поглощает энергии излучения, чем испускает?

1. Тело нагревается. 2. Тело охлаждается.

3. Температура тела не изменяется.

2. Каким способом теплопередачи происходит нагревание воды в кастрюле на газовой плите?

1. Теплопроводностью 2. Конвекцией 3.Излучением

3. Чтобы плодовые деревья не вымерзли, их приствольные круги на зиму покрывают опилками. Опилки обладают … теплопроводностью.

1. Хорошей 2. Плохой

4. Какие вещества обладают хорошей теплопроводностью?

1. Воздух. 2. Мех 3. Алюминий. 4. Свинец

5. Какие вещества обладают плохой теплопроводностью?

1. Воздух. 2. Мех. 3. Алюминий. 4. Свинец

Т-1. Виды теплопередачи

Вариант 3

1. В каком из перечисленных тел теплопередача происходит главным образом путем теплопроводности?

1. Воздух. 2. Кирпич. 3. Вода.

2. Одна колба покрыта копотью другая, побелена известью. Они наполнены горячей водой одинаковой температуры. В какой колбе быстрее остынет вода?

1. В побеленной колбе. 2. В закопченной колбе.

3. В обеих колбах температура воды будет понижаться одинаково.

3. Благодаря какому способу теплопередачи можно нагреться у костра?

1. Теплопроводности. 2. Конвекции. 3. Излучению.

4. При одной и той же температуре металлические предметы на ощупь кажутся холоднее других. Это объясняется тем, что металлы обладают … теплопроводностью.

1. Хорошей. 2. Плохой

5. Какие вещества обладают хорошей теплопроводностью?

1. Вода. 2. Латунь. 3. Железо. 4. Шерсть

Т-1. Виды теплопередачи

Вариант 4

1. Какие вещества обладают плохой теплопроводностью?

1. Вода. 2. Латунь. 3. Железо. 4. Шерсть

2. Каким способом возможна теплопередача между телами, разделенными безвоздушным пространством?

1. Теплопроводностью. 2. Конвекцией. 3. Излучением.

3. Изменяется ли температура тела, если оно больше испускает энергии излучением, чем поглощает её?

1. Тело нагревается. 2. Тело охлаждается.

3. Температура тела не изменяется

4. В каком чайнике быстрее остынет вода: в чистом белом или в закопченном?

1. Одинаково. 2. Быстрее в закопченном.

3. Быстрее в чистом белом.

5. В каких телах теплопередача может происходить путем конвекции?

1. В воде. 2. В песке. 3. В воздухе

1. 1). 2 II. 1). 1 III. 1). 2 IV. 1). 1,4

2). 2 2). 2 2). 2 2). 3

3). 3,4 3). 1 3). 3 3). 2

4). 1,2 4). 3,4 4). 1 4). 2

5). 1 5). 1,2 5). 2,3 5). 1,3

Теплопроводность. Коэффициент теплопроводности — презентация онлайн

1. Теплопроводность

Приготовила: Бокова Яна
8-А класс

2. Что такое теплопроводность ?

Теплопроводность – вид теплопередачи,
при котором энергия передается от одного
тела к другому при соприкосновении или от
одной его части к другой.
Теплопроводность — вид теплообмена,
при котором происходит передача
внутренней энергии от частиц более
нагретой части тела к частицам менее
нагретой части.
При теплопроводности не происходит
переноса вещества от одного конца тела
к другому
Теплопроводность у различных
веществ — различна
Лучшими проводниками тепла
являются металлы
Теплопроводность жидкости невелика
(за исключением ртути и
расплавленных металлов)
Хуже всего проводят тепло газы.
Ваккум не обладает
теплопроводностью ( безвоздушное
пространство).
Плохой теплопроводностью обладают войлок, пористый
кирпич шерсть, пух, мех (обусловленная наличием между их
волокнами воздуха), поэтому эти материалы, наряду с
древесиной, широко используются в жилищном строительстве.
Снег, особенно рыхлый, обладает очень плохой
теплопроводностью. Этим объясняется то, что сравнительно
тонкий слой снега предохраняет озимые посевы от вымерзания.
Тонкий слой воздуха между оконными стеклами предохраняет
наше жилище от холода так хорошо, как и кирпичная стена. Это
говорит о том, что воздух обладает плохой теплопроводностью.
У жидкостей и газов теплопроводность очень мала, но и а газах
и в жидкостях может передаваться тепло.

9. Коэффициент теплопроводности

Показателем теплопроводности является коэффициент
теплопроводности λ. Коэффициент теплопроводности зависит от
природы материала, его строения, пористости и влажности.
Материал кристаллического строения обычно
более теплопроводен по сравнению с материалом аморфного
строения. Коэффициент теплопроводности слоистых (слоистые
пластики) и волокнистых (древесина) материалов существенно
зависит от направления теплового потока по отношению к слоям
или волокнам.
Коэффициент снижается с уменьшением средней плотности
однородных материалов, причем наименьшую теплопроводность
имеют материалы с развитой пористостью и небольшой
влажностью. При увлажнений материала теплопроводность его
увеличивается, так как коэффициент теплопроводности воды
примерно в 25 раз больше, чем воздуха.

10. Коэффициенты теплопроводности различных веществ и материалов

Материал
Теплопроводность,Вт/(м·K), при 20°С
Алмаз
1001—2600
Алюминий
202—236
Аргон (240-273 K, 100 кПа)
0,015
Аргон (273-320 K, 100 кПа)
0,017
Базальт
1,3
Вакуум (абсолютный)
0 (строго)
Вода при нормальных условиях
0,6
Воздух (300 K, 100 кПа)
0,022
Гранит
2,4
Графит
100—354
Древесина
0,15
Железо
92
Золото
320
Кварц
8
Кирпич строительный
0,2—0,7
Кремний
150
Медь
401
Нефтяные масла
0,12
Нитрид алюминия
200
Нитрид бора
180
Оксид бериллия
370
Оксид цинка
54
Олово
67
Пенобетон
0,05—0,3
Пенополистирол (горючесть Г1)
0,038-0,052
Платина
70
Свежий снег
0,10—0,15
Свинец
35,3
Серебро
430
Сталь нелегированная
47-58
Сталь нержавеющая (аустенитная) [6]
15
Стекло
1-1,15
Хром
107

14.

Теплопроводности в быту Утюг. Утюгом можно гладить вещи, потому что его
подошва обладает хорошей теплопроводностью и
разглаживает
Чайник. Благодаря хорошей
теплопроводностью дна вода в нем быстро
нагревается.
Кухонные прихватки. Шерстяные прихватки
надежнее тканевых так как они толще. Их
теплопроводность – высока. В них можно брать
более горячие предметы. В тканевых
прихватках можно брать менее горячие
предметы так как их теплопроводность меньше.
Холодильник. Имеет герметичный корпус хорошей
теплоизоляцией, которая обеспечивается плохой
теплопроводностью материалов прослойки стенок и их
внутренней пластмассовой поверхностью.

18. Теплопроводность в технике

Теплопроводность используется при:
•Нагревание материалов в
технологических процессах
•Охлаждение печей, камер сгорания,
двигатель, механических деталей и т .п.
Посредством теплопроводности
происходит передача теплоты через
стенку дома в зимнее время.

21. Теплопроводность в природе

Снег предохраняет озимые посевы от
вымерзания.
Мех животного из-за плохой
теплопроводности предохраняет его от
охлаждения зимой и перегревание
летом.

23. Актуальность проблемы

В наше время разрабатываются новые
материалы. Знания о теплопроводности
различных веществ позволяет
не только широко использовать их, но и
предотвращать их вредное воздействие в
быту, технике и природе.

24. Выводы:

…У различных веществ различная
теплопроводность
…Большой теплопроводностью обладают
твердые тела(металлы),меньшей жидкости и
плохой газы.
…Теплопроводность различных веществ мы
можем использовать в быту, технике и природе.
Надеюсь вам понравилась
презентация

Теплопроводность конвекция излучение

Критерии оценивания

Учащиеся смогут: ü  объяснить, как происходить передача энергии в твердых телах, жидкостях и газах; ü  описать какие вещества имеют наибольшую и наименьшую теплопроводность; ü  отличить естественную конвекцию от вынужденной; ü  проанализировать почему конвекция невозможна в твердых телах; ü  установить, какие тела лучше, а какие хуже поглощают энергию.

Языковые цели

Лексика и терминология, специфичная для предмета: Теплопередача (теплообмен), теплопроводность, конвекция, конвективный поток, излучение, поглощение, отражение, теплоприемник,  теплоизолятор. Полезные выражения для диалогов и письма: В жидкостях и газах теплопередача осуществляется … Тело излучает энергию тем интенсивнее, чем … его … Когда тепло перемещается от … нагретых участков тела к … нагретым в результате … … … называется …. Особенность теплопроводности в том, что само вещество … … Плотность … воздуха или жидкости …, чем у …, поэтому нагрев происходит … При конвекции происходит перенос … Перенос энергии в виде электромагнитных … называется ….

5-7 мин                 7-9 мин             9-24 мин       25-30 мин                                                                                         30-37 мин

Вызов. На рисунках изображены пары тел с разной температурой. Покажите стрелками направление теплопередачи в каждом случае. Почему вы так считаете? Целеполагание. Совместно с учащимися определяются цели урока: сравнивать различные виды теплопередачи. Изучение новой темы будет осуществлять через чтение параграфов в учебнике и заполнение таблицы Вид теплопередачи Механизм передачи тепла Определение Среды, перенос вещества Особенности теплопро- водность         конвекция         излучение           Проверить работу учащихся (заполнение таблицы) и предоставить обратную связь. Примеры теплопроводности: 1. Снег — пористое, рыхлое вещество, в нем содержится воздух. Поэтому снег обладает плохой теплопроводностью и хорошо защищает землю, озимые посевы, плодовые деревья от вымерзания. 2. Кухонные прихватки сшиты из материала, который обладает плохой теплопроводностью. Ручки чайников, кастрюль делают из  материалов обладающих плохой теплопроводностью. Все это защищает руки от ожогов, при прикосновении к горячим предметам. 3. Вещества с хорошей  теплопроводностью (металлы) используют для быстрого нагревания тел или деталей. Примеры конвекции:  1) холодные и теплые морские и океанические течения,  2) в атмосфере, вертикальные перемещения воздуха приводят к образованию облаков; 3) охлаждение или нагревание жидкостей и газов в различных технических устройствах, например в холодильниках и др., обеспечивается  водяное  охлаждение  двигателей   внутреннего  сгорания. Примеры использования излучения тел:  поверхности  ракет, дирижаблей, воздушных шаров, спутников, самолётов, окрашивают серебристой краской, чтобы они не нагревались Солнцем. Если наоборот надо использовать солнечную энергию, то части приборов окрашивают в темный цвет.  Люди зимой носят темные одежды (черного, синего, коричного цвета) в них теплее, а летом светлые (бежевые, белые цвета). Грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый, потому что тела с темной поверхностью лучше поглощают солнечное излучение и быстрее нагреваются.   Закрепление материала Менее способные учащиеся выполняют следующие задания: 1. Рядом с рисунками напишите, в каких случаях изображена естественная (свободная) конвекция, а каких – вынужденная. Ответ: Нагревание жидкости в кастрюле или воздуха в комнате – это примеры естественной конвекции. Вынужденная  конвекция наблюдается, если жидкость перемешивать ложкой, насосом или вентилятором. 2. В таблице приведены описания наблюдений, связанных с использованием на практике различных материалов. В каждом случае сделайте вывод, какой теплопроводностью обладает материал: хорошей или плохой.   Материал Наблюдение Вывод Дерево Палку, опущенную в костер, можно долго держать за другой конец.   Металл Если один конец длинной спицы поместить над зажженной горелкой, то другой конец спицы через несколько минут станет горячим.   Вата В Средней Азии, где температура в тени часто превышает +40 0С, люди хорошо себя чувствуют в стеганных ватных халатах.   Олений мех Обувь и одежда из плотного оленьего меха спасает народы Севера от зимней стужи, когда температура воздуха часто опускается ниже -45 0С.     Более способные учащиеся отвечают на качественные вопросы:

http://www.myshared.ru/slide/572514/             http://xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/612343/                                               http://rabochaya-tetrad-uchebnik. com/fizika/fizika_8_klass_rabochaya_tetradj_peryshkina_-_hannanova/index.html                                                 Слайды 9-14

Дифференциация может быть выражена в подборе заданий, в ожидаемом результате от конкретного ученика, в оказании индивидуальной поддержки учащемуся, в подборе учебного материала и ресурсов с учетом индивидуальных способностей учащихся (Теория множественного интеллекта по Гарднеру). Дифференциация может быть использована на любом этапе урока с учетом рационального использования времени.

Используйте данный раздел для записи методов, которые Вы будете использовать для оценивания того, чему учащиеся научились во время урока.

Здоровьесберегающие технологии. Используемые физминутки и активные виды деятельности. Пункты, применяемые из Правил техники безопасности на данном уроке.

Эксперимент подтверждающий малую теплопроводность бумаги. Исследовательская работа «теплопроводность»

Вариант 1. Оборудование: Пробирка с водой и спиртовка.

Для демонстрации плохой теплопроводности жидкости в пробирку на ¾ объема наливают воды. Держа пробирку в руках под небольшим углом над пламенем спиртовки, нагревают воду у открытого конца (рис. 130). Показывают, что вода здесь быстро закипает, однако внизу большого нагрева не ощущается.

Рис. 130 Рис. 2.105 Рис. 131

Опыт 4. Теплопроводность газов

Вариант 1 . Оборудование: две пробирки, две пробки, два стержня, два шарика, спиртовка, штатив, подвес.

Плохую теплопроводность воздуха демонстрируют с помощью двух одинаковых пробирок, закрытых пробками, через которые пропущены короткие стержни. К концам стержней прикрепляют пластилином или парафином стальные шарики (рис. 131). Про­бирки над спиртовкой располагают так, чтобы в одной из них про­исходила конвекция, а в другой теплопроводность воздуха. Замечают, что в одной пробирке ша­рик быстро отпадает от стержня.

Вариант 2. См. рис. 2.105

Опыт 5. Конвекция жидкостей

Вариант 1. Оборудование: прибор для демонстрации конвекции жидкости, марганцовокислый калий, спиртовка, штатив.

Прибор, представляющий собой замкнутую стеклянную трубку (рис. 132), укрепляют в лапке штатива. (Лучше подвесить, чем зажимать трубку в нижней части, ибо в последнем случае больше вероятности разрушить стекло.) Через верхнее отверстие любого колена трубку наполняют водой так, чтобы по всему замкнутому пути внутри трубки не было пузырьков воздуха.

При выполнении опыта в ложечку с сеткой помещают кристаллики марганцовокислого калия и oпускают ее в колено (можно одновременно опустить две ложечки с кристалликами марганцовокислого калия в оба колена). Затем к нижней части этого колена подносят спиртовку и наблюдают конвекцию.

Рис. 132 Рис. 133

Опыт 6. Конвекция газов

Вариант 1. Оборудование: спиртовка, спички, бумажная змейка, металлическое острие.

Для демонстрации конвекции газа изготовляют бумажную змейку, которая вращается в потоке восходящего горячего воздуха, идущего от спиртовки или электроплитки (рис. 133). (При установке змейки на острие нельзя прокалывать бумагу.)

Опыт 7. Нагревание излучением

Вариант 1. Оборудование: теплоприемник, манометр открытый демонстрацион­ный, настольная лампа (или электроплитка).

Теплоприемник, соединенный трубкой с демонстрационным мано­метром (см. рис. 123), укрепляют в штативе напротив излучателя. В качестве излучающего тела можно взять электроплитку, сосуд с горячей водой и пр. К нему сбоку подносят теплоприемник темной стороной и наблюдают за показаниями манометра в тече­ние 1-2 мин.

Затем поворачивают теплоприемник блестящей по­верхностью к лампе, расположенной на том же расстоянии от теплоприемника, и в течение того же времени следят за показанием манометра. Делают вывод.

Во второй серии опытов накал лампы (или расстояние до излучателя) уменьшают и вновь наб­людают изменение показаний манометра в прежних условиях. Делают вывод.

Вариант 2. См. Рис. 2.99; 2.101.

Вопрос. В каком случае изменение показаний жидкостного манометра

происходит быстрее, если теплопередатчик и теплоприемник обращены друг к другу блестящими поверхностями или если они об­ращены друг к другу зачерненными поверхностями?

Рис. 123 Рис. 2.101 Рис. 2.99

Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

• Участник: Шароглазова Ксения Сергеевна
• Руководитель: Печерская Светлана Юрьевна

Цель данной работы: изучение явления теплопроводности, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостями и газами.

Актуальность: В наше время разрабатываются новые материалы. Знания о теплопроводности различных веществ позволяет не только широко использовать их, но и предотвращать их вредное воздействие в быту, технике и природе.

Цель: изучение явления теплопроводности, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостями и газами.

Задачи:

• изучить теоретический материал по данному вопросу;
• исследовать теплопроводность твердых тел;
• исследовать теплопроводность жидкостей;
• исследовать теплопроводность газов;
• сделать выводы о полученных результатах.

Гипотеза: все вещества (твердые, жидкие и газообразные) имеют разную теплопроводность.

Оборудование: спиртовка, штатив, деревянная палочка, стеклянная палочка, медная проволока, пробирка с водой.

Элементы УМК к учебнику А.В.Перышкина: учебник «Физика. 8 класс» А.В.Перышкина

Внутренняя энергия, как и любой вид энергии, может быть передана от одних тел к другим. Внутренняя энергия может передаваться и от одной части тела к другой. Так, например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку. Явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте называется теплопроводностью.

Изучим это явление, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом.

Видео: https://cloud.mail.ru/public/JCFY/CFTcCeqhE

. Исследование теплопроводности твердых тел на примере деревянной палочки, стеклянной палочки и медного стержня

Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится.

Вывод: дерево обладает плохой теплопроводностью.

Поднесем к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой же конец останется холодным.

Вывод: стекло имеет плохую теплопроводность.

Если же мы будем нагревать в пламени конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках мы уже не сможем.

Вывод: металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь.

Рассмотрим передачу тепла от одной части твердого тела к другой на следующем опыте. Закрепим один конец толстой медной проволоки в штативе. К проволоке прикрепим воском несколько гвоздиков (рис. 6). При нагревании свободного конца проволоки в пламени спиртовки воск будет таять. Гвоздики начнут постепенно отваливаться. Сначала отпадут те, которые расположены ближе к пламени, затем по очереди все остальные.

Выясним, как происходит передача энергии по проволоке. Скорость колебательного движения частиц металла увеличивается в той части проволоки, которая ближе расположена к пламени. Поскольку частицы постоянно взаимодействуют друг с другом, то увеличивается скорость движения соседних частиц. Начинает повышаться температура следующей части проволоки и т. д. Следует помнить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества от одного конца тела к другому.

Опыт 2. Исследование теплопроводности жидкостей на примере воды

Рассмотрим теперь теплопроводность жидкостей. Возьмем пробирку с водой и станем нагревать ее верхнюю часть. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки за это время она только нагреется (рис. 7). Значит, у жидкостей теплопроводность невелика, за исключением ртути и расплавленных металлов. Это объясняется тем, что в жидкостях молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в твердых телах.

Вывод: теплопроводность жидкостей меньше теплопроводности металлов.

Опыт 3. Исследование теплопроводности газов

Исследуем теплопроводность газов.

Сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени спиртовки донышком вверх (рис. 8). Палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа еще больше, чем у жидкостей и твердых тел.

Вывод : теплопроводность у газов еще меньше, чем у жидкостей. Итак, теплопроводность у различных веществ различна.

Выводы и их обсуждение

Вывод: Проведенные опыты показывают, что теплопроводность у различных веществ различна. Наибольшей теплопроводность обладают металлы, у жидкостей теплопроводность невелика и самая малая теплопроводность у газов.

Используя §4 учебника физики для 8 класса, представим результаты в виде таблицы:

Объяснение явления теплопроводности с молекулярно-кинетической точки зрения: теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В металлах частицы расположены близко, они постоянно взаимодействуют друг с другом. Скорость колебательного движения в нагретой части металла увеличивается и быстро передается соседним частицам. Повышается температура следующей части проволоки. В жидкостях и газах молекулы расположены на больших расстояниях, чем в металлах. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.

Применение теплопроводности

Теплопроводность на кухне

Теплопроводность и ее регулировка важны в процессе приготовления пищи. Часто во время тепловой обработки продукта необходимо поддерживать высокую температуру, поэтому на кухне используют металлы (медь, алюминий…), так их теплопроводность и прочность выше, чем у других материалов. Из металла делают кастрюли, сковородки, противни, и другую посуду. Когда они соприкасаются с источником тепла, это тепло легко передается пище. Иногда бывает необходимо уменьшить теплопроводность — в этом случае используют кастрюли из материалов с более низкой теплопроводностью, или готовят способами, при которых пище передается меньшее количество тепла. Приготовление блюд на водяной бане — один из примеров уменьшения теплопроводности. Для посуды, предназначенной для приготовления пищи, не всегда используют материалы с высокой теплопроводностью. В духовом шкафу, например, часто используют керамическую посуду, теплопроводность которой намного ниже, чем у металлической посуды. Их самое главное преимущество — способность держать температуру. Хороший пример использования материалов с высокой теплопроводностью на кухне — плита. Например, конфорки электроплиты сделаны из металла, чтобы обеспечить хорошую передачу тепла от раскаленной спирали нагревательного элемента к кастрюле или сковородке. Люди используют материалы с низкой теплопроводностью между руками и посудой, чтобы не обжечься. Ручки многих кастрюль сделаны из пластмасс, а противни вынимают из духовки прихватками из ткани или пластмассы с низкой теплопроводностью.

Материалы с невысокой теплопроводностью также используют для поддержания температуры пищи неизменной. Так, например, чтобы утренний кофе или суп, который берут в путешествие или на обед на работу, оставался горячим, его наливают в термос, чашку или банку с хорошей теплоизоляцией. Чаще всего в них пища остается горячей (или холодной) благодаря тому, что между их стенками находится материал, плохо проводящий тепло. Это может быть пенопласт или воздух, который находится в закрытом пространстве между стенками сосуда. Он не дает теплу перейти в окружающую среду, пище — остыть, а рукам — получить ожог. Пенопласт используют также для стаканчиков и контейнеров для пищи навынос. В вакуумном сосуде Дьюара (известном как «термос», по названию торговой марки) между наружной и внутренней стенкой почти нет воздуха — это еще больше уменьшает теплопроводность.

Отопительная система

Задача любой системы отопления является эффективная передача энергии от теплоносителя (горячей воды) в помещение. Для этого используют специальные элементы системы отопления – радиаторы. Радиаторы предназначены для повышения теплопередачи накопившейся в системе тепловой энергии в помещение. Они представляют собой секционную или монолитную конструкцию, внутри которой циркулирует теплоноситель. Основные характеристики радиатора отопления: материал изготовления, тип конструкции, габаритные размеры (кол-во секций), теплоотдача. Чем выше этот показатель, тем меньше тепловых потерь будет при передаче энергии от теплоносителя в помещение. Лучший материал для изготовления радиаторов – это медь. Наиболее часто используют чугунные радиаторы; алюминиевые радиаторы; стальные радиаторы; биметаллические радиаторы.

Теплопроводность для тепла

Мы используем материалы с низкой теплопроводностью для поддержания постоянной температуры тела. Примеры таких материалов — шерсть, пух, и синтетическая шерсть. Кожа животных покрыта мехом, а птиц — пухом с низкой теплопроводностью, и мы заимствуем эти материалы у животных или создаем похожие на них синтетические ткани, и делаем из них одежду и обувь, которые защищают нас от холода. Кроме этого мы делаем одеяла, так как спать под ними удобнее, чем в одежде. Воздух имеет низкую теплопроводность, но проблема с холодным воздухом в том, что обычно он может свободно двигаться в любом направлении. Он вытесняет теплый воздух вокруг нас, и нам становится холодно. Если движение воздуха ограничить, например, заключив его между внешней и внутренней стенками сосуда, то он обеспечивает хорошую термоизоляцию. У снега и льда тоже низкая теплопроводность, поэтому люди, животные и растения используют их для теплоизоляции. В свежем не утрамбованном снеге внутри находится воздух, что еще больше уменьшает его теплопроводность, особенно потому, что теплопроводность воздуха ниже теплопроводности снега. Благодаря этим свойствам, ледяной и снежный покров защищает растения от замерзания. Животные роют ямки и целые пещеры для зимовья в снегу. Путешественники, переходящие через заснеженные районы, иногда роют подобные пещеры, чтобы в них переночевать. С древнейших времен люди строили убежища изо льда, а сейчас создают целые развлекательные центры и гостиницы. В них часто горит огонь, и люди спят в мехах и синтетических спальных мешках.

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности в организме людей и животных необходимо поддерживать определенную температуру в очень узких пределах. У крови и других жидкостей, а также у тканей разная теплопроводность и ее можно регулировать в зависимости от потребностей и окружающей температуры. Так, например, организм может изменить количество крови на участке тела или во всем организме с помощью расширения или сужения сосудов. Наше тело также может сгущать и разжижать кровь. При этом теплопроводность крови, а, следовательно, и части тела, где эта кровь течет, изменяется.

Теплолечение

Современные методы лечения теплом могут быть разделены на три большие группы: 1) контактное приложение нагретых сред; 2) светотепловое облучение и 3) использование теплоты, образующейся в тканях при прохождении высокочастотного электрического тока. Остановимся на использовании нагретых сред. Для теплолечения выбираются среды, позволяющие создать в них значительный запас теплоты. Эта теплота затем должна медленно и постепенно передаваться организму во все время процедуры. Для этого среда должна иметь, возможно, высокую теплоемкость и сравнительно низкие теплопроводность и конвекционную способности. Для теплолечения в основном применяют следующие среды: воздух, воду, торф, лечебные грязи и парафин.

Теплопроводность в бане

Многие любят отдыхать в саунах или банях, но сидеть там на скамейках из материала с высокой теплопроводностью — было бы невозможно. Требуется много времени, чтобы сравнять температуру таких материалов с температурой тела, поэтому вместо них используют материалы с низкой теплопроводностью, например дерево, верхние слои которого намного быстрее принимают температуру тела. Так как в сауне температура поднимается достаточно высоко, люди часто надевают на голову шапочки из шерсти или войлока, чтобы защитить голову от жары. В турецких банях хамамах температура намного ниже, поэтому там для скамеек используют материал с более высокой теплопроводностью — камень.

Тепло ли колючим зверям в иголках?

Шерсть не только спасает зверей от холода, но и служит средством защиты. А чтобы защита была внушительнее и надежнее, волосяной покров порой видоизменяется, превращаясь в своеобразные доспехи. Иглы, например. Но вот сохраняет ли такое облачение присущие шерсти свойства, не зябнут ли ежи и дикобразы в своих колючих шубках?

Ученые Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северова РАН обстоятельно изучили теплопроводные и теплоизоляционные свойства иголок, взятых со спины взрослого самца североамериканского дикобраза из коллекции Зоологического музея МГУ, и убедились, что греют эти самые иголки очень даже неплохо. Чтобы понять внутреннюю структуру игл, на них делали тонкие срезы, на которые напыляли золото для исследования в электронном микроскопе. Кератин — главная составляющая иголок — проводит тепло в 10 раз лучше, чем воздух. И благодаря этому иглы увеличивают теплопроводность «доспехов». Следовательно, возрастают и потери тепла с тела животного. Однако внутренняя пористая структура игл создает дополнительное экранирование теплового излучения, что, скорее всего, и компенсирует увеличение теплопроводности. Так что дикобраз, как и другие колючие звери, вовсе не страдает от холода. Иглистый покров сохраняет ровно столько тепла, сколько нужно теплокровному животному такого размера.

Полипропилен

Пока является лучшей основой для материалов (волокон, нитей, пряжи, полотен, тканей), используемых в производстве нательной спортивной одежды, термобелья и термоносков. Среди всех синтетических материалов, применяемых в этой области, он обладает самой низкой теплопроводностью. Поэтому одежда из полипропилена позволяет наилучшим образом сохранить тепло зимой и прохладу летом.

Какой материал имеет самую высокую теплопроводность?

Материалом с наивысшей теплопроводностью является вовсе не какой-нибудь металл (серебро или медь), как думают многие. Самую высокую теплопроводность имеет материал, который похож на стекло – алмаз. Его теплопроводность почти в 6 раз больше, чем у серебра или меди. Если изготовить чайную ложечку из алмаза, то воспользоваться ею не удастся, так как она будет обжигать пальцы в ту же секунду.

Из чего изготавливают сваи при строительстве зданий в регионах с вечной мерзлотой?

Большие трудности строителям зданий доставляет просадка фундамента особенно в регионах с вечной мерзлотой. Дома часто дают трещины из-за подтаивания грунта под ними. Фундамент передает почве какое-то количество теплоты. Поэтому здания начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту. Из чего же надо делать сваи? Оказывается, сваи, выполненные из прочного твердого материала, внутри должны быть заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному охлаждению грунта.

«Огнеупорный шарик»

Обычный воздушный шарик, надутый воздухом, легко воспламеняется в пламени свечи. Он тут же лопается. Если же к пламени свечи поднести такой же шарик, заполненный водой, он становится «огнеупорным». Теплопроводность воды в 24 раза больше, чем у воздуха. Значит, вода проводит тепло в 24 раза быстрее, чем воздух. Пока вода не испарится внутри шарика – он не лопнет.

Коробицын Денис

Теплопроводность различных материалов при увеличении температуры нагрева.

Скачать:

Предварительный просмотр:

IВВЕДЕНИЕ

Однажды, я задал вопрос маме, почему она всегда дает нам деревянные ложки, когда мы садимся кушать. Она ответила, что деревянные нагреваются медленнее, чем железные и ими не обожжешься. Я задумался, ведь я замечал, что металлические предметы очень быстро нагреваются, а вот почему? Оказалось, что у всех твердых материалов есть такое свойство, называется – теплопроводность. Мне стало интереснокакие материалы проводят тепло быстрее, а какие медленнее, и что случится если увеличить температуру нагрева, будут ли эти материалы нагреваться в таком же порядке?

Гипотеза: я думаю, что разные материалы имеют разную теплопроводность и что с увеличением температуры нагрева, они будут нагреваться в том же порядке.

Объект: теплопроводность.

Предмет: теплопроводность некоторых материалов.

Цель: Определить, почему по-разному нагреваются различные предметы, притом, что они нагревались в одинаковых условиях, но были изготовлены из разных материалов.

Задачи:

1) изучить литературу и материалы интернета по вопросу теплопроводности материалов;

2) провести опыт, с целью определения, теплопроводности материалов;

3) познакомить одноклассников с изученной темой.

Для реализации данных задач и подтверждения гипотезы:

1. Подберу научную литературу по по вопросу теплопроводности материалов;
2. Изучу данную литературу и сделаю выводы;
3. Для подтверждения теоритических выводов проведу зксперемент;
4. По результатам эксперимента сделаю выводы;
5. С результатами данных выводов познакомлю одноклассников

II ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Что такое теплопроводность?

Основной источник тепла на Земле — Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т.д.

Ответить на вопрос, что такое теплота, удалось не сразу. Лишь в XVIII веке стало ясно, что все тела состоят из молекул, что молекулы движутся и взаимодействуют друг с другом. Тогда ученые поняли, что теплота связана со скоростью движения молекул. При нагревании тел скорость молекул увеличивается, а при охлаждении — уменьшается.

Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела более нагретого к телу менее нагретому.

Теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым, в результате теплового движения и взаимодействия частиц.

Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство).

1. Снег — пористое, рыхлое вещество, в нем содержится воздух. Поэтому снег обладает плохой теплопроводностью и хорошо защищает землю, озимые посевы, плодовые деревья от вымерзания.

2. Кухонные прихватки сшиты из материала, который обладает плохой теплопроводностью. Ручки чайников, кастрюль делают из материалов обладающих плохой теплопроводностью. Все это защищает руки от ожогов, при прикосновении к горячим предметам.

3. Вещества с хорошей теплопроводностью (металлы) используют для быстрого нагревания тел или деталей.

2.1 Проведение эксперимента

Для проведения эксперимента мне понадобилось: стеклянная миска, деревянная, металлическая и пластмассовая ложка, стеклянная трубка, пластилин, фишки, маргарин, секундомер, лист для записи результатов и ручка.

Приготовив все необходимые материалы я приступил к проведению опыта. Я установил ложки и стеклянную трубку вертикально в миску и прикрепил их с помощью пластилина к краям миски. Затем с помощью одинаковых кубиков маргарина я прикрепил фишки к каждому предмету. Далее заполнил миску теплой водой и включил секундомер. Я рассчитывал провести опыт с теплой водой, а затем с кипятком.

После того, как прошло 10 минут, а не одна фишка не сдвинулась с места, я решил, что температура воды недостаточная, для того, чтобы растопить маргарин.

Я слил теплую воду и аккуратно залил кипяток, включил секундомер. Далее я записал, в какой последовательности соскальзывали фишки с предметов:

металлическая ложка – 52 секунды;

стеклянная трубка – 4 минуты 13 секунд;

пластмассовая ложка – 5 минут 7 секунд;

деревянная ложка – 6 минут 18 секунд.

Хочу добавить, что когда соскользнула фишка с металлической ложки, через две минуты я добавил еще кипятка, потому, что маргарин под остальными фишками не таял.

Таким образом, я выяснил, что лучшим проводником тепла является металл, а хуже всех выбранных материалов тепло проводит деревянные предметы. Это значит, что металл имеет высокую теплопроводность, он быстро нагревается и быстро остывает, а дерево наоборот имеет низкую теплопроводность, медленно нагревается и медленно остывает. Еще, я заметил, металлическая ложка нагрелась меньше, чем за минуту, другие предметы нагревались гораздо дольше, это значит, что металл проводит тепло очень быстро, в отличии от пластмасса, стекла и дерева.

III ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в результате проведенной работы я выяснил, что теплопроводность это свойство твердых материалов, которое позволяет оценить, как быстро нагревается и остывает тот или иной материал.

В результате проведения опыта было установлено, что самая высокая теплопроводность у металлических предметов, затем у стекла, далее упластмасса и самой маленькой теплопроводностью обладает дерево.

Гипотезу удалось проверить частично, так как температура теплой воды была мала и первую часть опыта провести не удалось. Однако во второй части опыта мы подтвердили гипотезу — разные материалы имеют разную теплопроводность.

IV СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. В. Перышкин, Учебник физики — М.: Дрофа, 2010г, — с.11-14

2. Материалы сайта http://class-fizika.narod.ru/8_3.htm

3. Материалы сайта http://elementy.ru/trefil/21095

4. Материалы сайта http://www.fizika.ru/kniga/index.ph

5. Материалы сайта http://class-fizika.spb.ru/index. php/opit/726-op-teplpr

Предварительный просмотр:

I ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………..3

II ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ…………………………….……………………………………………4

2.1 Что такое теплопроводность…………………………………………………………………4

2.2. Проведение эксперимента…………………………………………………………………..5

III ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………….6

IV СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………………………7

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Муниципальное автономное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №8 с углубленным изучением отдельных предметов г.Назарово Красноярского края» Теплопроводность материалов Автор: Коробицын Денис 4«В » класс Руководитель: Адольф Е.Я., учитель начальных классов Назарово 2015

Цель: определить, почему по-разному нагреваются различные предметы, притом, что они нагревались в одинаковых условиях, но были изготовлены из разных материалов. Гипотеза: я думаю, разные материалы имеют разную теплопроводность и что с увеличением температуры нагрева, они будут нагреваться в том же порядке.

Задачи: 1) изучить литературу и материалы интернета по вопросу теплопроводности материалов; 2) провести опыт, с целью определения теплопроводности материалов; 3) познакомить одноклассников с изученной темой.

В 18 веке ученые поняли, что теплота связана со скоростью движения молекул. При нагревании тел скорость молекул увеличивается, а при охлаждении уменьшается. Тепло передается от более нагретого тела к менее нагретому.

Теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым, в результате теплового движения и взаимодействия частиц.

Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух.

Для проведения эксперимента мне понадобилось: стеклянная миска, деревянная, металлическая и пластмассовая ложка, стеклянная трубка, пластилин, фишки, маргарин, секундомер, лист для записи результатов и ручка.

Последовательность соскальзывания фишки с предметов: металлическая ложка – 52 секунды; стеклянная трубка – 4 минуты 13 секунд; пластмассовая ложка – 5 минут 7 секунд; деревянная ложка – 6 минут 18 секунд.

Самая высокая теплопроводность у металла, это значит он быстро нагревается и быстро остывает. Вторым по теплопроводности оказалось стекло, третий – пластмасс. Самая плохая теплопроводность у дерева, оно медленно нагревается и медленно остывает.

Гипотезу удалось проверить частично, так как температура теплой воды была мала и первую часть опыта провести не удалось. Однако во второй части опыта я подтвердил гипотезу — разные материалы имеют разную теплопроводность.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Тема урока: Урок занимательной физики

по теме «тепловые явления»

Цели урока :

1. Обучающая: систематизировать знания учащихся по теме «Тепловые явления» и продемонстрировать учащимся занимательные эксперименты с помощью самодельного оборудования.

2. Воспитывающая:

3. Развивающая: развивать логику, четкость и краткость речи, физическую терминологию, навыки обобщения, общую эрудицию учащихся.

Оборудование:

Демонстрации:

План урока

Организационный момент

Постановка цели урока

Актуализация знаний

Демонстрация занимательных экспериментов и их объяснение на основе пройденного ранее материала

Домашнее задание

Итог урока

Ход урока

Организационный момент

Постановка цели урока

На протяжении нескольких уроков мы с вами рассматривали различные тепловые процессы и учились объяснять их на основе современных знаний по физике.

Сегодня на уроке мы с вами рассмотрим ряд занимательных экспериментов по этой теме и объясним наблюдаемое на основе имеющихся у нас знаний.

Актуализация знаний

Но с начала давайте вспомним изученный ранее нами материал.

Вопросы:

1. Какие явления называются тепловыми?

   Приведите примеры тепловых явлений?

   Что характеризует температура?

   Как связана температура тела со скоростью движения его молекул?

   Чем отличается движение молекул в газах, жидкостях и твердых телах?

Демонстрация занимательных экспериментов

Физика вокруг нас! Мы встречаемся с нею повсюду. А какие опыты можно провести дома не используя дорогостоящие приборы и оборудование? Очень простые — занимательные…

Эксперимент №1

«Фокус для новогодней ночи»

Этот фокус лучше всего показывать в новогоднюю ночь в комнате, освещенной лишь елочной гирляндой. Фокусник берет со стола две свечи. Он соединяет их фитилями, произносит «магическое заклинание» — и вот… в месте контакта фитилей появляется дымок, а вслед за ним и огонь. Фокусник разводит свечи в стороны — они горят! В чем секрет фокуса?

Ответ: Кто увлекается химией, наверно, уже додумался, в чем секрет фокуса — в самовоспламеняющейся смеси. Перед демонстрацией фокуса, приготовьте реквизиты, для этого нужно посыпать фитиль одной из свеч, порошком перманганата калия (марганцовкой), а другой пропитать жидким глицерином. Помните, воспламенение происходит не сразу, требуется некоторое время. Будьте осторожны. Огонь-то настоящий.

Эксперимент №2

« КИПЯТИЛЬНИК»

Может ли кипеть вода при комнатной температуре?

Для ответа на этот вопрос проведём такой опыт: Наполнил одноразовый медицинский шприц, в котором отсутствовала игла, на 1/8 водой. Затем закроем пальцем отверстие и резко вытянем поршень до крайнего положения. Вода внутри шприца «закипела», оставаясь холодной. Почему «кипит» вода?

Ответ: Температура кипения зависит от давления. Чем меньше давление газа над поверхностью жидкости, тем ниже температура кипения этой жидкости.

Эксперимент №3

«Не может быть?»

Для опыта сварите вкрутую яйцо.
Очистите его от скорлупы. Возьмите листок бумаги размером
80 на 80 мм, сверните его гармошкой и подожгите. Затем опустите горящую бумагу в бутылку с широким горлом.
Через 1-2 сек горлышко накройте яйцом (см.рис) .Горение бумаги прекращается, и яйцо начинает втягиваться в графин. Объясните наблюдаемое явление.

Ответ: При горении бумаги воздух в нутрии бутылки нагрелся и расширился. Когда пламя потухло, воздух в бутылке охладился и соответственно, его давление уменьшилось, и атмосферное давление затолкнуло яйцо внутрь бутылки.

Замечание : Этот опыт можно сделать интереснее, если в горлышко бутылки вставить не до конца очищенный банан. Втягиваясь в бутылку, он одновременно и очистится

Эксперимент №4

«Ползущий стакан»

Возьмите чистое оконное стекло длиной около 30 — 40 см. Под один край стекла подложите два спичечных коробка, так, чтобы образовалась наклонная плоскость. Смочите водой край стакана из тонкого стекла и поставить вверх дном на стекло. Поднести к стенке стакана горящую свечу и стакан медленно поползет. Как это объяснить?

Ответ: Это объясняется тем, что при нагревании воздух внутри стакана расширяется и чуть приподнимает стакан. Вода мешает воздуху выйти из стакана наружу, в результате сила трения между стаканом и стеклом уменьшается и стакан ползет вниз.

Эксперимент №5

«Наблюдение испарения и конденсации»

Эксперимент №6

Пронаблюдайте конвекцию в холодной и горячей воде, используя в качестве красителя кристаллы марганцовки, каплю зеленки или любые другие красящие вещества. Сравните характер и скорость конвекции и сделайте выводы

Эксперимент №7

Интересно, что…

Самый длительный в истории научных исследований эксперимент проходит в одном из университетов Австралии. Первый декан физического факультета этого университета Т.Парнелл еще в 1927 г. расплавил немного битума, залил его в воронку с пробкой на конце, дал ему в течение трех лет охладиться и отстояться, а затем вынул пробку. С тех пор в среднем 1 раз в 9 лет из воронки падает капля смолы в подставленный внизу стакан. Последняя капля упала на Рождество в 1999 г. Полагают, что воронка опустеет не раньше, чем еще через 100 лет.

НАРОДНАЯ МУДРОСТЬ

Пословицы:

«Много снега — много хлеба» Почему?

Ответ: Снег, обладает плохой теплопроводностью, т.е. снег является «шубой» для земли, он сохраняет ее тепло. Шуба толстая, мороз не доберется до озимых, предохранит их от вымерзания.

«Без крышки самовар не кипит, без матери ребенок не резвиться». Почему самовар без крышки долго не закипает?

Ответ: При открытой крышке часть молекул, имеющих большую кинетическую энергию, будет улетать с поверхности воды, унося с собой энергию.

«Замерз — как на дне морском.» А почему на морском дне всегда холодно?

Ответ: Солнечные лучи не прогревают глубокие слои воды: тепловые, инфракрасные лучи — поглощаются почти все водной поверхностью. Кроме того, вода имеет сравнительно низкую теплопроводность.

Задачи – загадки

Зимой — греет, весной — тлеет, летом — умирает, осенью — летает. (Снег.)

Мир обогревает, усталости не знает. (Солнце.)

Как энергия Солнца достигает Земли?

Ответ. Излучением. (Электромагнитными волнами)

Висит груша — нельзя скушать; не бойся — тронь, хоть внутри и огонь. (Электрическая лампочка. )

Без ног бежит, без огня горит. (Электричество.)

Как Солнце горит, быстрее ветра летит, дорога в воздухе лежит, по силе себе равных не имеет. (Молния.)

Кто не учившись, говорит на всех языках? (Эхо.)

По морю идет, идет, а до берега дойдет — тут и пропадет. (Волна.)

Вокруг носа вьется, а в руки не дается. (Запах.)

Без крыльев, без тела за тысячу верст прилетела. (Радиоволна. )

Как можно пронести воду в решете? (Заморозив воду.)

Домашнее задание

Приготовьте в морозилке лед. Сложите его в целлофановый пакет и оберните пуховым платком или обложите ватой. Можно дополнительно завернуть в шубу. Оставьте этот сверток на 5–7 ч, затем проверьте сохранность льда. Объясните наблюдаемое состояние.

Предложите дома способ сохранения замороженных продуктов при размораживании холодильника.

Итог урока

Сегодня на уроке мы с вами вспомнили, что такое тепловые явления, пронаблюдали примеры тепловых явлений на опытах, поставленных с помощью элементарного, подручного оборудования и объяснили эти явления.

Подведение итогов урока, выставление оценок.

Внутренняя энергия, как и любой вид энергии, может быть передана от одних тел к другим. Внутренняя энергия может передаваться и от одной части тела к другой. Так, например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку. Явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте называется теплопроводностью.
Изучим это явление, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом. Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится. Другой конец палки, находящийся снаружи, будет холодным. Значит, дерево обладает плохой теплопроводностью. Поднесем к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой же конец останется холодным. Следовательно, и стекло имеет плохую теплопроводность. Если же мы будем нагревать в пламени конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках мы уже не сможем. Значит, металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь.
Рассмотрим передачу тепла от одной части твердого тела к другой на следующем опыте. Закрепим один конец толстой медной проволоки в штативе. К проволоке прикрепим воском несколько гвоздиков (рис. 6). При нагревании свободного конца проволоки в пламени спиртовки воск будет таять. Гвоздики начнут постепенно отваливаться. Сначала отпадут те, которые расположены ближе к пламени, затем по очереди все остальные. Выясним, как происходит передача энергии по проволоке. Скорость колебательного движения частиц металла увеличивается в той части проволоки, которая ближе расположена к пламени. Поскольку частицы постоянно взаимодействуют друг с другом, то увеличивается скорость движения соседних частиц. Начинает повышаться температура следующей части проволоки и т. д. Следует помнить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества от одного конца тела к другому. Рассмотрим теперь теплопроводность жидкостей. Возьмем пробирку с водой и станем нагревать ее верхнюю часть. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки за это время она только нагреется (рис. 7). Значит, у жидкостей теплопроводность невелика, за исключением ртути и расплавленных металлов. Это объясняется тем, что в жидкостях молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в твердых телах. Исследуем теплопроводность газов.
Сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени спиртовки донышком вверх (рис. 8). Палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа еще больше, чем у жидкостей и твердых тел. Следовательно, теплопроводность у газов еще меньше. Итак, теплопроводность у различных веществ различна. Опыт, изображенный на рисунке 9, показывает, что теплопроводность у различных металлов неодинакова. Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство).

Объясняется это тем, что теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может. Если возникает необходимость предохранить тело от охлаждения или нагревания, то применяют вещества с малой теплопроводностью. Так, для кастрюль, сковородок ручки изготавливают из пластмассы. Дома строят из бревен или кирпича, обладающих плохой теплопроводностью, а значит, предохраняют помещения от охлаждения.

Наименьшей теплопроводностью обладает

Самостоятельная работа по физике 8 класс по теме «Виды теплопередачи»

Т-1. Виды теплопередачи

Вариант 1

1. На каком способе теплопередачи основано водяное отопление?

1. Теплопроводности. 2. Конвекции. 3. Излучении

2. Двойные рамы предохраняют от холода, потому что воздух, находящийся между ними, обладает … теплопроводностью.

1. Хорошей 2. Плохой

3. Какие вещества имеют наибольшую теплопроводность?

1. Бумага. 2. Солома. 3. Серебро. 4. Чугун

4. Какие вещества имеют наименьшую теплопроводность?

1. Бумага. 2. Солома. 3. Серебро. 4. Чугун

5. В какой цвет окрашивают наружные поверхности самолетов, воздушных шаров, чтобы избежать их перегрева?

1. В светлый, серебристый цвет. 2. В темный цвет.

Т-1. Виды теплопередачи

Вариант 2

1. Изменится ли температура тела, если оно больше поглощает энергии излучения, чем испускает?

1. Тело нагревается. 2. Тело охлаждается.

3. Температура тела не изменяется.

2. Каким способом теплопередачи происходит нагревание воды в кастрюле на газовой плите?

1. Теплопроводностью 2. Конвекцией 3.Излучением

3. Чтобы плодовые деревья не вымерзли, их приствольные круги на зиму покрывают опилками. Опилки обладают … теплопроводностью.

1. Хорошей 2. Плохой

4. Какие вещества обладают хорошей теплопроводностью?

1. Воздух. 2. Мех 3. Алюминий. 4. Свинец

5. Какие вещества обладают плохой теплопроводностью?

1. Воздух. 2. Мех. 3. Алюминий. 4. Свинец

Т-1. Виды теплопередачи

Вариант 3

1. В каком из перечисленных тел теплопередача происходит главным образом путем теплопроводности?

1. Воздух. 2. Кирпич. 3. Вода.

2. Одна колба покрыта копотью другая, побелена известью. Они наполнены горячей водой одинаковой температуры. В какой колбе быстрее остынет вода?

1. В побеленной колбе. 2. В закопченной колбе.

3. В обеих колбах температура воды будет понижаться одинаково.

3. Благодаря какому способу теплопередачи можно нагреться у костра?

1. Теплопроводности. 2. Конвекции. 3. Излучению.

4. При одной и той же температуре металлические предметы на ощупь кажутся холоднее других. Это объясняется тем, что металлы обладают … теплопроводностью.

1. Хорошей. 2. Плохой

5. Какие вещества обладают хорошей теплопроводностью?

1. Вода. 2. Латунь. 3. Железо. 4. Шерсть

Т-1. Виды теплопередачи

Вариант 4

1. Какие вещества обладают плохой теплопроводностью?

1. Вода. 2. Латунь. 3. Железо. 4. Шерсть

2. Каким способом возможна теплопередача между телами, разделенными безвоздушным пространством?

1. Теплопроводностью. 2. Конвекцией. 3. Излучением.

3. Изменяется ли температура тела, если оно больше испускает энергии излучением, чем поглощает её?

1. Тело нагревается. 2. Тело охлаждается.

3. Температура тела не изменяется

4. В каком чайнике быстрее остынет вода: в чистом белом или в закопченном?

1. Одинаково. 2. Быстрее в закопченном.

3. Быстрее в чистом белом.

5. В каких телах теплопередача может происходить путем конвекции?

1. В воде. 2. В песке. 3. В воздухе

1. 1). 2 II. 1). 1 III. 1). 2 IV. 1). 1,4

2). 2 2). 2 2). 2 2). 3

3). 3,4 3). 1 3). 3 3). 2

4). 1,2 4). 3,4 4). 1 4). 2

5). 1 5). 1,2 5). 2,3 5). 1,3

Теплопроводность чистых металлов. Таблица теплопроводности металлов

Теплопроводность металлов в зависимости от температуры

В таблице представлена теплопроводность металлов в зависимости от температуры при отрицательных и положительных температурах (в интервале от -200 до 2400°C).

Таблица теплопроводности металлов содержит значения теплопроводности следующих чистых металлов: алюминий Al, кадмий Cd, натрий Na, серебро Ag, калий K, никель Ni, свинец Pb, кобальт Co, бериллий Be, литий Li, сурьма Sb, висмут Bi, магний Mg, цинк Zn, вольфрам W, олово Sn, уран U, железо Fe, палладий Pd, цирконий Zr, марганец Mn, платина Pt, золото Au, медь Cu, родий Rh, таллий Tl, молибден Mo, тантал Ta, иридий Ir.

Следует отметить, что теплопроводность металлов изменяется в широких пределах и может отличаться в десятки раз в одних и тех же условиях. Например, из приведенных в таблице металлов, наибольшей теплопроводностью обладает такой металл, как серебро Ag — его коэффициент теплопроводности равен 392 Вт/(м·град) при 100°С и это самый теплопроводный металл. Наименьшее значение теплопроводности при этой же температуре соответствует металлу висмут Bi с теплопроводностью всего 7,7 Вт/(м·град).

Теплопроводность большинства металлов при нагревании снижается. Их максимальная теплопроводность достигается при низких отрицательных температурах. Например, при температуре минус 100°С серебро имеет теплопроводность 419,8, а висмут — 11,9 Вт/(м·град).

Примечание: В таблице также даны значения теплопроводности металлов сверх-высокой чистоты (до 99,999%). Значение коэффициента теплопроводности в таблице указано в размерности Вт/(м·град).

Источник:
Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Теплопроводность материалов, из которых строится здание — это важный показатель, от значения которого зависит, насколько хорошо будет сберегаться тепло в вашем доме. Особенно стоит обращать внимание на теплоизоляционные свойства продуктов, применяемых для возведения наружных стен, так как они защищают внутреннюю часть строения от потери тепла зимой. Чем этот показатель ниже, тем дольше сохраняется тепло, а следовательно, снижаются затраты на обогрев жилья.

Таблица теплопроводности

Теплопроводность — это способность материи проводить тепло и принимать температуру окружающих ее объектов. Единицей измерения коэффициента показателя тепла является величина Вт/(мК). В таблице, представленной ниже, указана теплопроводность основных стеновых материалов, которые наиболее часто применяются при строительстве и утеплении фасадных стен.

Материал	Плотность материала (кг/м3)	Коэффициент теплопроводности
Кирпич керамический полнотелый	1800	0,56
Кирпич силикатный	1800	0,7
Раствор цементно-песчаный		0,58
Раствор известково-песчаный		0,47
Газобетон, пенобетон на цементе	1000	0. 29
Газобетон, пенобетон на извести	1000	0,31
Газобетон, пенобетон на цементе	600	0,14
Газобетон, пенобетон на извести	600	0,15
Арболит		О,07-0,17
железобетон	2500	1,69
Бетон	2400	1,51
Пенополиуретан	40	0,029
Пенополиуретан	80	0,041
Известняк	2000	0,93
Известняк	1400	0,33
Пенополистирол экструдированный	35	0.029
Минеральная вата каменная	180	0,038
Минеральная вата стеклянная	85	0,044

На коэффициент любой величины может влиять влажность воздуха, так как его значения, хотя и незначительно, изменяются в зависимости от времени года и климатических условий. Там, где в таблице не указана плотность материала, значение не является решающим в показателях проводимости тепла.

Теплопроводность материала определяется его химическим составом, степенью и характером пористости, а также условиями, при которых происходит передача теплоты влажностью и температурой воздуха. Материалы, имеющие волокнистую и слоистую структуру строения, могут по-разному проводить тепло. Например, изделия из древесины, с поперечным сечением волокон обладают большей степенью теплопроводности, чем с продольным сечением.

Так как воздух очень слабо передает тепло (0,023Вт/м-⁰C), пористые материалы с воздушными ячейками обладают меньшими теплоизоляционными свойствами. Но если продукт напитан влагой, его теплопроводность увеличивается, потому что вода проводит тепло быстрее, чем воздух, в 25 раз.

К содержанию ↑

Сравнительная характеристика

Исходя из данных таблицы, которые взяты из СНИП от 2003 года, наименьшей теплопроводностью обладают пористые стеновые материалы, такие как пенобетон и газобетон (см. Что лучше пенобетон или газобетон) на основе извести и арболит. Но у ячеистой структуры есть большой недостаток: поры быстро насыщаются влагой из окружающей среды, в результате чего увеличивается их теплопроводность.

К тому же, напитываясь влагой, после нескольких циклов замерзания и размораживания, пористые структуры начинают терять свою прочность, что ведет к разрушению материала. Для сохранения морозостойкости газобетона и пеноблоков, используют влагоустойчивую отделку для наружных работ.

Стены дома из кирпичной кладки обладают большей теплопроводностью, поэтому для лучшего сбережения тепла их толщина должна быть около 40, а то и 50 см. Такой расход ведет к удорожанию строения, поэтому в последнее время кирпич все чаще применяется как облицовочный материал.

Им обкладывают стены из легких блоков, защищая их от разрушающего действия влаги. К тому же, кирпичный дом выглядит красиво и не требует дополнительной отделки. При желании между кирпичной кладкой и бетонными блоками крепится утеплитель, что еще увеличивает сохранность тепла в доме.

К содержанию ↑

Виды утеплителей

Из утеплителей меньшей теплопроводностью обладают пенополистирол и экструдированный пенополиуретан. Это жесткие, хрупкие материалы, выпускающиеся в плитах, и имеющие ячеистую структуру. Но нужно учесть, что при увеличении плотности структуры материала, увеличивается и его способность пропускать тепло.

Минеральные утеплители кроме хорошей сохранности тепла, обладают отличными звукоизоляционными свойствами: они гасят звуки, не позволяя им проникнуть в помещение.

Производится минвата в виде плит или в рулонах. Плитами обкладываются стены, кровля, пол. Рулонный утеплитель пригоден для укрытия труб водоснабжения и отопления.

Читайте также:

Пропиточный лак теплопроводный, диэлектрический

Пропиточный лак, разработанный нашим предприятием, является диэлектрическим, обладает высокой теплопроводностью и предназначен для изготовления стеклослюдопластовых лент, применяемых для изоляции обмоток мощных турбогенераторов. Необходимость в разработке данного материала возникла в связи с развитием электротехнической отрасли и возникновением проблемы отвода тепла от статорных обмоток. Было установлено, что наименьшей теплопроводностью в системе изоляции обладает органическая смола. Для увеличения коэффициента теплопроводности смолы было необходимо произвести модификацию пропиточного лака, применяемого при изготовлении стеклослюдопластовой ленты. Данная задача была поставлена перед ФГУП «СКТБ «Технолог».

В рамках работы была выбрана система наполнения для исходного электроизоляционного эпоксидного лака, разработана технология введения и переработки наполнителей и модификаторов. Разработан теплопроводный пропиточный лак, удовлетворяющий требованиям Заказчика. Пропиточный лак, разработанный в «СКТБ «Технолог»,  является теплопроводным и представляет собой раствор эпоксиноволачной смолы в органическом растворителе (разработанный заказчиком), который далее наполняется неорганическими микро- и наноразмерными наполнителями, производства «СКТБ «Технолог».

Теплопроводный пропиточный лак. Характеристики

Пропиточный лак, разработанный в «СКТБ «Технолог», представляет собой однородную низковязкую жидкость кремового цвета. Его характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1 –  Характеристики теплопроводного пропиточного лака, разработанного в «СКТБ «Технолог»,.

Наименование показателя	Значение
Внешний вид	Однородная жидкость кремовогоцвета
Наличие механических включений	Отсутствие
Массовая доля нелетучих веществ, %	78 ± 2
Содержание неорганической части, %	27 ± 2
Условная вязкость лака по вискозиметру ВЗ-246 с соплом диаметром 4,0 мм при температуре (20±0,5) °С, с, в пределах	130–170
Теплопроводность в отвержденном виде, Вт/(м∙К), не менее	0,7
Тангенс угла диэлектрических потерь в отвержденном виде при частоте 50 Гц, R; M (155 oC) <20 %,  не более	0,1

При использовании опытно-промышленных партий данного лака на заводе заказчика, была получена стеклослюдопластовая лента с повышенной теплопроводностью. В таблице 2 приведены характеристики лент, изготовленных с применением стандартного лака и пропиточного лака с повышенной теплопроводностью, разработанного в «СКТБ «Технолог».

Таблица 2 – Характеристики стеклослюдопластовых лент на основе стандартного лака и теплопроводного пропиточного лака, разработанного в «СКТБ «Технолог»,.

Показатель	Результаты испытаний
	Электроизоляционная лента на основе стандартного лака	Электроизоляционная лента на основе теплопроводного лака, разработанного в «СКТБ «Технолог»
Толщина, мм	0,19 ± 0,02	0,20 ± 0,02
Электрическая прочность, кВ/мм	30 – 35	25 – 30
Удельная разрывная нагрузка, Н/см	250 – 280	250 – 280
Тангенс угла диэлектрических потерь при температуре 15 – 35oC	0,002	0,003
Тангенс угла диэлектрических потерь при температуре 155oC	0,030	0,040
Теплопроводность, Вт/(м∙К)	0,30 ± 0,02	0,60 ± 0,03

Применение разработанного лака позволяет изготовить стеклослюдопластовые ленты с повышенной теплопроводностью и высокими механическими и диэлектрическими характеристиками.

Как видно из представленных выше данных, отечественные предприятия не выпускают стеклослюдопластовые ленты с теплопроводностью более 0,30 Вт/(м∙К). Материалы на основе теплопроводного пропиточного лака, разработанного в «СКТБ «Технолог», соответствуют имеющимся на отечественном рынке продуктам по большинству показателей, но превосходят их по значению коэффициента теплопроводности. Согласно заявлениям представителей завода-заказчика, материалы на основе лака не уступают лучшим зарубежным аналогам компаний Siemens, Toshiba и других ведущих производителей.

Таблицы теплопроводимости материалов (металлы, бетон, гранит, дерево и др.)

Взято из: «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» /под ред. Романкова. Приложение.
Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич. Справочник по элементарной физике // Издание девятое, М.: «Наука», 1982 г.

Коэффициент теплопроводности металлов

Металл	Вт/(м•К)
Алюминий	209,3
Бронза	47-58
Железо	74,4
Золото	312,8
Латунь	85,5
Медь	389,6
Платина	70
Ртуть	29,1
Серебро	418,7
Сталь	45,4
Свинец	35
Серый чугун	50
Чугун	62,8

Коэффициент теплопроводности других материалов

Материал	Влажность массовая доля %	Вт/(м•К)
Бакелитовый лак	—	0,29
Бетон с каменным щебнем	8	1,28
Бумага обыкновенная	Воздушно-сухая	0,14
Винипласт	—	0,13
Гравий	Воздушно-сухая	0,36
Гранит	—	3,14
Глина	15-20	0,7-0,93
Дуб (вдоль волокон)	6-8	0,35-0,43
Дуб (поперек волокон)	6-8	0,2-0,21
Железобетон	8	1,55
Картон	Воздушно-сухая	0,14-0,35
Кирпичная кладка	Воздушно-сухая	0,67-0,87
Кожа	>>	0,14-0,16
Лед	—	2,21
Пробковые плиты	0	0,042-0,054
Снег свежевыпавший	—	0,105
Снег уплотненный	—	0,35
Снег начавший таять	—	0,64
Сосна (вдоль волокон)	8	0,35-0,41
Сосна (поперек волокон)	8	0,14-0,16
Стекло (обыкновенное)	—	0,74
Фторопласт-3	—	0,058
Фторопласт-4	—	0,233
Шлакобетон	13	0,698
Штукатурка	6-8	0,791

Коэффициент теплопроводности асбеста и пенобетона при различных температурах

(ρ_a=576кг/м³, ρ_п=400кг/м³,λ, Вт/(м•К))

Материал	-18oС	0oС	50oС	100oС	150oС
Асбест	—	0,15	0,18	0,195	0,20
Пенобетон	0,1	0,11	0,11	0,13	0,17

Коэффициент теплопроводности жидкости Вт/(м•К) при различных температурах

Материал	0oС	50oС	100oС
Анилин	0,19	0,177	0,167
Ацетон	0,17	0,16	0,15
Бензол	—	0,138	0,126
Вода	0,551	0,648	0,683
Масло вазелиновое	0,126	0,122	0,119
Масло касторовое	0,184	0,177	0,172
Спирт метиловый	0,214	0,207	—
Спирт этиловый	0,188	0,177	—
Толуол	0,142	0,129	0,119

Запись опубликована автором admin в рубрике Полезные материалы. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Универсальный утеплитель LOGICPIR

Теплоизоляционные плиты LOGICPIR – это универсальное решение для утепления жилого помещения будь то баня, детская комната, мансарда или балкон.

Созданный на основе жесткого пенополиуретана, LOGICPIR представляет собой многослойный сэндвич из жесткой пены с фольгированными облицовками.

Область применения утеплителя LOGICPIR:

Универсальные плиты LOGICPIR применяются для внутренней теплоизоляции пола, стен, потолка в различных помещениях (бани, сауны, чердаки, мансарды, балконы, лоджии и т.д.).

Почему для внутреннего утепления помещений нужно использовать LOGICPIR:

• Как близкий родственник полиуретанов, PIR ТЕХНОНИКОЛЬ абсолютно безвреден для здоровья детей раннего возраста и людей, страдающих респираторными заболеваниями.
• Утеплитель LOGICPIR обладает повышенной стойкостью к воздействию различных температур и повышенной влажности. Благодаря этому срок его службы составляет более 50 лет.
• Сегодня PIR обладает наименьшей теплопроводностью среди утеплителей. Поэтому при тепоизоляции балкона или жилой комнаты, можно использовать меньшую толщину плит и, тем самым, сохранить значительную часть жилого пространства.
• Теплоизоляция PIR выпускается с алюминизированными обкладками. Это исключает монтаж дополнительной пароизоляции и предотвращает выпадение конденсата в конструкции.
• Плиты PIR жесткие и прочные. Они способны выдержать нагрузку более 10 тон на м2, поэтому и укладку утеплителя на пол можно производить без дополнительных силовых конструкций.

Технические характеристики:

Показатель	Значение	Метод испытаний
Прочность на сжатие при 10% линейной деформации, не менее, кПа	100	ГОСТ EN 826-2011
Теплопроводность при (25±5)0С, Вт/(м*К), не более*	0,021	ГОСТ 7076-99
Водопоглощение за 28 сут. , не более, %	1,0	ГОСТ EN 12087-2011
Температура эксплуатации, оС	от — 65 до + 110	СТО 72746455-3.8.1-2017

Логические параметры:

Модель/толщина	Размер плиты, мм	Плит в пачке, шт.	Вес пачки, кг	Объем в пачке, м3	Пачек на палете, шт	Размер палеты, см	Вес палеты, кг
LOGICPIR с L-кромкой	1185X585X30	8	4,991	0,17	20	1200X600	99,824
LOGICPIR с L-кромкой	1185X585X40	6	4,991	0,17	20	1200X600	99,824
LOGICPIR с L-кромкой	1185X585X50	5	5,199	0,17	18	1200X600	93,585
LOGICPIR	1200X600X20	12	5,184	0,17	20	1200X600	103,68
LOGICPIR	1200X600X30	8	5,184	0,17	20	1200X600	103,68
LOGICPIR	1200X600X40	6	5,184	0,17	20	1200X600	103,68
LOGICPIR	1200X600X50	5	5,4	0,18	18	1200X600	97,2

Теплоизоляционные и акустические материалы

Современные тепло- и шумоизоляционные материалы улучшают эксплуатационные свойства любого сооружения

Теплоизоляционные и акустические материалы, несмотря на их разные функции, часто изготавливаются из одного и того же сырья по одинаковой технологии. Обычно это пористые материалы с малой плотностью. Теплоизоляционные и акустические материалы способствуют снижению экономических затрат за счет более рационального использования кирпича, цемента, древесины, метала и других материалов. Современные здания и промышленные сооружения всегда включают в себя работы с применением теплоизоляционных и акустических материалов, так как они, во-первых, улучшают эксплуатационные свойства объектов, во-вторых, облегчают конструкцию сооружения, снижают ее массу, а также упрощают процесс строительства. 

Как известно, из всех веществ, наименьшей теплопроводностью обладает воздух, поэтому неудивительно, что теплоизоляционные материалы высокопористые. Причем, еще меньше тепла проводит воздух, когда он неподвижен, поэтому поры в теплоизоляционных материалах стараются делать замкнутыми. Вещества кристаллического строения обладают высокой теплопроводностью, значит, для теплоизоляционных материалов лучше использовать вещества аморфного строения.  Помимо теплопроводности, для оценки теплоизоляционного материала, важно знать его температуростойкость, прочность, а также влияние на него разных эксплуатационных условий — влажности, агрессивной среды, ультрафиолета и т. д. 

Компания ООО «Проминком» оказывает комплексные услуги по монтажу систем теплоизоляции для промышленных объектов с использованием любых теплоизоляционных материалов: органических или неорганических, вспененных или волокнистых, в зависимости от задач, стоящих перед заказчиком. При выборе материала для теплоизоляции имеют значение такие свойства как негорючесть и сопротивляемость высоким температурам, водостойкость, долговечность, безопасность для здоровья и экологичность (отсутствие вредных испарений, нетоксичность).

Необходимость защиты от излишних шумов не так очевидна как защита от чрезмерно низких или высоких температур. Тем не менее, звуковые волны и шумы могут пагубно воздействовать на здоровье человека, на окружающую среду. Акустические материалы можно подразделить на звукопоглощающие (для жилых помещений и административных зданий) и звукоизоляционные (для промышленности). Для гашения вибрационных колебаний и шумов, которые могут привести к разрушениям строительных конструкций, техническое оборудование изолируют от самого здания. Для этого используют вибропоглощающие и виброизоляционные прокладки, изготовленные из пластмассы, резины или металлических пластин, покрытых битумной мастикой. Поверхность звукоизоляционных материалов должна быть рельефной, с перфорацией, с воздушным зазором. Такие материалы обладают низким динамическим модулем упругости даже под действием сжимающих сил и динамической жесткостью не более 250 МПа/м. Звукоизоляционные материалы выполняют также функции  виброизоляционного и демпфирующего (упругого) слоев в многослойных строительных конструкциях с целью улучшения изоляции воздушного, ударного и структурного звуков.

В компании ООО «Проминком» вы можете получить подробную консультацию о свойствах и особенностях применения различных теплоизоляционных систем и помощь в выборе оптимального для вашего объекта материала. Специалисты «Проминком» работают со всеми видами тепло-, шумо- и гидроизоляционных материалов и осуществляют монтаж:

• Материалов из пеностекла;
• Материалов на основе базальтового волокна;
• Материалов из экструдированного пенополистерола;
• Материалов на основе стеклянного штапельного волокна;
• Материалов на основе каучука;
• Аэрогеля (криогель, пирогель и т.п.).

и других современных материалов, обеспечивающих надежную защиту объектов от неблагоприятных климатических воздействий, влияний агрессивных веществ, перепадов температур, избыточной влаги, нежелательных вибраций.

Коэффициент теплопроводности теплоизоляции »Термомодернизация

Коэффициент теплопроводности λ — это величина, которая характеризует способность данного материала проводить тепло. Его единица измерения [Вт / (мК)] — показывает, сколько тепла (в джоулях) за одну секунду пройдет через 1 м ² однородного материала толщиной 1 м с разницей температур 1 ^на С.

Как определить

Производители сообщают нам о так называемых значение заявленного коэффициента, определяемое на основании статистического анализа результатов специализированных лабораторных исследований в соответствии с действующими стандартами.Более того — в зависимости от температуры и влажности значение «лямбды» может меняться. Измерения следует регулярно повторять, чтобы доказать соответствие продукта заявленному результату.

Чем ниже коэффициент, тем выше термическое сопротивление данного тела — оно имеет лучшие теплоизоляционные свойства при данной толщине. Производители теплоизоляционных материалов стараются добиться минимальных заявленных значений коэффициента и минимизировать толщину необходимого утеплителя.

Источник: Shutterstock

Теплопроводность для различных теплоизоляционных материалов

На страницах нашего портала вы можете найти характеристики многих изоляционных материалов. В таблице ниже приведены диапазоны наиболее распространенных значений коэффициента теплопередачи для этих утеплителей:

материал	, заявленный коэффициент теплопроводности [Вт / (мК)]
белый пенополистирол EPS	0,038 — 0,045
Пенополистирол EPS «графит»	0,030 — 0,035
Стиродур XPS	0,029 — 0,034
Стекло-минеральная вата	0,030 — 0,045
камень минеральная вата	0,034 — 0,045
пенополиуретан (PUR) / PIR	0,020 — 0,024
целлюлоза	0,037 — 0,041
аэрогель	0,014 — 0,022
пробка расширенная	0,037 — 0,040
перлит	0,040 — 0,059
керамзит	0,075 — 0,080
мат из древесного волокна	0,038 — 0,050

Небольшая разница?

Как видите, значения теплопроводности для различных теплоизоляционных материалов составляют сотые доли Вт / (мК). Можно сказать, что во многих случаях разница проявляется только в 3-м знаке после запятой — так ли она значительна?

Источник: Shutterstock

Для сравнения — 15-сантиметровый слой полистирола с коэффициентом 0,031 Вт / (мК) обеспечивает (приблизительно) изоляцию, равную 20 см от изоляционного материала с λ, равным 0,042 Вт / (мК). Низкий коэффициент лямбда увеличивает толщину утеплителя, и мы не всегда можем себе это позволить.

Лямбда — не единственное, что имеет значение

Теплопроводность, конечно, важна, но то, подходит ли данный продукт для изоляции определенного элемента нашего здания, зависит от других параметров.Очень важны механическая прочность, влагостойкость, реакция на огонь, а во многих случаях также акустические параметры и изоляционная масса. Мы не будем утеплять пол, стены и крышу одинаковым материалом. Вариантов много, поэтому правильный подбор утеплителя стоит оставить профессионалам. Более подробную информацию о применении конкретных изоляционных материалов можно найти в статьях в категории «Изоляция» на нашем сайте.

Источники: IZOLACJE.com.pl, Stryronet

.

Значения лямбда-коэффициента — коэффициента теплопроводности строительных материалов

ЗНАЧЕНИЯ ЛЯМБДА [λ]

Теплопроводность — это информация о потоке энергии, который проходит через единицу поверхности слоя материала толщиной 1 м с разницей температур с обеих сторон этого слоя 1 К (1 ° C). Коэффициент теплопроводности материала λ [Вт / (м • K)] является характерным значением для данного материала. Это зависит от его химического состава, пористости, а также от влажности.

Важно:

Чем меньше значение λ, тем лучше теплоизоляционные свойства.

таблица коэффициента λ для материалов (средняя влажность)

Битум	λ [Вт / (м • К)]
Битум нефтяной	0,17
Мастика асфальтобетонная	0,75
Асфальтобетон	1,00
Битум войлок	0,18

Бетон		λ [Вт / (м • К)]
Бетон на простом каменном заполнителе	плотность 2400 кг / м3	1,70
	плотность 2200 кг / м3	1,30
	плотность 1900 кг / м3	1,00
Бетон на известковом заполнителе	плотность 1600 кг / м3	0,72
	плотность 1400 кг / м3	0. 60
	плотность 1200 кг / м3	0,50
Тощий бетон		1,05
Цементная стяжка		1,00
Железобетон напр.потолок		1,70

Дерево и древесные материалы		λ [Вт / (м • К)]
Сосна и ель	по зерну	0,16
	по крупицам	0,30
Бук и дуб	по зерну	0,22
	по крупицам	0,40
Фанера		0,16
Пористая древесноволокнистая плита		0,06
Картон твердый		0,18
Опилки древесные, сыпучие		0,09
Стружка уплотненная		0,09
Сыпучая щепа		0,07

Гипс и гипсовые изделия	λ [Вт / (м • К)]
Газогипс	0,19
Гипсокартон	0,23
Гипсовая стяжка чистая	1,00
Гипсовая стяжка с песком	1,20
Плиты и блоки гипсовые	0,35

Камни природные	λ [Вт / (м • К)]
Мрамор, гранит	3,50
Песчаник	2,20
Пористый известняк	0,92
Известняк компактный	1,15
Щебень стеновой вкл. Растворы 35% 9000 5	2,50

Строительные материалы:	λ [Вт / (м • К)]
Стена из ячеистого бетона с тонкой противопожарной защитой (500)	0,17
Бетонная кладка ячеистаядля тонкой шапочки (600)	0,21
Стена из ячеистого бетона с тонкой противопожарной защитой (700)	0,25
Стена из ячеистого бетона с тонкой противопожарной защитой (800)	0,29
Стена из композитного бетона под керамзит-вап (500)	0,25
Бетонная кладка ячеистаяпо приглашению ce-wap (600)	0,3
Стена из композитного бетона для плиты ce-wap (700)	0,35
Стена из композитного бетона для плиты ce-wap (800)	0,38
Стена из керамического кирпича, отверстие	0,62
Стена из полнотелого керамического кирпича	0,77
Стена пустотелая	0,64
Клинкерный стеновой	1,05
Кирпичная стена в клетку	0,56
Стена полнотелая	0,77
Стена пустотелая из силикатного кирпича	0,80
Стена из силикатного кирпича	0,90

Теплоизоляционные материалы:	λ [Вт / (м • К)]
Пенополистирол	0,031–0,045
Минеральная вата	0,033–0,045
Доски пробковые вспененные	0,045
Плиты пробковые асфальтные	0,070
Соломенная доска	0,080
Пластины язычковые	0,070
ДСП	0,15
Полиуретан (PUR / PIR)	0,023–0,029
Воздух (неподвижный)	0,02
Пеностекло белое	0,12
Пеностекло черное	0,07

Защитные материалы	λ [Вт / (м • К)]
Цементная штукатурка	1
Штукатурка известковая	0,70
Цементно-известковая штукатурка	0,82
Тонкослойная штукатурка	0,70

Прочие	λ [Вт / (м • К)]
Алюминий	200
цинк	110
Изоляционный войлок	0,060
Глина	0,85
Песчаная глина	0,70
Земля	0,90
Медь	370
Битум войлок	0,18
Бумага	0,25
Песок средний	0,40
Керамическая облицовочная плитка, терракота	1,05
Картон	0,14
Сталь конструкционная	58
ACERMANA потолок 15см	0,9
ACERMANA потолок 18см	1
ACERMANA потолок 22см	1,14
Оконное стекло	0,80
Органическое стекло	0,19
Чугун	50
Печной шлак	0,28
Гравий	0,90
Напольное покрытие ПВХ	0,20

.

Значение теплопроводности в строительстве. Проверьте, каким должно быть значение лямбда

Охрана окружающей среды перестала быть сезонной тенденцией, но стала необходимостью. Соответствующие строгие стандарты применимы и к современному строительству. Установленные максимальные значения коэффициентов теплопередачи и теплопроводности являются способом снижения энергозатрат. Вы задаетесь вопросом, как выбрать теплоизоляционные материалы с подходящей теплопроводностью и получить значительную экономию в годы после завершения инвестиций?

Практическая теплопроводность

Выбрать подходящий, т.е. энергосберегающий теплоизоляционный материал, непросто.Стоит обратиться к современным решениям в этой области и остановить свой выбор на тех, которые отличаются минимально возможной теплопроводностью. Однако, прежде чем ознакомиться с предложением, имеющимся на рынке, ознакомьтесь с определением одного из основных и одновременно наиболее важных параметров, на который стоит обратить особое внимание.

Коэффициент теплопроводности, или кратко лямбда-коэффициент, определяет теплопроводность через структуру определенного теплоизоляционного материала.Тепловой поток возникает в результате разницы температур снаружи. Желаемое значение должно быть как можно ниже, тогда оно гарантирует плохую теплопроводность и, как следствие, более эффективную изоляцию.

Если вы заботитесь о долгосрочных преимуществах теплоизоляции здания, значение лямбда должно быть для вас особенно важно.

Теплопроводность в строительстве

Характеристики изоляционных материалов имеют особое значение как в современном, так и в существующем строительстве.Владельцы одноквартирных домов, старых и новых, ищут решения по энергосбережению. Стоит выбирать те материалы, которые отличаются низкой теплопроводностью. Что это значит для конечного эффекта и на что еще стоит обратить внимание?

Помните, что стоит выбирать изоляционный материал с минимально возможным значением теплопроводности. Чем ниже значение, тем меньше толщина изоляционного слоя и в то же время выше тепловой комфорт.

Современные изоляционные материалы

Производители инновационных теплоизоляционных материалов стремятся минимизировать толщину предлагаемой продукции.Вы боитесь, что тонкий слой не обеспечит достаточно высокий тепловой комфорт? Выбирайте высококлассное решение и наслаждайтесь отличными результатами в течение многих лет после окончания инвестиций. Убедитесь сами, что разовая экономия не окупается. Стоит инвестировать в утеплитель, который гарантирует долгосрочную выгоду.

Отличным решением станет теплоизоляция здания полиуретановыми плитами, так называемыми PIR плитами. Этот вид материала отличается очень низкой теплопроводностью, что гарантирует его высокую эффективность при утеплении дома.Его популярность обусловлена ​​инновационной структурой на основе жесткого пенопласта с гидро- и пароизоляцией, а также рекордно низкими коэффициентами теплопроводности и теплопередачи. Кроме того, он устойчив к биологической коррозии и влаге, негорючий и прочный.

.

Коэффициент теплопередачи. Расчет, стандарт, технические условия — Nice House

Энергоэффективность дома во многом зависит от теплоизоляции его внешних перегородок, то есть фундамента, внешних стен, крыши. Коэффициент теплопередачи используется для определения характеристик изоляции. Что это такое и как рассчитать?

В настоящее время большое значение придается энергоэффективности в строительстве, в том числе и в частных домах. Принимая решение о строительстве дома, мы следим за тем, чтобы дом после постройки производил самые низкие эксплуатационные расходы.Уже не секрет, что из-за потери тепла из дома больше всего энергии требуется на отопление зимой и кондиционирование. Сколько тепла мы теряем? Многие из них могут сбежать. Таким образом, потребление энергии можно снизить за счет уменьшения утечки тепла через пол на землю, наружные стены, окна, двери и крышу. Небольшие тепловые потери приводят к более низким счетам за тепловую энергию. В этом отношении одним из важнейших параметров является коэффициент теплоотдачи.

Коэффициент теплопередачи U — фундамент Фото.Legallet

Что такое коэффициент теплопередачи?

Коэффициент теплопередачи U определяет способность передавать тепло через перегородки здания, например стены и крыши. Определяет, сколько энергии (выраженное в ваттах) проходит через 1 квадратный метр перегородки (стены, крыши, окна, двери и т. Д.), Когда разница температур с обеих сторон составляет 1 К (Кельвин). Таким образом, единицей измерения коэффициента теплопередачи является Вт / (м² · K). Чем ниже коэффициент теплопроводности, тем лучше барьер и ниже потери тепла.

Проще говоря, коэффициент теплопередачи скажет нам, к каким потерям тепла мы должны подготовиться и будут ли счета за отопление высокими или низкими.

Еще один параметр, тесно связанный с коэффициентом теплопроводности — коэффициент теплопередачи λ. Его значение определяет скорость передачи тепла через различные материалы. Обычно его принимают по данным производителя для умеренно влажных условий. Чем менее теплопроводный материал (имеет меньшее значение λ), тем лучше он подходит для теплоизоляции.

U Коэффициент теплопередачи — окна Фото. Окнопласт / Алухаус

Как рассчитать коэффициент теплоотдачи?

Для расчета коэффициента теплопередачи U необходимы два значения: коэффициент теплопроводности λ и толщина перегородки или материала. Связь между ними выражается формулой:

U = λ / d

где: λ — теплопроводность, d — толщина перегородки или материала.

Эта формула часто используется для простых сравнений материалов, поскольку значение U указывается в нормах для определения минимальных изоляционных характеристик конкретных перегородок.Такое применение этого соотношения (этой формулы) верно, если мы имеем дело с очень простой перегородкой, сделанной из одного материала. Если, с другой стороны, перегородка имеет сложную структуру и состоит из множества материалов, то ее значение U требует сложных вычислений, и использование такого простого преобразователя может вызвать ошибки.

По этой причине тепловое сопротивление, обратное коэффициенту U, используется для определения теплоизоляции перегородки.Сопротивление одного слоя можно рассчитать по формуле:

R = d / λ

Чтобы узнать, какая теплоизоляция имеет стена, необходимо просуммировать тепловое сопротивление каждого из ее слоев.

Коэффициент теплопередачи U — наружные стены Termo Organika

Коэффициент теплоотдачи — технические условия

Это один из важнейших параметров, который необходимо учитывать при проектировании и строительстве дома. Таким образом, максимальные значения для каждой из внешних перегородок определены нормативными актами, а точнее Постановлением министра инфраструктуры от 12 апреля 2002 г. о технических условиях, которым должны соответствовать здания, и их расположении.С 2014 года значения U время от времени ужесточаются. Последующие изменения вступят в силу с 1 января 2021 года. Их принято называть стандартом WT 2021.

Коэффициент теплопередачи U — крыша Isover Polska

Какой должен быть коэффициент теплопередачи?

Значение коэффициента U для отдельных разделов разное. С января 2017 года стандарты для коэффициента теплопередачи не могут быть выше:

• 0,30 Вт / (м²K) для пола на земле,
• 0,23 Вт / (м²K) для внешних стен,
• 0,18 Вт / (м²K) для крыш и плоских крыш,
• 1,1 Вт / (м²K) для окон,
• 1,3 Вт / (м²K) для мансардных окон,
• 1, 5 Вт / ( м²K) для входных дверей.

С 2021 года нормы, регулирующие изоляцию крыш и внешних стен, будут снижены до следующих значений:

• 0,30 Вт / (м²K) для пола на земле,
• 0,20 Вт / (м²K) ) для внешних стен,
• 0,15 Вт / (м²K) для крыш и плоских крыш,
• 0,9 Вт / (м²K) для окон,
• 1,1 Вт / (м²K) для окон в крыше,
• 1,3 Вт / (м² · К) для наружных дверей.

Какой коэффициент U применим на практике? Значение коэффициента теплопередачи для отдельных перегородок зависит в основном от их толщины и слоя теплоизоляции. Конечно, стоит выбирать материалы с наименьшим коэффициентом λ и укладывать их более толстым слоем. Инвестиции в такую ​​изоляцию окупятся в виде более низких счетов за отопление.

Коэффициент теплопередачи UWT 2021.

Какова теплопроводность полиуретана?

Теплопроводность — это физическое свойство, присутствующее во всех материалах, включая полиуретан, и которое измеряет теплопроводность материала . Другими словами, это перенос тепловой энергии через данное физическое тело. Эта передача энергии приводит к из-за разницы температур . Поскольку согласно второму закону термодинамики тепло всегда передается более низкой температуре.

Во время утепления квартиры важно знать теплопроводность используемых материалов, так как от этого будет зависеть энергоэффективность, температура и комфорт квартиры .. Например, металлы имеют более высокое значение теплопроводности, чем дерево, но изоляционные материалы, такие как стекловолокно и полиуретан, имеют самую низкую теплопроводность.

провод

Сущность теплопроводности в утеплении зданий

Свойства теплоизоляторов являются ключевыми для достижения цели Европейского Союза по энергосбережению на 2020 год . Как в одноэтажных, так и в многоэтажных домах материалы, из которых построена внешняя перегородка, определяют потребление энергии.По этой причине, если мы хотим улучшить энергетические характеристики зданий, одним из физических свойств, определяющих, является ли материал хорошим теплоизолятором или нет, является его теплопроводность.

Сравнивая теплопроводность основных материалов, использованных в строительстве , можно подтвердить, как уровень теплопроводности напрямую влияет на теплоизоляцию квартиры в зависимости от выбора материалов.Например, традиционные материалы, такие как кирпич, щепа или бетон, имеют более высокий уровень теплопроводности, чем изоляционные материалы, такие как полиуретан или полистирол.

90 130

Материал	Теплопроводность
Полиуретановые системы	0,022-0,028 км / Вт
Экструдированный пенополистирол	0,029-0,033 км / Вт
Минеральная вата	0,031-0,045 км / Вт
Пенополистирол	0,031-0,050 км / Вт
Бетонный блок	0.35-0.79 км / Вт
Стружка	0,038-0,107 км / Вт
Перлит вспученный	0,040-0,060 км / Вт
Кирпич	0.49-0.87 км / Вт

Теплопроводность полиуретана

Полиуретановые системы являются одними из материалов, предлагающих лучшую теплоизоляцию на рынке с с минимальной толщиной . Такое свойство возможно благодаря низкой теплопроводности полиуретана. Хотя различия в уровнях теплопроводности между экструдированным полистиролом и полистиролом, минеральной ватой и полиуретановыми системами являются десятичными значениями, при использовании на месте эти десятичные различия могут составлять 3-4 см по толщине при достижении такой же энергоэффективности внешней перегородки.

Кроме того, полиуретановые системы (литые, формованные или обшитые панелями) являются идеальным решением для теплоизоляции зданий.Помимо низкой теплопроводности, они также обеспечивают хороший герметизирующий эффект внешней перегородки, избегая воздушных потоков (то есть ветрозащиты), возникающих в ее зазорах. Этот фактор очень важен, потому что без создания барьера против ветра (движения воздуха) теплопроводность не была бы столь эффективной.

.

Лямбда-теплопроводность и изоляция дома

Одним словом, в данном случае действует «обратная» логика, а именно: чем меньше, чем ниже значение коэффициента, тем лучше. Некоторые люди также утверждают, что этот параметр не очень важен, потому что значащие цифры (кроме нуля) находятся во 2-м и 3-м десятичных разрядах. Нет ничего более плохого.

Между лямбдой 0,045 и 0,031 Вт / мК огромная разница. Прежде всего, следует отметить, что при одинаковой толщине пластины с разной лямбдой термическое сопротивление различается на целых 45%!

Например: для получения наилучших параметров теплоизоляции необходимо заменить серый полистирол с λ = 0,031 толщиной 10 см на полистирол низкого качества толщиной 15 см! В результате мы увеличиваем внешнюю поверхность фасада, которую мы должны покрыть штукатуркой, используем более длинные шпильки (увеличение затрат), и все эти обработки означают, что мы ограничиваем количество естественного света, проникающего в наши красивые интерьеры.

Зачем вообще нужна эта лямбда? Действительно ли термическое сопротивление важно?

В наших климатических условиях дом с площадью стен около 250 м2, в зимний день, с наружной температурой -20 ° C и внутренней температурой + 20 ° C, изолированный полистиролом низкого качества с лямбда 0,045, будет излучают на 550 Вт больше энергии, чем тот же дом с улучшенной изоляцией из полистирола o лямбда 0,031 Вт / мК. Именно лямбда определяет, какими будут наши счета за электроэнергию.

Вы уверены, что хотите использовать 5 лампочек мощностью 100 Вт каждый день в течение зимы и всех последующих лет? Как видите, лямбда наиболее важна и зависит от плотности полистирола.При покупке просто обращайте внимание на вес изделия, ведь велика вероятность того, что плиты с невысокой плотностью не имеют заявленной теплоизоляции.

Производитель заявляет значение теплопроводности на каждой упаковке. Достаточно взвесить упаковку, чтобы убедиться, что ее содержимое соответствует заявлению производителя.

Марцин Феликс
Технический консультант Austrotherm
, фото: Austrotherm

.

Теплоизоляция из пенополиуритана высокого давления

Поиск теплоизоляционных материалов с максимально возможной эффективностью, низкими производственными затратами, высокой доступностью, устойчивостью к внешним факторам и низким воздействием на окружающую среду все еще продолжается. Такие особенности приписывают полимерным материалам, в т. пенополиуретаны.

С момента открытия полиуретана в Германии в 1937 году этот материал прошел через несколько поколений.Сначала была разработана технология производства жестких (твердых) пен, затем гибких, а затем полужестких (аэрозольных) пен.

По сей день высоко ценятся жесткие пенополиуретаны PUR и их улучшенная модификация — пенополиизоцианураты PIR. Оба материала характеризуются хорошими тепловыми свойствами в большом диапазоне температур:

• от -200 ° C до + 135 ° C — Пенополиуретан ,
• от –200 ° C до + 200 ° C — пены PIR.

Значение коэффициента теплопроводности λ40 в среднем составляет 0,026 Вт / (м · К) и 0,024 Вт / (м · К) [1] соответственно.Наиболее предпочтительная кажущаяся плотность после отверждения жестких пен обычно составляет 35-50 кг / м³. Пены PUR и PIR легкие, а также химически и биологически стойкие. Они также несут относительно высокие механические нагрузки.

Их недостаток — низкая звукоизоляция и плохая устойчивость к УФ-излучению. Пена PIR показывает немного лучшие изоляционные свойства, намного лучшую огнестойкость (негорючесть) и лучшее сопротивление диффузии, чем пена PUR. По этой причине этот материал постепенно заменяет жесткие пенополиуретаны [2].

Еще одна группа пенополиуретанов — это полужесткие (аэрозольные) и гибкие пенополиуретаны. Они, в свою очередь, не характеризуются таким низким значением коэффициента теплопроводности, как жесткий пенопласт, хотя также могут использоваться в качестве теплоизоляционного материала.

Гибкие пенополиуретаны обладают такими же теплоизоляционными свойствами, что и экструдированный полистирол XPS, в то время как полужесткие полистиролы и полистиролы с низким коэффициентом расширения соответствуют пенополистиролам EPS (λ _D = 0,032–0,036 Вт / (м · К)) [3].

Полужесткие пены с высоким коэффициентом расширения характеризуются более высокими значениями теплопроводности по сравнению с аэрозольными пенами низкого давления. Имеющиеся на рынке аэрозольные пены имеют кажущуюся плотность после отверждения в диапазоне 18–26 кг / м³.

Применение монтажных пен в строительстве

Пенополиуретан используется в строительстве по-разному. Это связано не только с очень хорошими теплоизоляционными и другими функциональными характеристиками, но и с различными способами нанесения.

Пены

PUR, несмотря на главный недостаток воспламеняемости (включая выделение токсичных газов и дыма при горении), все еще широко используются. Также существуют пены с повышенной огнестойкостью, например, огнезащитные аэрозольные пены для герметизации дверей.

Обычно используемый герметизирующий материал — это полужесткие пенополиуретановые аэрозоли. На польском рынке доступны два типа таких материалов: стандартные (трубчатые) и пистолетные. Чаще встречаются пены со шланговым аппликатором (их доля составляет ок.2/3 продаж аэрозольных пен на внутреннем рынке).

Они дешевле и не требуют специального инструмента [4]. Также существует различие между летними и зимними (низкотемпературными) пенами. Они различаются в основном температурой эксплуатации, что обусловлено химическим составом. Летние пены обычно имеют диапазон рабочих температур от + 5 ° С до + 30 ° С, а зимние пены от -10 ° С до + 30 ° С.

По химическому составу различают одно- и двухкомпонентные пены. Первым из них требуется влага, содержащаяся в воздухе в процессе закалки.Поэтому при использовании однокомпонентной пены помните, что минимальная влажность воздуха, необходимая для застывания, составляет 35%, а оптимальная — 60%.

Перед нанесением рекомендуется смочить поверхность для нанесения и распылить пену на этапе схватывания. Двухкомпонентные пены застывают в результате химической реакции компонентов после смешивания, без участия влаги из окружающей среды. Аэрозольные пены доступны в упаковках под давлением емкостью от 300 до 750 мл.

По отношению к объему аэрозоля в баллоне они увеличивают свой объем от 30 до 60 раз [5]. Контейнеры под давлением содержат, помимо твердых компонентов и пенообразователей, пропеллент — чаще всего пропан-бутан. Однокомпонентные пены — это монтажные и герметизирующие пены, а двухкомпонентные пены — это типичные монтажные пены [6, 7].

Основными функциями аэрозольных пен являются сборка, изоляция, герметизация, звукоизоляция, заполнение пространства и склеивание. Предполагается, что герметизирующие пены заполняют лишь небольшие пространства в перегородках здания [5].

Эти материалы используются для герметизации пространства вокруг окон и дверей из дерева, ПВХ и алюминия, монтажных проходов, а также щелей и трещин в соединениях элементов, встроенных в стены зданий.

На рынке также представлены однокомпонентные полиуретановые клеи низкого давления для приклеивания пенополистирольных плит EPS и XPS перед использованием механических креплений при теплоизоляции стен зданий. Также они используются для быстрого заполнения промежутков между плитами теплоизоляционного материала, так как имеют низкое значение коэффициента теплопроводности λD (0,035 Вт / (м · К)).

Клеи и пена также используются для установки подоконников, крепления шкафов и стеновых панелей, а также для приклеивания гофрированных листов и черепицы.Сборные деревянные элементы соединяются в каркасные конструкции зданий с помощью клея.

Также существует аэрозольных пен , используемых вместо цементного раствора для возведения стен из полированных керамических блоков с гладкими напорными поверхностями. Значение коэффициента теплопроводности однокомпонентного кладочного раствора в пенопласте составляет 0,036 Вт / (м · К).

Полужесткие пенопласты с низкой упругостью также рекомендуются для звукоизоляции и герметизации перегородок, ванн и душевых поддонов.Аэрозольные пены используются для изоляции элементов санитарного оборудования (канализация, центральное отопление и горячее водоснабжение), а также для монтажа электроустановок, герметизации стыков кровли, стен и потолка.

Для теплоизоляции крутые чердаки, плоские крыши, потолки, полы и многослойные стены выполнены из двухкомпонентной полиуретановой пены. Пена для распыления используется в Польше более 20 лет, и ее не следует путать с двухкомпонентными аэрозольными пенами.

Распылительная пена представляет собой жесткий пенополиуретан с закрытыми порами, со значением теплопроводности 0,022 Вт / (м · К) и повышенной кажущейся плотностью 50-70 кг / м³.Существуют также аэрозольные пены с более высоким значением коэффициента теплопроводности, примерно 0,07 Вт / (м · К).

Механизмы теплового потока в пенах

Технические свойства пенополиуретана зависят от типа и химического состава материала. В зависимости от используемых субстратов, их мольного соотношения, типа, условий синтеза, модифицирующих агентов и катализаторов получается разный полиуретановый материал [3].

пенополиуритан представляет собой композит, состоящий из двух фаз: непрерывной (представляющие собой полиуретановые полимеры) и дисперсной (состоящей из газов).Полимер обладает механическими свойствами, а газ обладает изоляционными свойствами [8]. Пенополиуретан — это материал с ячеистой структурой.

Толщина стенок ячеек типичных пен с низкой плотностью составляет примерно 0,5–1 мкм. Следовательно, примерно 80 мас. полимера находится в ребрах, и только 20 мас. в клеточных стенках [9]. Полиуретан — это материал, в котором обычно используются газы с лучшими теплоизоляционными свойствами, чем у воздуха, для вспенивания и заполнения ячеек пор.

В пенополиуретане перенос тепла происходит за счет проводимости газов, замкнутых в ячейках пенопласта, проводимости полиуретановой матрицы, излучения и конвекции.

Следовательно, говорится об эквивалентном (также называемом эффективным, кажущимся или измеренным) коэффициенте теплопроводности из-за сложности механизма теплопереноса в этих материалах.

Отдельные компоненты не являются аддитивными, поэтому, если анализировать замещающий коэффициент теплопроводности пенополиуретана, можно говорить только об оценочных долях тепла, передаваемого по определенному механизму [3].

В современных пенополиуретанах из-за большей теплопроводности, обусловленной используемыми в настоящее время вспенивающими добавками, большое значение имеют перенос тепла через полиуретановую матрицу и излучение. В этих материалах наибольшее количество тепла передается за счет теплопроводности, значительная часть которой выделяется газам (60-80% от значения коэффициента теплопроводности), и меньше — каркасу [10, 11].

В пенах с низкой кажущейся плотностью 30-40 кг / м³ газ составляет около 92-98% от объема (может достигать 99%) [10, 12].Поэтому теплопередача в полимерной матрице мала из-за ее низкого содержания (несколько процентов от всего объема пены) [3, 10].

Матрицу в виде ребер и стенок ячеек следует рассматривать как тепловые мостики, так как ее проводимость во много раз превышает проводимость используемых вспенивателей (от нескольких до двадцати раз).

Значительное количество тепла передается излучением [11, 13]. Уменьшение переноса под действием излучения в пенополиуретане достигается за счет уменьшения размера ячеек и добавления непрозрачных порошков. Поток тепла за счет конвекции в небольших порах очень мал, и им можно пренебречь, если размер ячеек меньше 3 мм [1].

В современных твердых пенопластах размер пор составляет от нескольких десятков микрометров до нескольких миллиметров [10]. Поэтому конвекция здесь не рассматривается. Конвекция становится более важной в случае полужестких однокомпонентных пен с большими порами.

Тепловые свойства пен

Эффективность теплоизоляции материала или изделия определяется экспериментально с использованием пластинчатых аппаратов.В этих устройствах существует фиксированный одномерный тепловой поток, описываемый законом Фурье. Полученные результаты касаются эффективного коэффициента теплопроводности [15, 16]:

где:

λ (T _м ) — коэффициент теплопроводности материала при средней температуре T _м [Вт / (м K)],

q — плотность теплового потока через образец [Вт / м²],

d — толщина образца [м],

ΔT — разность температур горячей и холодной плиты [K].

Young Hard Пенополиуретан может иметь коэффициент теплопроводности 0,018 Вт / (м · К). С учетом эффекта старения значение коэффициента теплопроводности может составлять 0,028 Вт / (м · К) [6].

Типичные значения 0,020-0,022 Вт / (м · К). В гибких пенопластах значение этого параметра составляет 0,033–0,034 Вт / (м · К), а в полужестких пенопластах — около 0,040 Вт / (м · К) [3].

Пенополиуретан — это материалы с анизотропной структурой. Поры удлиненные и однонаправленные по направлению роста.Таким образом, общий перенос тепла ячеистыми пенами тесно связан с анизотропией материала.

Значение коэффициента λ по длине поры согласно Furmański et al. [10] может быть даже на 50% больше, чем проводимость в направлении, перпендикулярном росту. Испытания одного и того же материала в двух разных направлениях (вдоль и перпендикулярно удлинению ячейки), проведенные Stork [3], показывают изменения коэффициента теплопроводности на 20–30%.

Теплоизоляционные свойства пенополиуретана зависят от вспенивающего агента, используемого для вспенивания, содержания закрытых ячеек и кажущейся плотности. Анизотропия плотности заметна и в поперечных сечениях пен. На поверхности пены находится слой эпидермиса с наибольшей кажущейся плотностью.

В направлении сердцевины значительно уменьшается плотность пены, что вызывает уменьшение значения коэффициента теплопроводности. Стандартная кажущаяся плотность составляет 25–70 кг / м³ для пен с закрытыми порами и 10–12 кг / м³ для пен с открытыми порами.

Наименьшие значения коэффициента теплопроводности в жестких пенополиуретанах получены при кажущейся плотности 25–35 кг / м³ с размером пор порядка нанометров [17].

Таким образом, формирование теплоизоляционных свойств пенополиуретана возможно не только за счет свойств пенообразователя. Также можно получить более выгодную структуру с помощью процесса вспенивания, чтобы пена имела надлежащую анизотропию и размер ячеек для направления теплового потока во время ее использования.

Эффект старения пен

Теплопроводность газа, содержащегося в порах, оказывает наибольшее влияние на значение коэффициента теплопроводности пенополиуретана, поэтому теплопроводность этого типа изоляции немного превышает теплопроводность газа [10].

Фторхлоруглероды (ГХФУ) использовались в качестве пенообразователей в технологическом процессе производства пенополиуретана. В настоящее время введена группа гидрофторуглеродов (ГФУ), а также изомеры пентана и предельные углеводороды.Изоляция из пенопласта с закрытыми ячейками, содержащая в ячейках газы с более низким коэффициентом теплопроводности, чем воздух, и с более высокой молекулярной массой, стареет.

Значение коэффициента теплопроводности атмосферного воздуха при 26 ° C составляет 0,0259 Вт / (м · К). Со временем вспениватель заменяется атмосферным воздухом через стенки пор. Процесс старения пенополиуретана основан на диффузии пенообразующих газов за пределы материала и, таким образом, на изменении газового состава в порах.

Изоляция стареет наиболее интенсивно в первые несколько лет. Этот процесс ускоряется за счет повышения рабочей температуры изоляции. Эффект — увеличение значения коэффициента теплопроводности. В течение нескольких лет он может вырасти на 30% [7, 8, 19].

В случае пентана в первые 5 лет происходят фундаментальные изменения, и значение коэффициента теплопроводности увеличивается примерно на 3,5–5 Вт / (м · К) в зависимости от состава газа в ячейках по отношению к пены с кажущейся плотностью 34 кг / м³.Новые вещества, используемые для вспенивания полимеров, вызывают образование в порах углекислого газа, также с теплопроводностью ниже, чем у воздуха (0,0168 (м · К)).

Тогда наблюдаются самые большие изменения старения. В случае пенополиуретана с продувкой CO2 прекращение диффузии наступает через несколько дней или месяцев [10, 18].

Эффекты вертикального образования пенополиуретана

Самый старый способ получения твердого пенополиуретана — вспенивание в формах. По мере протекания реакции формы заполняются за счет увеличения объема реакционной смеси в 30-40 раз [3].На практике используются вертикальные и горизонтальные формы.

Авторы многих исследований указывают на то, что свойства вертикально сформированных пен относительно однородны сверху вниз [19, 20]. Оказывается, на структуру жестких пен, помимо типа вспенивателя, также влияют размер и форма формы, а также направление расширения вспененной массы.

Размер и анизотропия ячеек изменяется больше в малых и узких формах, чем в больших формах правильной формы [21]. В небольших или узких формах (размеры до нескольких сантиметров) наблюдается повышенное влияние реакции реакционной массы со стенками формы на структуру формируемого вспененного материала, которая изменяется с высотой и расстоянием от нее. стенки формы.

При вспенивании пены образуются ячейки определенной формы. Они очень узкие и вытянутые по горизонтали в пограничном слое. Ориентация этих ячеек постепенно изменяется с увеличением расстояния от стенки формы. Клетки становятся менее анизотропными, и направление их удлинения меняется на вертикальное.

Кроме того, в сердцевине пен, изменения размера и формы ячеек наблюдались с увеличением высоты образцов, независимо от используемого вспенивающего агента. Размер ячейки уменьшается снизу образцов вверх. В нижней части ячейки вытянуты по вертикали, а с увеличением высоты по вертикали структура пены становится более изотропной (средняя высота ячеек уменьшается, а их ширина увеличивается) [3].

Уменьшение расстояния между стенками формы существенно влияет на размер получаемых ячеек. Тогда получается большее количество более вытянутых ячеек с меньшими размерами. При больших расстояниях между стенками формы получаются большие ячейки, что является следствием большего свободного расширения реакционной смеси [3].

Изменения размера, формы и ориентации клеток, несомненно, влияют не только на среднее значение кажущейся плотности, но и на ее распределение в отдельных частях образцов. Испытания жестких пенополиуретанов в вертикальной форме показали, что их наибольшая плотность наблюдается на высоте 20-50 см от дна. Ниже и выше этой зоны наблюдается меньшая плотность.

Это явление до конца не объяснено. Высокая температура в нижней части формы из-за экзотермической реакции способствует гораздо большему давлению, растрескиванию межклеточных стенок и слиянию более мелких ячеек с более крупными. В результате кажущаяся плотность в этой зоне снижается [3].

Сводка

Пенополиуретан

— это неоднородные материалы, что означает, что их теплоизоляционные свойства изменяются с изменением химического состава, используемых вспенивающих газов, размеров форм, направления вспенивания и гелеобразования пены и других технологических факторов.

Неоднородность пенополиуретана проявляется в изменении структуры (анизотропии, формы, размера и расположения ячеек) и кажущейся плотности материала на разных участках.Ограничивая свободное вспенивание высокоэластичных пен, можно получить более благоприятные значения коэффициента теплопроводности, не намного превышающие 0,030 Вт / (м · К).

Литература

1. Р. Борковски, «Теплоизоляция в промышленности и охрана окружающей среды», ИЗОЛЯЦИОННАЯ конференция «Роль изоляции в современном дизайне и архитектуре», Варшава, 2013 г., стр. 63-75.
2. Л. Жабски, Я. Папиньски, «ПИР-пены — новый тип жесткого пенополиуретанового утеплителя», ИЗОЛЯЦИОННАЯ конференция «Проблемы современного строительства в области теплоизоляции», Варшава, 2012, с. 67–80.
3. А. Прочяк, «Полиуретановые теплоизоляционные материалы нового поколения», Издательство Краковского технологического университета, Краков, 2008 г.
4. Веб-сайт: www.muratorplus.pl/technika/chemia-budowlana/piana-wezykowa-o-parametrach-zblizonych-do-pistoletowej_57925.html.
5. W. Kukulska, «Технические требования и критерии оценки полиуретановых аэрозольных герметизирующих пен», Исследования ITB № 4 (144), Варшава 2007, стр. 37–46.
6. J. Sawicki, «Использование полиуретанов в строительстве», «IZOLACJE», № 2/2007, стр.44.
7. М. Врона, «Уплотнение, заполнение, звукоизоляция — пенополиуритан в строительстве», «ИЗОЛЯЦИЯ», № 5/2009, стр. 56.
8. Я. Папиньски, Л. Жабски, «Понимание полиуретанов», «Материалы Будовлане», № 1/2011, стр. 57-58.
9. D.W. Рейц, М.А. Schuetz, L.R. Гликсман, «Журнал сотовой пластмассы». 20/1984, стр. 104.
10. П. Фурмански, Т.С. Вишневски, Й. Банашек, «Теплоизоляция, механизмы теплопередачи, тепловые свойства и их измерения», Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Варшава, 2006.
11. А. Кмич, «Термические процессы и аппараты», Издательство Вроцлавского технологического университета, Вроцлав 2005.
12. H. Fluerent, S. Thijs, «Journal of Cellular Plastics», № 31/1995, стр. 580.
13. Z. Wirpsza, «Полиуретаны. Химия, технология, применение», WNT, Варшава, 1991.
14. Д. Бхаттачарджи, Дж. А. Кинг, К. Уайтхед, «Журнал сотовой пластмассы», № 27/1991, стр. 240,
.
15. PN-EN 12667: 2002, «Тепловые свойства материалов, определение термического сопротивления методами закрытой нагревательной пластины и датчика теплового потока.Изделия с высокой и средней термостойкостью. »
16. PN-EN 14308: 2012, «Изделия для теплоизоляции строительного оборудования и промышленных установок. Изделия из жесткого пенополиуретана (PUR) и пенополиизоцианурата (PIR), изготовленные на заводе».
17. Э. Пласидо, M.C. Ардуини-Шустер, Дж. Кун, «Инфракрасная физика и технология», № 46/2005, стр. 219.
18. «Общее строительство», т. 2. «Строительная физика», под ред. З. Кобза, Аркадий, Варшава, 2009.
19. «Общее строительство», т.1. «Строительные материалы и изделия», под редакцией Б. Стефаньчика, Аркадий, Варшава 2009.
20. «Книга полиуретанов», Д. Рэндалл, С. Ли (ред.), Wiley Ltd. 2002.
21. M.C. Хокинс, Б. О’Тул, Д. Джекович, «Журнал сотовой пластмассы», № 41/2005, стр. 267.

ИЗОЛЯЦИЯ 11-12 / 2014

Хотите быть в курсе? Подпишитесь на наши новости!

.

Плохая теплопроводность – обзор

7.8.2 Приготовление, охлаждение и размораживание мяса

Приготовление, охлаждение и размораживание мяса является одним из основных видов использования энергии в пищевой промышленности, домашнем, коммерческом и промышленном секторах. скорости этих процессов нужен способ преодоления плохой теплопроводности «изделия». В то время как микроволновые печи могут использоваться в некоторых бытовых процессах приготовления/размораживания, в более широком масштабе это оборудование менее популярно и может представлять опасность для здоровья. Как упоминалось выше, тепловая трубка как «супертеплопроводник» вытеснила на некоторых кухнях обычный вертел для мяса, но до недавнего времени отсутствовал научный анализ преимуществ на различных этапах обработки пищевых продуктов. Это было исправлено исследованиями в Исследовательском центре пищевой промышленности и технологических процессов (FRPERC) Бристольского университета в Соединенном Королевстве.

Один из первых проектов FRPERC касался исследования замораживания и размораживания мясных кусков (говяжья верхняя часть).Два набора экспериментальных данных показаны на рис. 7.41 и 7.42 для замораживания и охлаждения соответственно. (Шусты обычно имели вес 0,9–3 кг.)

Рисунок 7.41. Кривая замерзания соединения при температуре окружающей среды в морозильной камере, снижающаяся с -18°C до -30°C.

(любезно предоставлено FRPERC [79]).

Рисунок 7.42. Кривая оттаивания соединения при повышении температуры окружающей среды с 17°C до 21°C.

(любезно предоставлено FRPERC [79]).

На графиках показаны данные для двух экспериментов. К ним относятся графики температурного профиля с использованием «шпильки» тепловой трубы, контрольный случай, когда температура внутри стыка регистрировалась без тепловой трубы, и измерение температуры окружающего воздуха (в морозильном отделении на рис.7.41, а в окружающем воздухе для данных на рис. 7.42).

Было получено гораздо больше данных, чем показано, и исследователи пришли к выводу, что в ходе первоначальных испытаний было достигнуто сокращение времени замораживания до 42% и времени оттаивания до 54,5%. Используемая в этих случаях тепловая трубка имела длину 600 мм, диаметр 9,5 мм и использовала этанол в качестве рабочей жидкости. Более поздняя серия испытаний с использованием тепловых трубок меньшего размера (300 мм × 6,5 мм) показала среднее сокращение времени замораживания и оттаивания на 18% и 20% соответственно.

Авторы отчета предполагают, что недостаток затрат заключается в том, что тепловые трубки необходимо оставлять в стыке после замерзания до тех пор, пока он не оттает, и при вставке/удалении стыку наносится некоторый ущерб. Однако они отмечают, что в конкретных случаях, например, для удовлетворения требований Европейского Союза по охлаждению туш, они, вероятно, будут рентабельными.

Совсем недавно та же команда сообщила об использовании тепловых трубок для улучшения приготовления и охлаждения кусочков бекона [80].В этой серии экспериментов использовались тепловые трубы большего диаметра, чем в предыдущих работах по замораживанию. Были протестированы три размера, диаметры которых варьировались от 12 до 19 мм, при постоянной длине 330 мм. В тепловых трубках в качестве рабочей жидкости использовался метанол, а со стороны воздуха они были оребрены.

Результаты показали, что использование тепловых трубок при приготовлении и охлаждении может вдвое сократить время приготовления и помочь обеспечить приготовление блюд до безопасной внутренней температуры. Для охлаждения время было сокращено на 25%.Энергосберегающие последствия сокращения времени приготовления очень важны — достигается сокращение использования на 37–43%.

Сохранение пищевых продуктов путем замораживания или охлаждения, а также приготовление пищи с использованием нагревания или охлаждения являются основными и растущими видами использования энергии. Несколько приведенных выше примеров показывают, какой значительный вклад в энергосбережение могут внести тепловые трубы. Поле широко открыто для дальнейшей эксплуатации.

Термические свойства неметаллов | Инженерный справочник и онлайн-инструменты

Связанные ресурсы: передача тепла

Тепловые свойства неметаллов

Проектирование и проектирование теплопередачи
Инженерные металлы и материалы
Теплопроводность, обзор теплопередачи

Тепловые свойства неметаллов

Проводимость: Теплопередача происходит с меньшей скоростью через материалы с низкой теплопроводностью, чем через материалы с высокой теплопроводностью. Соответственно, материалы с высокой теплопроводностью широко используются в радиаторах, а материалы с низкой теплопроводностью используются в качестве теплоизоляции. Теплопроводность материала может зависеть от температуры. Величина, обратная теплопроводности, называется термическим сопротивлением.

Плотность: Плотность или, точнее, объемная массовая плотность вещества — это его масса на единицу объема.

Удельная теплоемкость: теплота, необходимая для повышения температуры единицы массы данного вещества на заданную величину (обычно на один градус).

Материал	Проводимость Вт/м-°C	Плотность кг/м 3	Удельная теплоемкость Дж/кг-°C
АБС-пластик	0,25	1,014 x 10 3	1,26 x 10 3
Ацетали	0. 3	1,42 x 10 3	1,5 x 10 3
Акрил	0,06	1,19 x 10 3	1,5 x 10 3
Алкиды	0,85	2,0 ​​x 10 3	1.3 x 10 3
Глинозем, 96%	21,0	3,8 x 10 3	880,0
Глинозем, чистый	37,0	3,9 x 10 3	880,0
Асбест, асбестовые листы	0.166	—	—
Асбест, Цемент	2,08	—	—
Асбест, цементные плиты	0,74	—	—
Асбест, рифленый, 4 слоя/дюйм	0. 087	—	—
Асбест, войлок, 20 л/дюйм	0,078	—	—
Асбест, войлок, 40 лм/дюйм	0,057	—	—
Асбест, неплотно упакованный	0.154	520,0	—
Асфальт	0,75	—	—
Бакелит	0,19	—	—
Бальзамовая шерсть 2,2 фунта/фут 3	0. 04	35,0	—
Бериллия, 99,5%	197,3	—	—
Кирпич, Строительный кирпич	0,69	1,6 x 10 3	—
Кирпич, карборундовый кирпич	18.5	—	—
Кирпич, хромированный кирпич	2,32	3,0 x 10 3	—
Кирпич, Диатомит	0,24	—	—
Кирпич, лицевой кирпич	1. 32	2,0 ​​x 10 3	—
Кирпич шамотный	1,04	2,0 ​​x 10 3	—
Кирпич, магнезит	3,81	—	—
Углерод	6.92	—	—
Картон, Целотекс	0,048	—	—
Гофрированный картон	0,064	—	—
Цемент, Раствор	1. 16	—	—
Цемент портланд	0,29	1,5 x 10 3	—
Бетон, пепел	0,76	—	—
Бетон, камень, смесь 1-2-4	1.37	2,1 x 10 3	—
Пробка, пробковая плита, 10 фунтов/фут 3	0,043	160,0	—
Пробка молотая	0,043	150,0	—
Пробка регранулированная	0. 045	80,0	—
Алмаз, пленка	700,0	3,5 x 10 3	2,0 ​​x 10 3
Алмаз, тип IIA	2,0 ​​x 10 3	—	—
Алмаз, тип IIB	1.3 x 10 3	—	—
Диатомит	0,061	320,0	—
E-стекловолокно	0,89	2,54 x 10 3	820,0
Эпоксидная смола, высоконаполненная	2. 163	—	—
Эпоксидная смола, без наполнителя	0,207	—	—
Войлок, волосы	0,036	265,0	—
Войлок, шерсть	0.052	330,0	—
Изоляционная плита из волокна	0,048	240,0	—
FR4 Эпоксидное стекло, 1 унция меди	9.11	—	—
FR4 Эпоксидное стекло, 2 унции меди	17. 71	—	—
FR4 Эпоксидное стекло, 4 унции меди	35,15	—	—
FR4 Эпоксидное стекло, без меди	0,294	1,9 x 10 3	1,15 x 10 3
Стекло, боросиликат	1.09	2,2 x 10 3	—
Стекло, пирекс	1,02	2,23 x 10 3	837,0
Стекло, окно	0,78	2,7 x 10 3	—
Стекло, Шерсть, 1. 5 фунтов/фут 3	0,038	24,0	—
Инсулекс, сухой	0,064	—	—
Капок	0,035	—	—
Каптон	0.156	—	1,09 x 10 3
Магнезия, 85%	0,067	270,0	—
Слюда	0,71	—	—
Майлар	0.19	—	—
Нейлон	0,242	1,1 x 10 3	1,7 x 10 3
Фенольная, на бумажной основе	0,277	—	—
Фенопласт, обычный	0. 519	—	—
Гипс, гипс	0,48	1,44 x 10 3	—
Штукатурка, металлическая рейка	0,47	—	—
Штукатурка, деревянная рейка	0.28	—	—
Оргстекло	0,19	—	—
Поликарбонат	0,19	1,2 x 10 3	1,3 x 10 3
Полиэтилен высокой плотности	0. 5	950,0	2,3 x 10 3
Полиэтилен низкой плотности	0,35	920,0	2,3 x 10 3
Полиэтилен средней плотности	0,4 ​​	930,0	2.3 x 10 3
Полистирол	0,106	—	—
Поливинилхлорид	0,16	—	—
Пирекс	1,26	—	—
Минеральная вата, 10 фунтов/фут 3	0. 04	160,0	—
Минеральная вата, неплотно упакованная	0,067	64,0	—
Каучук, бутил	0,26	—	—
Резина, твердая	0.19	—	—
Резина, силикон	0,19	—	—
Резина, мягкая	0,14	—	—
Опилки	0.059	—	—
S-стекловолокно	0,9	2,49 x 10 3	835,0
Кремнеземный аэрогель	0,024	140,0	—
Силикон, 99. 9%	150,0	2,33 x 10 3	710,0
Силиконовая смазка	0,21	—	—
Камень, гранит	2,8	2,64 x 10 3	—
Камень, Известняк	1.3	2,5 x 10 3	—
Камень, мрамор	2,5	2,6 x 10 3	—
Камень, песчаник	1,83	2,2 x 10 3	—
Пенополистирол	0. 035	—	—
Тефлон	0,22	—	1,04 x 10 3
Древесная стружка	0,059	—	—
Дерево, поперечное зерно, бальза, 8.8 фунтов/фут 3	0,055	140,0	—
Дерево, поперечное зерно, кипарис	0,097	460,0	—
Древесина, поперечное зерно, пихта	0,11	420,0	—
Дерево, поперечное зерно, клен	0. 166	540,0	—
Дерево, поперечное зерно, дуб	0,166	540,0	—
Древесина, поперечное зерно, белая сосна	0,112	430,0	—
Древесина, поперечное зерно, желтая сосна	0.147	640,0	—
Оксид алюминия, Al 2 O 3 , 99,5%	32,0	—	—
Оксид алюминия, Al 2 O 3 , 96%	21,5	—	—
Оксид алюминия, Al 2 O 3 , 90%	12. 0	—	—

Преобразование теплопроводности:
1 кал/см ² /см/сек/°C = 10,63 Вт/дюйм — °C

117 БТЕ/(ч-фут F) x (0,293 Вт-ч/БТЕ) x (1,8F/C) x (фут/12 дюймов) = 5,14 Вт/дюйм — °C
или
117 БТЕ/(час-фут-F) x 0,04395 ватт-час-F-фут/(БТЕ=°C — дюйм) = 5,14 Вт/дюйм-°C

Связанный:

2.7 Теплопроводы и изоляторы | Классификация вещества

2.7 Теплопроводники и изоляторы (ЭСАИИ)

Теплопроводник — это материал, который позволяет передавать энергию в виде тепла. внутри материала, без какого-либо движения самого материала. Простой способ понять эту концепцию через простую демонстрацию.

Теплопроводность

Цель

Чтобы продемонстрировать способность различных веществ проводить тепло.

Аппарат

Вам понадобится:

Метод

• Налейте кипяток в две чашки так, чтобы они были заполнены примерно наполовину.

• Поместите металлическую ложку в одну чашку и пластиковую ложку в другую.

• Обратите внимание, какая ложка нагревается быстрее

Будьте осторожны при работе с кипящей водой и при прикосновении к ложкам, так как можно легко обжечься.

Результаты

Металлическая ложка нагревается быстрее, чем пластиковая.Другими словами, металл хорошо проводит тепло, но пластик нет.

Заключение

Металл является хорошим проводником тепла, а пластик — плохим проводником тепла.

Изолятор представляет собой материал, который не позволяет передавать электричество или энергию. Материалы которые являются плохими теплопроводниками, также могут быть описаны как хорошие теплоизоляторы.

Здания с хорошей изоляцией требуют меньше энергии для обогрева, чем здания без теплоизоляции. Два здания материалы, которые используются все больше и больше во всем мире, минеральная вата и полистирол . Минеральная вата является хорошим изолятором, потому что она удерживает воздух в матрице. шерсть, чтобы тепло не терялось. Поскольку воздух — плохой проводник и хороший изолятор, это помогает удерживать энергию. внутри здания. Полистирол также является хорошим изолятором и способен удерживать прохладные вещи холодными и горячими. горячий. Дополнительным преимуществом является устойчивость к влаге, плесени и грибкам.

Подробнее о теплопроводности

Посмотрите на таблицу ниже, в которой показана теплопроводность ряда различных материалов, а затем ответьте на следующие вопросы. Чем выше число во втором столбце, тем лучше материал. теплопроводность (т. е. хороший проводник тепла). Помните, что материал, эффективно проводящий тепло, также будет терять тепло быстрее, чем изоляционный материал. {-1}$}\))

Серебро

\(\текст{429}\)

Нержавеющая сталь

\(\текст{16}\)

Стандартное стекло

\(\текст{1,05}\)

Бетон

\(\text{0,9}\)–\(\text{2}\)

Красный кирпич

\(\текст{0,69}\)

Вода

\(\текст{0,58}\)

Полиэтилен (пластик)

\(\text{0,42}\)–\(\text{0,51}\)

Дерево

\(\text{0,04}\)–\(\text{0,12}\)

Полистирол

\(\текст{0,03}\)

Воздух

\(\текст{0,024}\)

Используйте эту информацию, чтобы ответить на следующие вопросы:

1. Назовите два материала, которые являются хорошими теплопроводниками.

2. Назовите два материала, которые являются хорошими изоляторами.

3. Объясните почему:

   1. Красный кирпич — лучший выбор, чем бетон, для строительства домов, которые нуждаются в меньшем внутреннем отоплении.

   2. Нержавеющая сталь подходит для изготовления кастрюль

Температура и теплота. Теплопроводность

Температура и теплота. Теплопроводность Научное содержание: теплопроводность

Объекты с разной температурой пытаются проникнуть в равновесия, перемещая энергию от более теплого к более холодному.Существует несколько различных способов передачи энергии:

• Проводимость через материал
• Конвекция жидкости (газа или жидкости)
• Излучение света
• Фазовые изменения: испарение или плавление

Это так называемые процессы теплопередачи. Они разные способы перемещения энергии из одного места в другое. Этот раздел посвящен проводимости; конвекция, излучение и изменение фазы будут изучаться в других разделах.

Теплопроводность происходит внутри вещества (которое может быть в твердом, жидкая или газообразная форма). Энергия движется сквозь материал без материала сама заметно двигается. Следует различать три диапазона теплопроводности:

• Металлы обычно являются хорошими теплопроводниками, для по той же причине, что они, как правило, электрические проводники: они содержат электроны, которые могут двигаться независимо от атомов, несущих как заряд, так и энергия.Итак, если одна сторона металлического стержня горячая, тепловая энергия от эта сторона быстро переносится электронами на другую сторону, что также делает ее горячей.
• Теплопроводность также имеет место в материалах, не являющихся электрическими проводники. В неметаллических материалах занимает место своего рода ведро-бригадой: когда одна сторона предмета теплее другого, содержит больше тепловой энергии, а мелкомасштабные (невидимые) вибрации материала там крупнее. Движение одного региона вызывает движение в соседних областях, и таким образом энергия движется от место к месту. Этот метод перемещения энергии в 100 раз медленнее, чем в металле, но теплопроводность через твердый материал, такой как стекло все еще заметен: поэтому мы используем стеклопакеты, штормовые окна и шторы когда важно сохранить тепло в доме.
• Воздух и другие газы являются плохими проводниками тепла.Очень мало материи там и ведерной бригады не очень много ведер.

Теплопроводность энергии от одного объекта к другому требует, чтобы они будут в контакте.

Металлы прохладны на ощупь потому что они являются хорошими проводниками тепловой энергии. Температура нашего тела постоянна и обычно намного выше нашей окружающей среды и объектов в окружающей среде. Когда мы дотронуться до предмета, который круче нас, он быстро отводит энергию, оставляя нашу руку прохладной.Камень и стекло лучше проводят тепло, чем воздух, поэтому им тоже холодно. Это работает наоборот, когда мы сталкиваемся с нагретым солнцем пряжка ремня безопасности — теперь энергия течет из металла, опять же потому, что это хороший проводник, к нам, и если очень жарко, мы обгораем.

Противоположностью теплопроводника является теплоизолятор. Изолятор — очень плохой проводник. Поскольку мы теплокровные (и любим оставаться в тепле), изоляторы важные.Когда мы прикасаемся к прохладному куску пенопласта, он не энергия от нас, потому что это не хороший проводник. Может быть очень холодно, но не очень прохладно, потому что она не отнимает у нас энергию быстро.

Теплопроводность требует присутствия материи, поэтому самый лучший изолятор — вакуум. Иногда это используется — термос представляет собой двойную бутылку с вакуумом между ними.

Воздух и другие газы являются хорошими изоляторами. потому что их плотность низкая (поэтому материала не так много присутствует для транспортировки энергии).Большинство материалов, которые мы используем для изоляции на самом деле просто воздух удерживается на месте: мех, волосы, перья, пенополистирол, двойное стекло и штормовые окна, тканая ткань все примеры этой идеи.

Когда вы выйдете с постели утром, что бы вы хотели, чтобы ваши ноги были в тепле встречаться? Хороший проводник, как кафельный пол, или плохой проводник, как коврик? Разница в том, как быстро они будут нести прочь энергии.

По завершении установите флажок:  

Обсуждение теплопроводности

Авторское право 2002 Дж.П. Стрейли, С. С. Коваш

Какие вещества могут быть хорошими теплопроводниками? — Ответы на все

Какие вещества могут быть хорошими теплопроводниками?

В общем, хорошие проводники электричества (такие металлы, как медь, алюминий, золото и серебро) также являются хорошими проводниками тепла, тогда как изоляторы электричества (дерево, пластик и резина) плохо проводят тепло.

Какой материал является хорошим термическим?

5 Наиболее распространенные теплоизоляционные материалы

Изоляционный материал	Цена/кв.м.футов	экологически чистый?
Стекловолокно	$	Да
Минеральная вата	$$	Да
Целлюлоза	$$	Да
Пенополиуретан	$$$	№

Какое вещество лучше всего проводит тепловую энергию?

Как видите, из наиболее распространенных металлов медь и алюминий имеют самую высокую теплопроводность, а сталь и бронза — самую низкую.

Какое вещество является хорошим теплоизолятором?

Полистирол и пенопласт используются в качестве изоляторов, так как внутри них находятся маленькие пузырьки воздуха. Это делает их очень хорошими изоляторами, потому что через них не может проходить тепловая энергия. Та же идея используется для сохранения тепла внутри зданий.

Является ли воздух хорошим проводником тепла?

Воздух представляет собой скопление газов и не является хорошим проводником или радиатором. Воздух превосходен в конвекции, но количество тепла, которое может быть передано, минимально, потому что малая масса вещества не может хранить много тепла.Воздух используется в качестве изолятора в охладителях и стенах зданий.

Какой материал имеет самый высокий коэффициент температуропроводности?

Материал с высокой температуропроводностью (например, серебро) является хорошим рассеивателем тепловой энергии, в то время как материал с низкой температуропроводностью (например, пластик) гораздо медленнее рассеивает тепловую энергию.

Почему воздух плохой теплопроводник?

Воздух может быть плохим проводником тепла, потому что его молекулы не находятся в постоянном контакте друг с другом.Молекулы воздуха находятся слишком далеко, чтобы эффективно рассеивать тепло хотя бы друг другу. Тепло передается или проводится молекулами и атомами, которые очень тесно связаны друг с другом и вибрируют с высокой частотой.

Что означает высокая температуропроводность?

Коэффициент температуропроводности представляет собой отношение теплопроводности к плотности и удельной теплоемкости при постоянном давлении. Он измеряет способность материала проводить тепловую энергию относительно его способности накапливать тепловую энергию.Высокая диффузионная способность означает быструю передачу тепла.

Проводимость

Проводимость
Следующий: Конвекция Вверх: Теплопередача Предыдущий: Теплообмен

Проводимость Поток тепла по проводимости происходит за счет столкновений между атомов и молекул в веществе и последующей передачей кинетической энергия. Рассмотрим два вещества при разных температурах. разделены барьером, который впоследствии удаляется, как в следующий рисунок.

Рисунок 8.1: Теплопередача теплопроводностью

При снятии барьера быстрые («горячие») атомы сталкиваются с медленный («холодный») те. При таких столкновениях более быстрые атомы теряют часть скорости и более медленные набирают скорость; таким образом, быстрые передают часть своих кинетическую энергию медленным. Эта передача кинетической энергии от горячей стороны к холодной называется потоком тепла через проводимость.

Различные материалы передают тепло за счет теплопроводности с разной скоростью. коэффициенты — это измеряется теплопроводностью материала .Предположим, мы поместили материал между двумя резервуарами в разных точках. температуры, как показано на следующем рисунке.

Рисунок 8.2: Измерение теплопроводности

Измерим теперь поток тепла через материал над время. Зная площадь поперечного сечения и длину материала, тогда теплопроводность материала определяется как

Таким образом, при заданной разности температур между резервуарами материалы с большой теплопроводностью будут передавать большие количество тепла с течением времени — такие материалы, как медь, хорошие теплопроводники.И наоборот, материалы с низкой теплоемкостью проводимости будут передавать небольшое количество тепла с течением времени — эти такие материалы, как бетон, являются плохими теплопроводниками. Вот почему, если бросаешь в костер кусок меди и кусок бетона, медь будет нагреваться намного быстрее, чем бетон. это также почему изоляция из стекловолокна, а также перья и мех имеют воздухопроницаемость карманы — мертвый воздух — плохая теплоизоляция проводник, поэтому воздушные карманы помогают сократить потери тепла через материал.

Таким образом, домашняя изоляция является плохим проводником тепла. сохраняет столько тепла, сколько возможный. Вместо того, чтобы быть оцененным с точки зрения теплопроводности, поэтому изоляцию обычно оценивают по ее тепловому сопротивлению , который определяется как

Материалы с высокой теплопроводностью по определению имеют низкую теплопроводность. термическое сопротивление — они плохие теплоизоляторы. На С другой стороны, материалы с низкой теплопроводностью имеют высокую термическая стойкость – являются хорошими теплоизоляторами.Хорошая изоляция Поэтому материалы должны иметь высокую термостойкость. Фактически, Значение «R», указанное для изоляции, представляет собой тепловое сопротивление (в Британские подразделения).

---

Следующий: Конвекция Вверх: Теплопередача Предыдущий: Теплообмен

[email protected]
1999-09-29

Своенравный атом титана делает кристалл плохим проводником тепла

Это изображение кристаллов BaTiS3, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения, дополнено иллюстрациями, показывающими ориентацию отдельных атомов в кристалле.Несмотря на атомарное совершенство кристалла, он неожиданно плохо переносит тепловую энергию. Изображение: Калифорнийский технологический институт/USC/ORNL.

Кристаллический твердый сульфид бария-титана (BaTiS ₃ ) плохо проводит тепло, и оказывается, виной этому своенравный атом титана, существующий в двух местах одновременно.

Об этом открытии, сделанном исследователями из Калифорнийского технологического института (Caltech), Университета Южной Калифорнии (USC) и Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США (ORNL), сообщается в статье Nature Communications .Он обеспечивает фундаментальное понимание на атомном уровне необычного теплового свойства, которое наблюдалось в нескольких материалах. Работа представляет особый интерес для исследователей, изучающих возможности использования кристаллических твердых тел с плохой теплопроводностью в термоэлектрических приложениях, в которых тепло непосредственно преобразуется в электрическую энергию и наоборот.

«Мы обнаружили, что квантово-механические эффекты могут играть огромную роль в определении свойств теплопереноса материалов даже в таких привычных условиях, как комнатная температура», — говорит Остин Миннич, профессор машиностроения и прикладной физики в Калифорнийском технологическом институте и соавтор. бумаги.

Кристаллы обычно хорошо проводят тепло. По определению, их атомная структура высокоорганизована, что позволяет атомным колебаниям — теплу — проходить через них в виде волны. Очки, с другой стороны, плохо проводят тепло. Их внутренняя структура беспорядочна и случайна, а это означает, что вибрации вместо этого перескакивают с атома на атом, проходя через них.

BaTiS ₃ принадлежит к классу материалов, называемых халькогенидами, родственными перовскиту. Джаякант Равичандран, доцент кафедры химического машиностроения и материаловедения Университета Южной Калифорнии в Витерби, и его команда исследуют эти материалы на предмет их оптических свойств и недавно приступили к изучению их термоэлектрических применений.

«У нас было предчувствие, что BaTiS ₃ будет иметь низкую теплопроводность, но значение оказалось неожиданно низким. Наше исследование показывает новый механизм достижения низкой теплопроводности, поэтому следующий вопрос заключается в том, движутся ли электроны в системе плавно, в отличие от тепла для достижения хороших термоэлектрических свойств», — говорит Равичандран.

Команда обнаружила, что BaTiS ₃ , наряду с несколькими другими кристаллическими твердыми телами, обладает «стеклоподобной» теплопроводностью.Теплопроводность этого кристалла не только сравнима с теплопроводностью неупорядоченных стекол, но и ухудшается при более низких температурах, что противоположно большинству материалов. Фактически, его теплопроводность при криогенных температурах является одной из худших, когда-либо наблюдаемых в любом полностью плотном (непористом) твердом теле.

Группа обнаружила, что атом титана в каждом кристалле BaTiS ₃ существует в так называемом двухъямном потенциале, то есть в атомной структуре есть два пространственных положения, в которых атом хочет находиться.Атом титана, находящийся одновременно в двух местах, порождает так называемую «двухуровневую систему».

В этом случае атом титана имеет два состояния: основное и возбужденное. Проходящие колебания атомов поглощаются атомом титана, переводя его из основного состояния в возбужденное, прежде чем он быстро вернется обратно в основное состояние. Поглощенная энергия излучается в виде вибрации и в случайном направлении.

Общий эффект поглощения и излучения вибраций заключается в том, что энергия рассеивается, а не передается чисто.Аналогией может быть свет через матовое стекло с атомами титана в виде инея: входящие волны отражаются от титана, и только часть проходит через материал. Давно известно, что существуют двухуровневые системы, но это первое прямое наблюдение такой системы, которой было достаточно, чтобы нарушить теплопроводность в монокристаллическом материале в расширенном диапазоне температур, измеренном здесь между 50 и 500 К.

Исследователи наблюдали этот эффект, бомбардируя кристаллы BaTiS ₃ нейтронами в процессе, известном как неупругое рассеяние, с использованием источника нейтронов расщепления в ORNL.Проходя через кристаллы, нейтроны приобретают или теряют энергию, указывая на то, что в одних случаях энергия поглощается из двухуровневой системы, а в других передается им.

«Потребовалась настоящая детективная работа, чтобы разгадать эту загадку о структуре и динамике атомов титана. Сначала казалось, что атомы просто позиционно неупорядочены, но неглубокость потенциальной ямы означала, что они не могут оставаться на своих позициях. очень долго», — говорит Майкл Мэнли, старший научный сотрудник ORNL и соавтор статьи.

Именно тогда Рафаэль Херманн, исследователь из ORNL, предложил провести квантовые расчеты для двойной ямы. «То, что атомы могут туннелировать, конечно, хорошо известно, но мы не ожидали увидеть это на такой высокой частоте с таким большим атомом в кристалле», — добавляет Мэнли. «Но квантовая механика ясна: если барьер между ямами достаточно мал, то такое высокочастотное туннелирование действительно возможно и должно приводить к сильному рассеянию фононов и, следовательно, к стеклообразной теплопроводности.»

Традиционный подход к созданию кристаллических твердых тел с низкой теплопроводностью заключается в создании множества дефектов в этих твердых телах, которые наносят ущерб другим свойствам, включая электропроводность. Таким образом, метод создания кристаллических материалов с низкой теплопроводностью без какого-либо ущерба для электрических и оптических свойств весьма желателен для термоэлектрических приложений.