Что лучше проводит тепло алюминий медь железо или дерево: Что лучше проводит тепло металл или дерево?

alexxlab | 10.07.1979 | 0 | Разное

Содержание

Что лучше проводит тепло металл или дерево?

Теплопроводность материалов. Как считают? Сравнительная таблица на сайте Недвио

Недвижимость
Строительство
Ремонт
Участок и Сад
О загородной жизни
Вопросы-Ответы
- Интерактивная кадастровая карта
- О проекте Недвио
- Реклама на Nedvio.com

Теплопроводность строительных материалов стала популярной темой в последние годы. Это связано с тем, что люди стали чаще задумываться о том, как сэкономить на отоплении дома зимой, либо сделать их более экологичными (если они отапливаются на угле, мазуте или другом неэкологичном топливе).

Полагаем, многие из вас уже слышали, что одни материалы хорошо проводят тепло, а другие — не очень. Соответственно из одних дома получаются сразу теплыми, а из других — их обязательно нужно утеплять. Но как же все это считают? По каким критериям и формулам? Об этом мы расскажем вам в данной статье.

Коэффициент теплопроводности Лямбда. Что это такое?

Коэффициент λ (лямбда) — это, пожалуй, наиболее важный параметр всех теплоизоляционных материалов. Его значение указывает на то, сколько тепла материал может пропускать через себя. То есть его показатель теплопроводности.

Чем ниже значение коэффициента λ (лямбда), тем меньше проводимость материала и, следовательно, он лучше изолирован от тепловых потерь. Это означает, что при одинаковых условиях больше тепла будет проходить через вещество с большей теплопроводностью.

Как же высчитывается этот коэффициент? Согласно второму закону термодинамики, тепло всегда уходит в область более низкой температуры. Для тела в форме теплопроводного кубоида в стационарных условиях количество передаваемого тепла зависит от вещества, пропорционально поперечному сечению тела, разности температур и времени теплопередачи.

Таким образом формула расчет будет выглядеть так:

λ (лямбда) — коэффициент теплопроводности;
ΔQ — количество тепла, протекающего через тело;
t — время;
L — длина тела;
S — площадь поперечного сечения корпуса;

ΔT — разность температур в направлении теплопроводности;
d — толщина перегородки.

За единицу измерения теплопроводности принимается система СИ — [Вт / (м · К)]. Она выражает количество теплового потока через единицу поверхности материала заданной толщины, если разница температур между двумя его сторонами составляет 1 Кельвин. Измеряют все эти показатели в специальных строительных лабораториях.

От чего зависит теплопроводность?

Итак, как мы уже убедились, коэффициент теплопроводности λ (лямбда) характеризует интенсивность теплопередачи через конкретный материал.

Так, например, наиболее теплопроводными являются металлы, а самыми слабыми — газы. Еще все проводники электричества, такие как медь, алюминий, золото или серебро, также хорошо пропускают через себя тепло, в то время как электрические изоляторы (дерево, пластик, резина) наоборот задерживают его.

Что может повлиять на этот показатель, кроме самого материала? Например, температура. Теплопроводность изоляционных материалов увеличивается с повышением температуры, а у металлов — напротив, уменьшается. Еще может повлиять наличие примесей. Сплавы разнородных металлов обычно имеют более низкую теплопроводность, чем их легирующие элементы.

В целом, теплопроводность веществ зависит, в основном, от их структуры, пористости, и прежде всего от их плотности. Поэтому, если производитель заявляет о низком значении лямбда при низкой плотности материала, — эта информация, как правило, не имеет ничего общего с действительностью и просто рекламный ход.

Значения теплопроводности для различных материалов

Сравнить, насколько тот или иной материал может пропускать тепло, вы можете воспользовавшись данной таблицей:

Теплопроводность [Вт / (м · К)]

Войлок, маты и плиты из минеральной ваты

0,16 — 0,3 (сосна и ель), 0,22 — 0,4 (дуб)

Н ержавеющая сталь

Применение коэффициента теплопроводности в строительстве

В строительстве действует одно простое правило — коэффициенты теплопроводности изоляционных материалов должны быть как можно ниже. Все потому, что чем меньше значение λ (лямбда), тем меньше можно сделать толщину изоляционного слоя, чтобы обеспечить конкретное значение коэффициента теплопередачи через стены или перегородки.

В настоящее время производители теплоизоляционных материалов (пенополистирол, графитовые плиты или минеральная вата) стремятся минимизировать толщину изделия за счет уменьшения коэффициента λ (лямбда), например, для полистирола он составляет 0,032-0,045 по сравнению с 0,15-1,31 у кирпича.

Что касается строительных материалов, то при их производстве коэффициент теплопроводности не имеет столь большого значения, однако в последние годы наблюдается тенденция к производству строительных материалов с низким показателем λ (например, керамических блоков, структурных изоляционных панелей, блоков из ячеистого бетона). Такие материалы позволяют построить однослойную стену (без утеплителя) или с минимально возможной толщиной утеплительного слоя.

Важно: коэффициент теплопроводности лямбда зависит от плотности материала, поэтому при покупке, к примеру, пенополистирола, обратите внимание на вес продукта. Если вес слишком мал, значит плиты не имеют заявленной теплоизоляции. Добавим, что производитель обязан указывать заявленное значение коэффициента теплопроводности на каждой упаковке.

Какой же строительный материал самый теплый?

В настоящее время это пенополиуретан (ППУ) и его производные, а также минеральная (базальтовая, каменная) вата. Они уже зарекомендовали себя как эффективные теплоизоляторы и сегодня широко применяются в утеплении домов.

Для наглядности о том, насколько эффективны эти материалы, покажем вам следующую иллюстрацию. На ней отображено какой толщины материала достаточно, чтобы удерживать тепло в стене дома:

А как же воздух и газообразные вещества? — спросите вы. Ведь у них коэффициент Лямбда еще меньше? Это верно, Но если мы имеем дело с газами и жидкостями, помимо теплопроводности, здесь надо также учитывать и перемещение тепла внутри них — то есть конвекции (непрерывного движения воздуха, когда более теплый воздух поднимается вверх, а более холодный — опускается).

Подобное явление имеет место в пористых материалах, поэтому они имеют более высокие значения теплопроводности, чем сплошные материалы. Все дело в том, что небольшие частички газа (воздух, углекислый газ) скрываются в пустотах таких материалов. Хотя такое может случится и с другими материалами — в случае если воздушные поры в них будут слишком большими, в них может также начать происходить конвекция.

Разница между теплопроводностью и теплопередачей

Помимо коэффициента теплопроводности Лямбда существует также коэффициент теплопередачи U . Они звучат похоже, но обозначают совершенно разные вещи.

Так, если коэффициент теплопроводности является характеристикой определенного материала, то коэффициент теплопередачи U определяет степень теплоизоляции стены или перегородки. Проще говоря — коэффициент теплопроводности является исходным и напрямую влияет на значение коэффициента теплоотдачи U.

Если вам интересно получить больше информации на эту тему, а также узнать: какими материалами лучше всего утеплить ваш дом, в чем отличия между разными типами утеплителей, мы советуем прочитать эту статью.

Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.

Что лучше проводит тепло дерево или металл?

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

Что хуже всего проводит тепло?

Лучшие проводники тепла — металлы (особенно серебро, медь). Хуже всего проводят тепло теплоизоляторы — воздух, войлок, древесина. Плохая теплопроводность воздуха используется в наших домах — слой воздуха между двойными стеклами окон является прекрасным теплоизолятором.

Какой металл хорошо проводит тепло?

Лучше всех других металлов проводят тепло серебро и золото, затем идут медь, алюминий, вольфрам, магний, цинк и другие. Самые плохие металлические проводники тепла — свинец и ртуть.

Почему металл хорошо проводит тепло?

Металлы хорошо проводят электрический ток и теплоту из-за наличия в кристаллических решётках подвижных электронов. Они(электроны) на внешних слоях слабо связаны с ядром, имеют возможность свободно передвигаться по всему объёму металла.

Что обладает высокой теплопроводностью?

Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из нерадиоактивных газов — у ксенона).

Какой предмет хорошо проводит тепло?

Почему дерево плохо проводит тепло?

Вследствие пористого строения древесина плохо проводит тепло. Теплопроводность вдоль волокон больше, чем поперёк. Плотная и влажная древесина более теплопроводна, чем менее плотная и сухая.

Какое вещество является плохим проводником тепла?

Теплопроводность различных веществ неодинакова, она может быть плохой (низкой) и хорошей (высокой). Хорошая теплопроводность у металлов. Плохая — у шерсти, дерева и пластиков. Самым плохим проводником тепла является вакуум.

Какой металл быстро нагревается?

То есть медь почти в два раза лучше рассеивает тепло, чем алюминий. Особенно это важно в местах соединений, где провод греется сильнее всего. При одной и той же нагрузке медь в два раза быстрее будет отводить тепло (точнее не нагреваться).

Какой металл плохо проводит ток?

Наиболее высокой электропроводностью отличаются серебро и медь, затем следуют золото, хром, алюминий, марганец, вольфрам и т. д. Плохо проводят ток железо, ртуть и титан. Если электропроводность серебра принять за 100, то электропроводность меди равна 94, алюминия— 55, железа и ртути — 2, а титана — лишь 0,3.

Какие частицы проводят ток в металлах?

Мы знаем, что электрический ток – это направленное, упорядоченное движение заряженных частиц. В металлах в роли движущихся заряженных частиц выступают электроны. В других веществах это могут быть ионы или ионы и электроны.

Почему все металлы блестят?

В узлах кристаллической решётки металлов содержатся атомы. Электроны, движущиеся вокруг атомов, образуют «электронный газ» который свободно может перемещаться в разных направлениях. … Электронный газ отражает почти все световые лучи. Именно поэтому металлы так сильно блестят и чаще всего имеют серый или белый цвет.

Какой металл хорошо проводит ток?

Серебро – лучший проводник электричества, поскольку он содержит большее количество подвижных атомов (свободных электронов). Для того чтобы материал был хорошим проводником, электричество, прошедшее через него, должно перемещать электроны; чем больше свободных электронов в металле, тем больше его проводимость.

Какая теплопроводность у металла?

Коэффициент теплопроводности металлов

Металл	Вт/(м•К)
Железо	74,4
Золото	312,8
Латунь	85,5
Медь	389,6

Чем можно объяснить теплопроводность металлов?

Их высокая теплопроводность и электропроводность обусловлена тем, что в узлах их кристаллической решетки находятся положительно заряженные ионы, а электроны образуют общий «электронный газ». … Поэтому именно электроны переносят тепло и электричество с высокой скоростью.

В чем заключается содержание основного закона теплопроводности?

Если в твердом теле, неподвижной жидкости или газе температура в различных точках неодинакова, то, как показывает опыт, теплота самопроизвольно переносится от участков тела с более высокой температурой к участкам с более низкой температурой.

Какой металл лучше передает тепло?

Что лучше проводит тепло дерево или металл?

Какой металл быстро нагревается?

Что лучше держит тепло медь или алюминий?

ИМХО – медь лучше. Алюминий легче охладить, но не потому что он лучше отдает тепло, а только потому, что масса (соответственно — теплоемкость) больше.

Почему Металлы хорошо проводят электрический ток и тепло?

Что хуже всего проводит тепло?

Какие предметы лучше всего проводят тепло?

Что нагревается быстрее сталь или алюминий?

Удельная теплоемкость стали 500 Дж/(кг*°С), а алюминия 900 Дж/(кг*°С). Значит быстрее нагреется стальное тело (примерно в два раза).

Почему алюминий быстро нагревается?

У алюминия достаточно большая теплопроводность, именно поэтому сам металл быстро нагревается (пример: алюминиевая ложка в горячем супе). Но при этом высокая удельная теплоемкость (920, а у стали, для сравнения, 460). То есть нужно больше тепла, чтобы на опр.

Какой металл плохо проводит ток?

Какая теплопроводность у латуни?

Теплопроводность латуни, бронзы и других сплавов на основе меди при нагревании увеличивается. По данным таблицы, наибольшей теплопроводностью из рассмотренных сплавов при комнатной температуре обладает латунь Л96. Ее теплопроводность при температуре 300 К (27°С) равна 244 Вт/(м·град).

Какая теплопроводность у меди?

Медь
Температура Дебая	315 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 401 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-50-8

Какая теплопроводность алюминия?

Теплопроводность и плотность алюминия

Как видно из таблицы, теплопроводность алюминия при комнатной температуре равна около 236 Вт/(м·град), что позволяет применять этот материал для изготовления радиаторов и различных теплоотводов. Кроме алюминия, высокой теплопроводностью обладает также медь.

Какой металл не проводит тепло?

Какие металлы хорошо проводят электрический ток?

Какие материалы проводят электрический ток

Медь и серебро Серебро – лучший проводник электричества, поскольку он содержит большее количество подвижных атомов (свободных электронов). …
Алюминий Алюминий при сравнении по удельному весу на самом деле более проводящий, чем медь, и стоит дешевле. …
Золото …
Сталь и латунь

Какие частицы проводят ток в металлах?

8 Теплопроводность

Для опыта нам потребуются: алюминиевая ложка или кусок толстой медной проволоки, деревянная ложка или обычный карандаш, чашка с кипятком.

Знаешь ли ты, мой уважаемый читатель, почему баню или сауну изнутри обшивают деревом? Более того, если дерево для лавки прибивают гвоздями, то шляпки гвоздей забивают так, чтобы они были ниже поверхности дерева. Зачем это делают?

Представим себе, что в парилке, где температура достигает 110 градусов (а иногда и выше!), один из гвоздей немного выскочил наружу и голой кожей вы коснулись металла. Немедленно возникнет ощущение боли, и небольшой ожог обеспечен. Но как же так, ведь температура поверхности дерева и температура поверхности гвоздя должны быть одинаковыми!

Действительно, температура поверхности и металла, и дерева в одном и том же помещении одинаковая. Дело в том, что температура – это еще не самое главное. Есть такое понятие, как теплопроводность.

Что это означает? Это означает то, как вещество, из которого состоит предмет, пропускает (проводит) через себя тепло. Тепло можно представить себе как невидимую воду, текущую через все предметы. Есть только одно правило, которому эта «вода» – или тепло – подчиняется. Тепло всегда перетекает от более теплого тела к более холодному.

Именно поэтому было время, когда ученые думали, что наш мир через много-много лет ожидает «тепловая смерть». Ведь если все теплые тела отдадут тепло более холодным, нагревая их, то настанет такой момент, когда все тела станут одинаковой температуры. И все процессы, все движение, все реакции (например, переваривание пищи в желудке) станут невозможными. Мир как бы будет остановлен. (На самом деле, во-первых, до этого еще так далеко, что и нам, и нашим прапрапрапрапраправнукам эта опасность не грозит. Во-вторых, ученые потом подумали получше и поняли, что вселенная может оказаться бесконечной и тогда «тепловая смерть» не наступит.)

Итак, разные тела проводят тепло по-разному. Очень хорошо проводят тепло металлы. Металлы для тепла – как широкие речки, по ним тепло быстро и далеко течет.

Если начать охлаждать (или нагревать) любую часть металлического предмета, то очень быстро тепло распространяется на весь предмет (или весь предмет охлаждается). Кстати, если металл охладить до невероятно низкой температуры, то у металла начинают проявляться просто фантастические свойства. Например, пущенный по металлу ток будет бежать вечно, никогда не ослабляясь. В обычных проводах ток потихонечку слабеет с расстоянием и через несколько тысяч километров может почти совсем исчезнуть. (Ток, как и тепло, лучше всего поначалу представлять в виде воды. Вода в реке быстрее течет у истока и медленнее – у устья.)

Другие материалы проводят тепло хуже и отдают тепло только с поверхности. Дерево, например, почти вообще не проводит тепло. Это уже не «речка», а плотина какая-то! Чем хуже проводит тепло материал, тем лучше им защищаться от холода (или жары). Например, обычный жир очень плохо проводит тепло (у него низкая теплопроводность, как сказали бы физики). Поэтому все теплокровные животные, живущие в холодных морях или на севере, такие жирные. Тюлень, белый медведь, каланы, морские львы и котики – посмотрите на них: жировой слой с его плохой теплопроводностью служит им скафандром, одеялом, укутывающим их с ног до головы. Проведем простой опыт. Для него нам понадобятся две ложки: деревянная и алюминиевая. Если у тебя не найдется в доме деревянной ложки, возьми деревянную палочку или обычный карандаш. Вместо алюминиевой ложки можно взять кусок толстой медной проволоки. Вскипяти чайник и налей кипятка в обычную чашку. Теперь возьми в одну руку деревянную ложку (карандаш), а в другую – алюминиевую (кусок проволоки) и опусти обе в кипяток. Некоторое время ты можешь размешивать кипяток и той и другой ложкой. Но скоро металл придется бросить – он сильно нагревается.

Теперь нам ясно, как отличаются вещества по теплопроводности. Ведь температура воды в чашке одна и та же, а тепло, бегущее по опущенным в воду предметам, передается по-разному. Еще можно представить, что если тепло – это невидимая жидкость, то металл – это удобный шланг, по которому жидкость бежит быстро. А дерево, пластмасса – это губка, которая, хоть и впитывает тепло, но медленно и отдает неохотно.

И нам становится ясно, почему в бане (сауне) гвозди забивают глубоко, чтобы не торчали шляпки наружу. Это все из-за теплопроводности!

Практический совет: никогда не дотрагивайся языком до железных предметов на морозе. Жидкость, которая содержится на языке, с такой скоростью отдает свое тепло металлу (ведь у металла хорошая теплопроводность!), что мгновенно превращается в лед, и язык прочно пристывает, примерзает к металлу. Но уж если такое произошло, надо чтобы кто-нибудь налил большую кружку теплой воды и лил на металл и язык. Когда металл в этом месте нагреется, лед растает и язык отлипнет от металла сам.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Теплоизоляция

Что такое теплота и температура?

Теплота (или температура, внутренняя энергия) — это интенсивность движения множества частиц, из которых состоят тела и объекты (молекулы, атомы, ионы, электроны и так далее), которая зависит от скорости и массы этих частиц. Температура — удобный и практичный способ выразить одним числом насколько быстро движется «в среднем» все невообразимое количество внутренних составляющих чего-либо.

Все частицы движутся в той или иной мере, поэтому какая-то температура есть у любого объекта. Если молекулы одного из них движутся интенсивнее (быстрее), чем другого, то говорится, что его температура выше, оно горячее.

Температура самопроизвольно переходит от более горячих веществ и тел к более холодным из-за того, что при соударениях составляющих их частиц, более быстрые отдают часть своей энергии более медленным, ускоряя их и замедляясь сами. Мы автоматически и бессознательно оцениваем, насколько тело горячее, когда прикасается к нему.

Таким образом, температура всех связанных или взаимодействующих тел постепенно выравнивается (если, конечно, какие-то из них не нагревают и не охлаждают себя каким-либо специальным образом, как это делают теплокровные существа или холодильные камеры).

При этом некоторые вещества лучше (быстрее) делятся своей температурой (говорят, что оно «проводит» тепло), некоторые — хуже. Это зависит от их особенностей, связанных с их составом, внутренним строением.

Чем хуже вещество проводит тепло, тем «больше его теплоизоляция». Увеличение теплоизоляции помещения от неблагополучных погодных условий внешнего мира – одна из старейших задач человечества.

Что создает лучшую теплоизоляцию?

Естественно, хуже всего проводит тепло (то есть обладает наименьшей теплопроводностью и является лучшим изолятором) абсолютный вакуум: в нем попросту нет составляющих его частиц, которые могли бы делиться своей энергией с окружающими их предметами.

Воздух (то есть смесь газов: азота, кислорода и небольшая примесь углекислого газа, водяного пара и прочих), как и любой газ обладает очень маленькой теплопроводностью. Его молекулы находятся очень далеко друг от друга и их столкновения с молекулами других тел крайне редки. Чем более разреженный воздух, тем хуже его теплопроводность – именно поэтому из термосов откачивают воздух насосом, создавая слабый вакуум (какое-то количество воздуха там все-таки остается).

Это верно для тех случаев, когда не происходит так называемая «конвекция» — физическое перемещение теплых частей воздуха в другое место, перемешивание холодных и теплых слоев. Проще говоря, воздух, выступающий теплоизолятором должен быть в целом неподвижен. Самая лучшая иллюстрация конвекции воздуха – проветривание, при котором теплый воздух из помещения улетучивается наружу, а оттуда поступает более холодный уличный.

Что создает теплоизоляцию в стеклопакетах?

Именно воздух обычно выступает теплоизолирующим веществом в стеклопакетах — нескольких стеклах, разделенных воздушными зазорами. Его теплоизоляция в 50 раз выше, чем у стекла, в 5 раз – чем у ПВХ, в 4 000 раз выше железа.

Чем больше воздушных зазоров и чем они толще – тем хуже стеклопакет будет проводить тепло. Для максимальной изоляции стоит установить два (или даже больше) окна на большом расстоянии друг от друга. Весь воздушный слой между ними будет служить тепловой изоляцией.

Теплопроводность практически всех газов не сильно различается: она определяется в первую очередь давлением (плотностью), которое для них одинаково. В меньшей степени зависит от массы, размеров и формы молекул: наименьшая теплопроводность у тяжелых одноамтомных (инертных) газов, наибольшая — у легких многоатомных.

Поэтому утверждение о том, что аргон закачивают в воздушные зазоры между стеклами стеклопакета для увеличения теплоизоляции не совсем верно: его теплопроводность лишь на 27% меньше, чем у воздуха. Для сравнения, теплопроводность углекислого газа или водяного пара меньше на 40%. Как правило, аргон заменяет воздух в воздушном зазоре для защиты специального отражающего солнечное излучение напыления на стекле, которое могло бы окислиться из-за кислорода в воздухе и выйти из строя.

Почему же нельзя создать вакуум между стеклами в стеклопакете и таким образом резко повысить его сопротивление теплопередачи? В принципе, это можно сделать, но очень непрактично и дорого.

Дело в том, что давление воздуха снаружи стеклопакета – очень велико. Атмосфера Земли (условной толщиной около 120 км) давит на каждый квадратный сантиметр стеклопакета с такой же силой, как и гиря весом в 1 кг (или гиря весом в 10 тонн на каждый квадратный метр поверхности). Например, как достаточно правдоподобно оценивал Остап Бендер (в «Золотом теленке» Ильфа и Петрова) на человека «давит» около 214 кг.

Если это огромное давление на стекло не компенсируется таким же давлением со стороны воздушного зазора то для того, чтобы стекло выдерживало его – оно должно быть очень-очень толстым (например, толщина свинцованного многослойного стекла некоторых космических скафандров, сдерживающих давление воздуха в нем составляет около 2см).

Кроме того, необходимо будет обеспечить надежную герметичность такого стеклопакета, многократно превышающую стандартную герметизацию стеклопакетов. Иначе через некоторое время вакуум внутри заполнится воздухом и все усилия окажутся напрасными (по той же причине аргон из воздушных зазоров стекол чаще всего за несколько лет улетучивается и энергосберегающие стеклопакеты теряют свою защиту от кислорода и выходят из строя).

Преимущества изоляции вакуумом или разреженным воздухом будут сомнительны: радикально уменьшив и без того небольшие потери тепла через стеклопакет мы не решим проблему нагревания (или охлаждения) через стены и разнообразные щели, не говоря уже о нагреве солнечным светом.

Что создает теплоизоляцию в металлических рамах?

В свою очередь металлы – самые лучшие проводники тепла из всех практически применяемых материалов. В них содержатся миллиарды свободно перемещающихся электронов (которые также создают отличную электропроводность металлов). Эти электроны выступают легкими посредниками, снующими во все стороны и отлично распределяющими внутреннюю энергию металла внутри него и передающие ее соприкасающимся сторонним телам (поэтому почти вся кухонная посуда для термической обработки – металлическая).

По этой же причине металлы при комнатной температуре кажутся значительно «холоднее» на ощупь, чем все прочие предметы. Дело в том, что все предметы обычно… действительно холоднее, чем человеческая кожа (температура в домах обычно 20-25°С, температура поверхности кожи – около 35–36°С – выше на 10-15 градусов!). При контакте с кожей металл проводит тепло из руки в комнату значительно лучше, чем пластик или дерево – и тем самым охлаждает ее быстрее при одинаковой температуре. Чтобы неметаллические предметы могли бы отбирать тепло с той же скоростью, им пришлось бы иметь значительно меньшую температуру. Этим объясняется возникающая иллюзия «более холодного» металла.

Поэтому, чтобы между помещением и улицей не было прямого контакта металла (мостика, который бы зимой эффективно отбирал тепло из помещения и рассеивал ее на улицу, а летом проводил бы жар снаружи в помещение) металлические рамы окон, дверей и любых конструкций, разделяющих улицу и помещение разделяют на две части (наружную и внутреннюю), скрепленные друг с другом через плотный жесткий пластик, который разрывает термическую связь внутри металла, не давая перемещаться электронам между внутренней и внешней частями рамы.

Такая вставка называется «терморазрыв» (или полностью – термический разрыв, температурный разрыв, тепловой разрыв).

Теплопроводность некоторых веществ

При публикации, цитировании или ином использовании данного текста, или любой его части необходима явная и недвусмысленная ссылка на данную статью с указанием правообладателя. Подробнее — см. раздел «Правовая информация»

Коммерческое использование текста либо любой его части без письменного согласия правообладателя (AbavaNet technology) может преследоваться в судебном порядке согласно законодательству РФ.

Что лучше проводит тепло металл или дерево?

Теплопроводность

Каждый предмет может служить «мостиком», по которому перейдет тепло от тела более нагретого к телу менее нагретому.

Таким мостиком является, например, чайная ложка, опущенная в стакан с горячим чаем. Металлические предметы очень хорошо проводят тепло. Конец ложки в стакане становится теплым уже через секунду.

Если нужно перемешивать какую-либо горячую смесь, то ручку у мешалки надо сделать из дерева или пластмассы. Эти твердые тела проводят тепло в 1000 раз хуже, чем металлы. Мы говорим «проводят тепло», но с таким же успехом можно было бы сказать «проводят холод». Конечно, свойства тела не изменяются от того, в какую сторону идет по нему поток тепла. В морозные дни мы остерегаемся па улице притрагиваться голой рукой к металлу, но без опаски беремся за деревянную ручку.

К плохим проводникам тепла — их также называют теплоизоляторами — относятся дерево, кирпич, стекло, пластмассы. Из этих материалов делают стены домов, печей и холодильников.

К хорошим проводникам относятся все металлы. Наилучшими проводниками являются медь и серебро — они проводят тепло в два раза лучше, чем железо.

Конечно, «мостиком» для перехода тепла может служить не только твердое тело. Жидкости тоже проводят тепло, но. много хуже, чем металлы. По теплопроводности металлы превосходят твердые и жидкие неметаллические тела в сотни раз.

Чтобы показать плохую теплопроводность воды, делают такой опыт. В пробирке с водой закрепляют на дне кусочек льда, а верх пробирки подогревают на газовой горелке — вода начинает кипеть, а лед еще и не думает таять. Если бы пробирка была без воды и из металла, то кусочек льда начал бы таять почти сразу же. Вода проводит тепло примерно в двести раз хуже, чем медь.

Газы проводят тепло в десятки раз хуже, чем конденсированные неметаллические тела. Теплопроводность воздуха в 20 000 раз меньше теплопроводности меди.

Плохая теплопроводность газов позволяет взять в руку кусок сухого льда, температура которого -78°С, и даже держать на ладони каплю жидкого азота, имеющего температуру -196°С. Если не сжимать пальцами эти холодные тела, то «ожога» не будет. Дело заключается в том, что при очень энергичном кипении капля жидкости или кусок твердого тела покрывается «паровой рубашкой» и образовавшийся слой газа служит теплоизолятором.

Сфероидальное состояние жидкости — так называется состояние, при котором капли окутаны паром,- образуется в том случае, если вода попадает на очень горячую сковородку. Капля кипятка, попавшая на ладонь, сильно обжигает руку, хотя разность температур кипятка и человеческого тела меньше разности температур руки и жидкого воздуха. Рука холоднее капли кипятка, тепло уходит от капли, кипение прекращается и паровая рубашка не образуется.

Нетрудно сообразить, что самым лучшим изолятором тепла является вакуум — пустота. В пустоте нет переносчиков тепла, и теплопроводность будет наименьшей.

Значит, если мы хотим создать тепловую защиту; спрятать теплое от холодного или холодное от теплого, то лучше всего соорудить оболочку с двойными стенками и выкачать воздух из пространства между стенками. При этом мы сталкиваемся со следующим любопытным обстоятельством. Если по мере разрежения газа следить за изменением его теплопроводности, то мы обнаружим, что вплоть до того момента, когда давление достигает нескольких миллиметров ртутного столба, теплопроводность практически не меняется и лишь при переходе к более высокому вакууму наши ожидания оправдываются — теплопроводность резко падает.

Для того чтобы понять это явление, надо попробовать наглядно представить себе, в чем заключается явление переноса тепла в газе.

Передача тепла от нагретого места в холодные происходит путем передачи энергии от одной молекулы к соседней. Понятно, что соударения быстрых молекул с медленными обычно приводят к ускорению медленных молекул и замедлению быстрых. А это и означает, что горячее место станет холоднее, а холодное нагреется.

Как же сказывается уменьшение давления на передаче тепла? Так как уменьшение давления понижает плотность, уменьшится и число встреч быстрых молекул с медленными, при которых происходит передача ‘энергии. Это уменьшало бы теплопроводность. Однако; с другой стороны, уменьшение давления приводит к увеличению длины свободного пробега молекул,; которые, таким образом, переносят тепло на большие расстояния, а это способствует увеличению теплопроводности. Расчет показывает, что оба эффекта уравновешиваются, и способность к передаче тепла не меняется некоторое время при откачке воздуха.

Так будет до тех пор, пока вакуум не станет настолько значительным, что длина пробега сравняется с расстоянием между стенками сосуда. Теперь дальнейшее понижение давления уже не может изменить длины пробега молекул, «болтающихся» между стенками, падение плотности не «уравновешивается» и теплопроводность быстро падает пропорционально давлению, доходя до ничтожных значений по достижении высокого вакуума. На применении вакуума и основано устройство термосов. Термосы очень распространены, они применяются не только для хранения горячей и холодной пищи, но и в науке и технике. В этом случае их называют, по имени изобретателя, сосудами Дьюара. В таких сосудах (иногда их просто называют дьюарами) перевозят жидкие воздух, азот, кислород. Позже мы расскажем, каким образом эти газы получаются в жидком состоянии * .

* ( Всякий, кто видел баллоны из термосов, замечал, что у них всегда посеребренные стенки. А почему? Дело в том, что теплопроводность, о которой мы говорили,- не единственный способ передачи тепла. Существует еще другой способ передачи, о которой мы поговорим в другой книге,- так называемое излучение. В обычных условиях он гораздо слабее, чем теплопроводность, но все же вполне заметен. Для ослабления излучения и производится серебрение стенок термоса.)

Проводники и диэлектрики

Все материалы, существующие в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего многообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока.

Что представляют собой проводники?

Проводник – это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу.

Проводящими электрический ток веществами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл – это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод.

Все, существующие в природе проводники электрического тока, характеризуются двумя свойствами:

показатель сопротивления;
показатель электропроводности.

Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, которые являются своеобразным препятствием. Именно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность.

Электропроводность – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому свойствами надежного проводника являются низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность. То есть, лучший проводник характеризуется большим показателем проводимости.

Например кабельная продукция: медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что представляют собой диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу.

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы.

Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высокой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются своих свойств.

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач.

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электрических приборов. Полимеры – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц.

Серебряные, золотые и платиновые изделия – очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование, состоит в очень высокой стоимости.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где качество гораздо важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос).

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно.

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементах высокой температуры. Плохая электропроводность может существенно нарушить работу электросхемы.

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами. Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение температуры все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает изоляционные свойства материала. Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах.

Самый лучший диэлектрик – полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля.

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойствами проводника.

Главный критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной электрической схеме. Например, если свойства диэлектрика таковы, что утечка тока совсем незначительная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик является надежным.

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника.

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении температуры сопротивление стремится к бесконечности. То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы.

Полупроводниками являются кремний и германий.

Статья по теме: Электрический ток и его скорость

Руководство по материалам электротехники для всех. Часть 1 / Хабр

Привет гиктаймс! Я решил опубликовать по частям свое руководство по материалам, используемым не только в электротехнике, но и вообще в технике, в том числе самодельщиками. С описанием, примерами применения, заметками по работе. Руководство написано максимально просто, и будет понятно всем, от школьника до пенсионера.

В этой части начинаем разбирать проводники — Серебро, Медь, Алюминий.

Добро пожаловать под кат (ТРАФИК)

Ковыряясь в поисках ответов на свои вопросы в разных учебниках по материаловедению, методичках, научпоп книгах я ужасался, насколько академический стиль изложения возводит стену между желающим узнать и знаниями. Насколько стремление авторов обойти острые грани, тёмные места превращает учебники в однородную бескрайнюю пустыню скуки и отчаяния. При этом запредельный уровень абстракции делает крайне сложным для неофита использование полученных знаний в практике. Поэтому я решил сделать свое руководство, с блекджеком и блудными девицами.

Это руководство — живое, по мере получения новых материалов, уточнений, комментариев от вас, дорогие читатели оно будет дополняться, изменяться, становиться лучше. Всегда самая свежая версия руководства лежит у меня на сайте в бложике Я обеими руками поддерживаю движение Open Source и Open Hardware, считаю, что обмен знаниями должен быть свободным, это принесет пользу для всех, поэтому пособие распространяется под лицензией Creative Commons 3.0 BY-NC-SA, что значит, вы можете делать с ним что угодно: выкладывать, распространять, модифицировать, соблюдая только три ограничения:

Ссылка на меня обязательна (в.т.ч. производных работах).
Зарабатывать на моем пособии без договоренности со мной нельзя (запрет на использование в коммерческих целях).
Все производные работы должны распространяться на тех же условиях.

Плюшки данного пособия:

Весь текст написан мной, и дополнен замечательными людьми, упомянутыми в разделе Благодарности. Я не включал информацию, в достоверности или актуальности которой я бы сомневался. Поэтому доля брехни по тексту в среднем ниже, чем в маркетинговых текстах перепродавцов-поставщиков, но выше, чем в хорошем советском учебнике.
Большую часть материалов я хотя бы щупал, использовал в своих конструкциях, а не видел только на картинке.
Пособие полностью (Чтобы быть до конца честным — за исключением одной картинки, которую пришлось рисовать в чем умел.) подготовлено с использованием OpenSource продуктов (Linux, GIMP, LibreOffice, context). Просто из спортивного интереса.
Некоторые разделы имеют пункт «Источники» — советы по поиску материалов — где купить, под какими названиями искать. Конечно, всё можно купить на Алиэкспресс и на Ebay, поэтому такой вариант не указывается. Пункт может быть полезен если материал нужен «здесь и сейчас».

Публикуя руководство здесь я очень надеюсь на обилие конструктивной критики и дополнений от вас, дорогие читатели.

Содержание руководства

Проводники:

*Серебро

*Медь

*Алюминий

*Железо

*Золото

*Никель

*Вольфрам

*Ртуть

Так себе проводники:

*Углерод

*Нихромы

*Сплавы для изготовления термостабильных сопротивлений

*Припои

*Олово

*Легкоплавкие припои

Прочие проводники

*Термопарные сплавы

*Оксид Индия-Олова

Диэлектрики (Совсем не проводники):

*Неорганические диэлектрики

**Фарфор

**Стекло

**Слюда

**Алюмооксидные керамики

**Асбест

**Вода

*Органические диэлектрики полусинтетические

**Бумага, картон

**Шёлк

**Воск, парафин

**Трансформаторное масло

**Фанера, ДСП

*Органические диэлектрики синтетические

**Материалы на базе фенол-формальдегидных смол

**Карболит (бакелит)

**Гетинакс

**Текстолит

**Стеклотекстолит

**Лакоткань

**Резина

**Эбонит

**Полиэтилен

**Полипропилен

**Полистирол, АБС-пластик

**Фторопласт-4 (политетрафторэтилен PTFE)

**Поливинилхлорид — ПВХ

**Полиэтилентерефталат (ПЭТФ)

**Силиконы

**Полиимид

**Полиамиды

**Полиметилметакрилат — ПММА

**Поликарбонат

*График истории промышленного применения полимеров

*Изоленты

**Прорезиненная тканевая изолента

**Тканевые изоленты

**Резиновые самовулканизирующиеся изоленты

**Силиконовые самослипающиеся ленты

**Полиимидная лента

**ПВХ изоленты

**Канцелярская липкая лента «скотч»

*Изоляционные трубки

**Трубка из ПВХ — «кембрик»

**Фторопластовая трубка

**Стеклотканевая с силиконом

**Термоусадочная трубка

*Дополнительные сведения о полимерах

Поехали!

Двадцатый век — век пластмасс. До появления широкого спектра синтетических полимерных материалов, человек использовал в конструировании металлы и материалы природного происхождения — дерево, кожу и т.д. Сегодня мы завалены пластмассовыми изделиями, начиная от одноразовой посуды, заканчивая тяжелонагруженными деталями двигателей автомобилей. Пластмассы во многом превосходят металлы, но никогда не вытеснят их полностью, поэтому рассказ начнется с металлов. Металлам посвящены сотни книг, дисциплина, посвященная им, называется «металловедение».

Нас интересуют металлы с точки зрения электронной техники. Как проводники, как часть электронных приборов. Все остальные применения — например такие, как конструкционные материалы, в данное пособие пока не вошли.

Главное для электронной техники свойство металлов — это способность хорошо проводить электрический ток. Посмотрим на таблицу удельного сопротивления различных металлов:

Металл	Удельное сопротивление Ом*мм2/м
Серебро	0,015…0,0162
Медь	0,01724…0,018
Золото	0,023
Алюминий	0,0262…0,0295
Иридий	0,0474
Вольфрам	0,053…0,055
Молибден	0,054
Цинк	0,059
Никель	0,087
Железо	0,098
Платина	0,107
Олово	0,12
Свинец	0,217…0,227
Титан	0,5562…0,7837
Висмут	1,2

Видим лидеров нашего списка: Ag, Cu, Au, Al.

Серебро

Ag — Серебро.

Драгоценный металл. Серебро — самый дешевый из драгоценных металлов, но, тем не менее, слишком дорог, чтобы делать из него провода. На 5% лучшая электропроводность по сравнению с медью, при разнице в цене почти в 100 раз.

Примеры применения

В виде покрытий проводников в СВЧ технике.

Ток высокой частоты, из-за

скинэффекта

течет по поверхности проводника, а не в его толще, поэтому тонкое покрытие волновода серебром дает бОльший прирост проводимости, чем покрытие серебром проводника для постоянного тока.

В сплавах контактных групп. Контакты силовых, сигнальных реле, рубильников, выключателей чаще всего изготовлены из сплава с содержанием серебра. Переходное сопротивление такого контакта получается ниже медного, он меньше подвержен окислению. Так как контакт обычно миниатюрен, стоимость этой малой добавки серебра к стоимости изделия незначительно. Хотя при утилизации большого количества реле, стоимость серебра делает целесообразным работу бокорезами по отделению контактов в кучку для последующего аффинажа.

Контакты силового реле на 16 Ампер. Согласно документации производителя
контакты содержат серебро и кадмий.

Различные реле. Верхнее реле имеет даже посеребренный корпус с характерной патиной. Содержание драгметаллов в изделиях, выпущенных в СССР было указано в паспортах на изделия.

В качестве присадки в припоях. Качественные припои (как твёрдые так и мягкие) часто содержат серебро.

Проводящие покрытия на диэлектриках. Например, для получения контактной площадки на керамике, на неё наносится суспензия из серебряных частиц с последующим запеканием в печи (метод «вжигания»).

Компонент электропроводящих клеев и красок. Электропроводящие чернила часто
содержат суспензию серебряных частиц. По мере высыхания таких чернил, растворитель
испаряется, частицы в растворе оказываются всё ближе, слипаясь и создавая проводящие
мостики, по которым может протекать ток. Хорошее видео с рецептом по созданию таких
чернил.

Недостатки

Несмотря на то, что серебро — благородный металл, он окисляется в среде с содержанием

серы:

4Ag + 2H

₂

S + O

₂

→ 2Ag

₂

S + 2H

₂

Образуется темный налет — «патина». Также источником серы может служить резина, по-
этому провод в резиновой изоляции и посеребренные контакты — плохое сочетание.
Потемневшее серебро можно очистить химически. В отличии от чистки абразивными пастами (в том числе зубной пастой) это самый нежный способ чистки, не оставляющий царапин.

Медь

Cu — медь.

Основной металл проводников тока. Обмотки электродвигателей, провода в изоляции, шины, гибкие проводники — чаще всего это именно медь. Медь нетрудно узнать по характерному красноватому цвету. Медь достаточно устойчива к коррозии.

Примеры применения

Провода.

Основное применение меди в чистом виде. Любые добавки снижают электропроводность, поэтому сердцевина проводов обычно — чистейшая медь.

Гибкие многожильные провода различного сечения.

Гибкие тоководы. Если проводники для стационарных устройств можно в принципе изготовить из любого металла, то гибкие проводники делают почти всегда только из меди, алюминий для этих целей слишком ломкий. Содержат множество тоненьких медных жилок.

Теплоотводы. Медь не только на 56% лучше алюминия проводит ток, но ещё имеет почти вдвое лучшую теплопроводность. Из меди изготавливают тепловые трубки, радиаторы, теплораспределяющие пластины. Так как медь дороже алюминия, часто радиаторы делают составными, сердцевина из меди, а остальная часть из более дешевого алюминия.

Радиаторы охлаждения процессора. Центральный стержень изготовлен из меди, он хорошо отводит тепло от кристалла процессора, а алюминиевый радиатор с развитым оребрением уже охлаждает сам стержень.

При изготовлении фольгированных печатных плат. Печатные платы, в любом электронном устройстве изготовлены из пластины диэлектрика, на который наклеена медная фольга. Все соединения между элементами печатной платы выполнены дорожками из медной фольги.

Техника сверхвысокого вакуума. Из металлов и сплавов только нержавеющая сталь и медь пригодны для камер сверхвысокого вакуума в таких приборах, как ускорители элементарных частиц или рентгеновские спектрометры. Все остальные металлы в вакууме слегка испаряются и портят вакуум.

Аноды рентгеновских трубок. В рентгеноструктурном анализе требуется монохроматическое рентгеновское излучение. Его источником зачастую является облучаемая электронами медь (спектральная линия Cu Kα), которая к тому же прекрасно отводит тепло. Если же требуется другое излучение (Co или Fe), его получают от маленького кусочка соответствующего металла на массивном медном теплоотводе. Такие аноды всегда охлаждаются проточной водой.

Интересные факты о меди

Медь — достаточно дорогой металл, поэтому недобросовестные производители стараются экономить на нем. Занижают сечение проводов (когда написано 0,75 мм2, а фактически 0,11 мм2). Окрашивают алюминий «под медь» в обмотках, внешне обмотка выглядит как медная, а стоит соскрести изоляцию — оказывается, что она сделана из алюминия. Этим грешат и китайские, и отечественные производители, кабель сечением 2,5 мм2 вполне может оказаться сечением 2,3 мм2, поэтому запас прочности и входной контроль не будут лишними. Разумеется, надежность контакта в электроарматуре жилы сечением 2,3 мм2, рассчитанной на жилу 2,5 мм2, будет невысокой.
Медь окрашивает пламя в зелёный цвет, это свойство использовали для обнаружения меди в руде, когда не был доступен химический анализ. Зеленый след в пламени — показатель наличия меди. (но не всегда, зеленую окраску пламени могут давать ионы бора)
Медь — мягкий металл, но если добавить к меди хотя бы 10% олова, получается твёрдый, упругий сплав — бронза. Именно освоение получения бронзы послужило названием к исторической эпохе — бронзовому веку. Добавка к меди бериллия дает бериллиевую бронзу — прочный упругий сплав, из которого изготавливают пружинящие контакты.
Медь — один из немногих мягких металлов с высокой температурой плавления, поэтому из меди изготавливают уплотнительные прокладки, например для высокотемпературной или вакуумной техники. Например, уплотнительная прокладка пробки картера двигателя автомобиля.
При механической обработке (например волочении) медь уплотняется и становится жёсткой. Для восстановления исходной мягкости и пластичности медь «отжигают» в защитной атмосфере, нагревая до 500-700 °C и выдерживая некоторое время. Поэтому некоторые медные изделия твёрдые, а некоторые мягкие, например медные трубы.
Медь не даёт искр. Для работы во взрывоопасных местах, например на газопроводе, используют искробезопасный инструмент, стальной инструмент покрытый слоем меди или инструмент изготовленный из сплавов меди — бронз. Если таким инструментом случайно чиркнуть по стальной поверхности он не даст опасных искр.
Так как температурный коэффициент сопротивления для чистой меди известен, из меди изготавливают термометры сопротивления (тип ТСМ — Термометр Сопротивления Медный, есть еще ТСП — Термометр Сопротивления Платиновый). Термометр сопротивления — это точно изготовленный резистор, навитый из медной проволоки. Измерив его сопротивление, можно по таблице или по формуле определить его температуру достаточно точно.

Алюминий

Al — Алюминий.

«Крылатый металл» четвертый по проводимости после серебра, золота и меди.

Алюминий хоть и проводит ток почти в полтора раза хуже меди, но он легче в 3,4 раза и в три

раза дешевле. А если посчитать проводимость, то эквивалентный медному проводник из

алюминия будет дешевле в 6,5 раз! Алюминий бы вытеснил медь, как проводник везде, если

бы не пара его противных свойств, но об этом в недостатках.

Чистый алюминий, как и чистое железо, в технике практически не применяется (исключения
— провода и фольга). Любой «алюминиевый» предмет состоит из какого-нибудь сплава алюминия. Сплавы могут содержать кремний, магний, медь, цинк и другие металлы. Их свойства отличаются очень сильно, и это необходимо учитывать при обработке. Ниже перечислены несколько самых распространенных марок алюминия:

1199. Чистый 99,99% алюминий. Бывает почти исключительно в виде фольги.
1050 и 1060. Чистый 99,5% и 99,6% соответственно. Из-за высокой теплопроводности иногда используется как материал для радиаторов. Мягок, легко гнется. Провода, пищевая фольга, посуда.
6061 и 6082. Сплавы: 6061 — Si 0,6%, Mg 1,0%, Cu 0,28%, 6082 — Si, Mg, Mn. Первый более распространен в США, второй — в Европе. Легко точить, фрезеровать. Наилучший материал для самоделок. Прочен. Легко поддается сварке, паяется твердыми припоями. Легко анодируется. Плохо гнется. Не годится для литья.
6060. Состав: Mg, Si. Более мягок, чем 6061 и 6082, при обработке резанием слегка «пластилиновый», за что его не любят токари. Распространен и дешев, других особых преимуществ не имеет. Дешевый алюминиевый профиль из непонятного сплава имеет хорошиешансы оказаться им.
5083. Сплав с магнием (>4% Mg). Отличная коррозионная стойкость, устойчив в морской воде. Один из лучших вариантов для деталей, работающих под дождем. Тоже может встретиться в магазине стройматериалов, наряду с другими подобными марками.
44400, он же «силумин». Сплав с большим процентом кремния (Si >8%). Литейный. Низкая температура плавления, при пайке твердыми припоями риск расплавить саму деталь. Хрупок, при изгибе ломается. На изломе видны характерные кристаллы.
7075. 2,1-2,9% Mg, 5,1-6,1% Zn, 1,2-1,6% Cu. Очень своеобразный сплав, отличается даже цветом (пленка окислов слегка золотистая). Неожиданно твердый для алюминия, по твердости сравним с мягкой сталью. Плохо анодируется. Не паяется вообще. Не сваривается вообще. Не гнется и не куется вообще. Не годится для литья. Резанием обрабатывает ся отлично, прекрасно полируется. Хорош для ответственных деталей. Используется для винтов в велосипедах, в оружии (материал многих деталей винтовки M16).

Относительно невысокая температура плавления (660 °C у чистого, меньше 600 °C у литейных сплавов) алюминия делает возможным отливку деталей в песочные формы в условиях

гаража/мастерской. Однако многие марки алюминия не годятся для литья.

Примеры применения

Провода.

Алюминий дешев, поэтому толстые силовые кабели,

СИП

, ЛЭП выгодно делать из алюминия. В старых домах квартирная проводка сделана алюминиевым проводом (с 2001 года ПУЭ запрещает в квартирах использовать алюминиевый провод, только медный, см ПУЭ 7 издание п. 7.1.34) Также алюминий не используется как проводник в ответственных применениях.

Слева старый алюминиевый провод. Справа алюминиевые кабели различного сечения,
пригодные для укладки в грунт. В частности кабелем справа был подключен к электроэнергии целый этаж здания. Кабель помимо наружной резиновой оболочки имеет бронирующую стальную ленту, для защиты нижележащей изоляции от повреждений, к примеру лопатой при раскопке.

Теплоотводы. Не только домашние батареи делают из алюминия, но и радиаторы у
микросхем, процессоров, делают из алюминия.

Различные алюминиевые радиаторы.

Корпуса приборов. Корпус жёсткого диска в вашем компьютере отлит из алюминиевого сплава. Небольшая добавка кремния улучшает прочностные качества алюминия, сплав силумин — это корпуса жёстких дисков, бытовых приборов, редукторов и т. д.

Анодированный алюминий (алюминий, у которого электрохимическим путем окисная пленка
на поверхности сделана потолще и прочнее) хорошо окрашивается и просто красив. Окисная
пленка (Al₂O₃ — из того же вещества состоят драгоценные камни рубины и сапфиры) достаточно твёрдая и износостойкая, но к сожалению алюминий под ней мягок, и при сильном воздействии ломается как лёд на воде.

Экраны. Электромагнитное экранирование часто делается из алюминиевой фольги или тонкой алюминиевой жести. Можете провести простой эксперимент, мобильный телефон
завернутый в фольгу потеряет сеть — он будет заэкранирован.

Отражающее покрытие у зеркал. Тонкая пленка алюминия на стекле отражает 89% падающего света (примерное значение, зависит от условий) (Серебро 98%, но на воздухе темнеет из-за сернистых соединений). Любой лазерный принтер содержит вращающееся зеркало, покрытое тонким слоем алюминия.

Зеркала от оптической системы планшетного сканера. Обратите внимание, оптические зеркала имеют металлизацию стекла снаружи, в отличии от привычных бытовых зеркал, где отражающее покрытие для защиты за стеклом. Бытовые зеркала дают двойное отражение — от поверхности стекла и от отражающего покрытия, что не так критично в быту, как защищенность отражающего покрытия.

Электроды обкладок конденсаторов. Алюминиевая фольга, разделенная слоем диэлектрика и туго свернутая в цилиндр — часть электрических конденсаторов (впрочем, для уменьшения габаритов конденсаторов фольгу заменяют алюминиевым напылением). Тот факт, что пленка оксида алюминия тонкая, прочная и не проводит ток, используется в электролитических конденсаторах, обладающими огромными для своих габаритов электрическими емкостями.

Недостатки

Алюминий — металл активный

, но на воздухе покрывается оксидной пленкой, которая предохраняет металл от разрушения и скрывает его активную натуру. Если не дать алюминию формировать стабильную защитную пленку, например капелькой ртути, алюминий активно

реагирует

с водой. В щелочной среде алюминий растворяется, попробуйте залить алюминиевую фольгу средством для прочистки труб — реакция будет бурная, с выделением взрывоопасного водорода. Химическая активность алюминия, в паре с большой разницей в электрооотрицательности с медью делает невозможным прямое соединение проводов из этих двух металлов. В присутствии влаги (а она в воздухе есть почти всегда) начинает протекать гальваническая коррозия с разрушением алюминия.

Два идентичных трансформатора от микроволновых печей. Левый вышел из строя по причине алюминиевых обмоток — отгорел провод от контакта — алюминий плохо паяется мягкими припоями, попытка обеспечить контакт также как и у медного провода привела к поломке.

Алюминий ползуч. Если алюминиевый провод очень сильно сжать, он деформируется
и сохранит новую форму — это называется «пластическая деформация». Если сжать его не
так сильно, чтобы он не деформировался, но оставить под нагрузкой надолго — алюминий
начнет «ползти» меняя форму постепенно. Это пакостное свойство ведет к тому, что хорошо
затянутая клемма с алюминиевым проводом спустя 5-10-20 лет постепенно ослабнет и будет
болтаться, не обеспечивая былого электрического контакта. Это одна из причин, почему ПУЭ
запрещает тонкий алюминиевый провод для разводки электроэнергии по потребителям в
зданиях. В промышленности не сложно обеспечить регламент — так называемая «протяжка»
щитка, когда электрик периодически проверяет затяжку всех клемм в щитке. В домашних же условиях, обычно пока розетка с дымом не сгорит — никто и не озаботится качеством контакта. А плохой контакт — причина пожаров.

Алюминий, по сравнению с медью, менее пластичный, риска от ножа на жиле, при сьёме изоляции с провода быстрее приведет к сломавшейся жиле, чем у меди, поэтому изоляцию с алюминиевых проводов надо счищать как с карандаша, под углом, а не в торец.

Интересные факты об алюминии

Алюминий — хороший восстановитель, что используется для восстановления других металлов, например титана из состояния диоксида. Теодор Грей (Настоятельно рекомендую книги Теодора Грея «Элементы. Путеводитель по периодической таблице», «Научные опыты с периодической таблицей», «Эксперименты. Опыты с периодической таблицей». Они очень хорошо сделаны визуально, и опыты в них не приторно безопасные, как в большинстве современных пособий, могут и бабахнуть.) в домашних условиях проводил такой опыт. В смеси с окислом железа алюминиевая пудра образует термит— адская смесь, которая горит разогреваясь до 2400°С при этом восстанавливается железо и весело стекает вниз, что используется для сварки рельсов, иным способом такой кусок железа качественно и быстро не прогреть. Термитные карандаши позволяют в полевых условиях сваривать провода, а бравый спецназовец термитной горелкой пережжет дужку самого крепкого замка.
Чтобы сделать бисквит нежным и воздушным используется пекарский порошок. Такой же порошок есть для того, что бы сделать пористым бетон — Алюминий + щелочь.
Алюминий — активный металл, но он быстро покрывается окисной пленкой, которая защищает его от разрушения. Рубин, сапфир, корунд — это всё названия одного и того же вещества — оксида алюминия Al₂O₃ Белые точильные круги и бруски состоят из электрокорунда — оксида алюминия.
Можно убедиться в активности алюминия простым опытом. Нарежьте алюминиевую фольгу в стакан, добавьте медный купорос и поваренную соль, залейте холодной водой. Спустя некоторое время смесь закипит, алюминий будет окисляться, восстанавливая медь, с выделением тепла.
Алюминий неплохо поддается экструзии. Корпуса приборов из нарезанного и обработанного экструдированного профиля значительно дешевле литых.

Алюминиевый корпус внешнего аккумулятора для телефона. Экструдированный анодированный окрашенный профиль.
Алюминий весьма посредственно паяется мягкими (оловянно-свинцовыми) припоями, неплохо паяется цинковыми припоями. При конструировании приборов это стоит помнить, соединить провод с алюминиевым шасси проще прикрутив винтом к запрессованной стойке, чем припаять. В твердых марках алюминия (6061, 6082, 7075) можно нарезать резьбу для винта непосредственно.
Алюминий можно сваривать аргоновой сваркой, но качественный шов получается только при TIG-сварке на переменном токе. Непрерывная смена полярности измельчает пленку окислов, которая в противном случае может попасть в шов. Учитывайте это при выборе сварочного аппарата для мастерской, если вам может потребоваться варить и алюминий.

Еще раз важное замечание. Алюминиевые и медные проводники напрямую соединять нельзя! Для соединения проводников из меди и алюминия используйте промежуточный металл, например, стальную клемму.

Источники

В крупных строительных магазинах (OBI, Leroy Merlin, Castorama) обычно есть в наличии алюминиевый профиль разных размеров и форм. Неплохим источником может послужить штампованная алюминиевая посуда — она очень дешева и существует разных форм. Но обратите внимание на марки. Если нужен 6061 и тем более 7075, придется покупать его у фирмы, специализирующейся по металлам.

Ссылки на части руководства:

: Проводники: Серебро, Медь, Алюминий.

: Проводники: Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.

: Проводники: Углерод, нихромы, термостабильные сплавы, припои, прозрачные проводники.

: Неорганические диэлектрики: Фарфор, стекло, слюда, керамики, асбест, элегаз и вода.

: Органические полусинтетические диэлектрики: Бумага, щелк, парафин, масло и дерево.

: Синтетические диэлектрики на базе фенолформальдегидных смол: карболит (бакелит), гетинакс, текстолит.

: Диэлектрики: Стеклотекстолит (FR-4), лакоткань, резина и эбонит.

: Пластики: полиэтилен, полипропилен и полистирол.

: Пластики: политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и силиконы.

: Пластики: полиамиды, полиимиды, полиметилметакрилат и поликарбонат. История использования пластиков.

: Изоляционные ленты и трубки.

: Финальная

Опыты с теплопроводностью в домашних условиях. Методическая разработка демонстрационного эксперимента «Количество теплоты и теплоемкость» опыты и эксперименты по физике (8 класс) на тему. А чтоэто вообще такое

ОПЫТЫ ПО ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Разные твердые вещества по-разному проводят тепло. Лучше всего это делают металлы. Но и среди металлов есть чемпионы по теплопроводности. К ним относятся так называемые «благородные металлы» — платина, золото, серебро.

Опыт с железным гвоздем

В толстую чурку забей гвоздь и поставь ее на противень.
Снизу к этому длинному гвоздю прилепи пластилином, или воском несколько маленьких гвоздиков. Под шляпку гвоздя подставь горящую свечу.

Смотри: вот отвалился один гвоздик.., другой… третий…
Строго по порядочку, по очереди.

Опыт с деревом

Когда гвоздь остынет, выдерни его и в оставшееся отверстие вставь лучинку.
Повтори тот же опыт с ней.

Картина будет совсем другая!
Конец лучинки загорится, а гвоздики будут держаться по-прежнему. Выходит, что дерево проводит тепло гораздо хуже, чем железо.

Опыт со стеклом

Если есть у тебя подходящая по толщине стеклянная палочка или трубка, повтори опыт с ней.
Она, конечно, не горит, но тепло проводит не лучше дерева.

Опыт с ложками

Возьмите две чайные ложки: одну серебряную, другую из никелевого сплава. Прикрепите к ним каплями стеарина скрепки для бумаг. Вложите ложки в стакан, чтобы ручки со скрепками торчали из него в разные стороны. Налейте в стакан кипяток. Ложки нагреются. У серебряной ложки стеарин расплавится, и скрепка отпадет. У другой ложки скрепка или совсем не отпадет, или отпадет позже, когда ложка нагреется сильнее.

Конечно, ложки должны быть одинаковые по форме и размеру. Если нет серебряной ложки, возьмите такие, какие у вас есть, но только из разных металлов. Где нагревание произойдет быстрее, тот металл лучше проводит тепло, более теплопроводен.

Опыт с монетой

Различные вещества по-разному проводят тепло. Это хорошо видно из небольшого опыта.
Приложите к кусочку дерева монету и оберните их белой бумагой. Поднесите все это на короткое время к пламени свечи так, чтобы пламя только коснулось места, где над бумагой находится монета. Старайтесь не дать бумаге загореться. Но бумага все же успела обуглиться, и обуглилась она вокруг монеты.

Там же, где была сама монета, остался не тронутый огнем белый кружок. Металл монеты, как хороший теплопроводный материал, отобрал на себя жар пламени и предохранил бумагу от обгорания.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПОРИСТЫХ ТЕЛ

Из твердых веществ хуже всего проводит тепло керамика, пластмасса, дерево, ткань.

Вот поэтому ручки у чайников или сковородок делают из пластмассы или дерева. А если ручка металлическая, то, чтобы не обжечь пальцы, приходится пользоваться тряпкой. Она тоже плохо проводит тепло и, предохраняя руку от ожога, служит теплоизоляцией.

Опыт

Распушите небольшой комок ваты и оберните им шарик термометра.
Теперь подержите некоторое время термометр на определенном расстоянии от какого-нибудь нагревателя и заметьте, как поднялась температура. Затем тот же комок ваты сожмите и туго обмотайте им шарик термометра и снова поднесите к лампе. Во втором случае ртуть поднимется гораздо быстрее.
Значит, сжатая вата проводит тепло намного лучше!

Высокие теплоизоляционные свойства вате придает воздух, заключенный между волокнами распушенной ваты (а не сама вата). Шерсть теплее, чем вата, именно потому, что ее волокнистая структура позволяет задерживать в себе еще больше воздуха.

На этом же принципе основано производство теплоизоляционных материалов для домостроения. В них делают как можно больше воздушных промежутков.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ГАЗА

Зимой вы применяете теплоизоляцию и надеваете теплое пальто или шубу. Воздух, который содержится между волокнами ваты или меха, как и всякий газ, плохой проводник тепла.

Итак, для того чтобы предохранить что-либо от холода, применяется теплоизоляция. Но и от излишнего тепла приходится принимать теплоизоляционные меры. Когда космический корабль на спуске с огромной скоростью летит в атмосфере Земли, его стенки трутся о воздух и сильно нагреваются. Для сохранения внутри корабля от высокой температуры экипажа и аппаратуры применяют теплоизоляционный, теплостойкий чехол. Он состоит из слоев плохо проводящих теплоту материалов.

Опыт 1

Уже говорилось о том, что газы плохо проводят тепло.
Возьмите алюминиевую тарелочку от детской посуды, поставьте ее на небольшой огонь и, когда она достаточно нагреется, налейте на нее половину чайной ложки воды

Вода не испарится мгновенно, как следовало бы ожидать. Вода перекатится плоским шариком — сфероидом на самое низкое место тарелочки и замрет там на раскаленном металле. Кажется странным, что вода не превращается сразу в пар. Конечно, вода испаряется, но этот самый пар, в который превращается вода, и предохраняет большую сфероидальную каплю от раскаленного металла. Пар в данном случае оказывается отличной теплоизоляцией.

Опыт 2

Когда вы гладите белье, переверните утюг и, если он достаточно нагрет, брызните на него водой. Она сразу превратится в маленькие круглые шарики, которые быстро покатятся по утюгу.

Эти мелкие шарообразные капельки тоже не испарились мгновенно, их тоже защитила от жара утюга паровая прослойка, «паровая подушка». На этой «паровой подушке» водяные шарики и пропутешествовали по раскаленному утюгу.

Опыт 3

Возьмите несколько маленьких кусочков сухого льда, положите их на гладкую поверхность алюминиевой тарелки. Наклоняйте тарелку в разные стороны. Кусочки сухого льда будут легко скользить по гладкой поверхно-сти. Теплая поверхность алюминиевой тарелки (ее температура отличается от температуры сухого льда по крайней мере на 100 градусов) помогает углекислому газу более бурно выделяться. Под кусочками сухого льда получаются «углекислые подушки», на них и происходит скольжение.

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:

Подберу научную литературу по по вопросу теплопроводности материалов;
Изучу данную литературу и сделаю выводы;
Для подтверждения теоритических выводов проведу зксперемент;
По результатам эксперимента сделаю выводы;
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.

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

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!

1 г. Морозовск, Филиал Университетского казачьего кадетского корпуса-интерната ФГБОУ ВО «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (Первый казачий университет)», 8/1 взвод

Мосина О.В. (г. Морозовск, Филиал Университетского казачьего кадетского корпуса-интерната ФГБОУ ВО «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (Первый казачий университет)»)

Перышкин А.В. Физика 8 класс. – М.: Дрофа, 2012.

Блудов М.И. Беседы по физике часть 1. – М.: Просвещение, 1984.

URL: http://class-fizika.narod.ru/8_3.htm.

URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %A2 %D0 %B5 %D0 %BF %D0 %BB %D0 %BE %D0 %BF %D1 %80 %D0 %BE %D0 %B2 %D0 %BE %D0 %B4 %D0 %BD %D0 %BE %D1 %81 %D1 %82 %D1 %8C.

Проект разработан в соответствии со стандартом среднего общего образования по физике. При написании данного проекта рассмотрено изучение тепловых явлений, применение их в быту и технике. Помимо теоретического материала большое внимание уделено исследовательской работе – это опыты, которые отвечают на вопросы «Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела», «Одинаковая ли теплопроводность различных веществ», «Почему струи теплого воздуха или жидкости поднимаются вверх», «Почему тела с темной поверхностью нагреваются сильнее»; поиск и обработка информации, фотографий.

Время работы над проектом: 1 – 1,5 месяца.

Цели проекта:

практическая реализация имеющихся у школьников знаний о тепловых явлениях;
формирование навыков самостоятельной исследовательской деятельности;
развитие познавательных интересов;
развитие логического и технического мышлений;
развитие способностей к самостоятельному приобретению новых знаний по физике в соответствии с жизненными потребностями и интересами;

Основная часть

Теоретическая часть

В жизни мы действительно ежедневно встречаемся с тепловыми явлениями. Однако не всегда мы задумываемся, что эти явления можно объяснить, если хорошо знать физику. На уроках физики мы познакомились со способами изменения внутренней энергии: теплопередачей и совершением работы над телом или самим телом.

При контакте двух тел с разными температурами происходит передача энергии от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока температуры тел не сравняются (не наступит тепловое равновесие). При этом механическая работа не совершается. Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплообменом или теплопередачей. При теплопередаче энергия всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому. Обратный процесс самопроизвольно (сам по себе) никогда не происходит, т.е. теплообмен необратим. Теплообмен определяет или сопровождает многие процессы в природе: эволюцию звезд и планет, метеорологические процессы на поверхности Земли и др. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение.

Теплопроводностью называется явление передачи энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Наибольшей теплопроводностью обладают металлы – она у них в сотни раз больше, чем у воды. Исключением являются ртуть и свинец, но и здесь теплопроводность в десятки раз больше, чем у воды.

При опускании металлической спицы в стакан с горячей водой очень скоро конец спицы становился тоже горячим. Следовательно, 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.

Практическая часть

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

Взяли различные предметы: одну алюминевую ложку, другую деревянную, третью – пластмассовую, четвертую – из нержавеющего сплава, а пятую – серебряную. Прикрепили к каждой ложке каплями меда скрепки для бумаг. Вложили ложки в стакан с горячей водой, чтобы ручки со скрепками торчали из него в разные стороны. Ложки нагреются, и по мере нагревания мед будет плавиться и скрепки отпадут.

Конечно, ложки должны быть одинаковые по форме и размеру. Где нагревание произойдет быстрее, тот металл лучше проводит тепло, более теплопроводен. Для этого опыта я взял стакан с кипятком и четыре вида ложек: алюминиевую, серебряную, пластмассовую и нержавеющую. Я опускал их по одной в стакан и засекал время: за сколько минут она нагреется. Вот, что у меня получилось:

Вывод: ложки, изготовленные из дерева и пластмасса, греются дольше, чем ложки из металла, значит, металлы обладают хорошей теплопроводностью.

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. На штативе горизонтально закреплён стержень. На стержне через одинаковые промежутки вертикально закреплены с помощью воска металлические гвоздики.

К краю стержня подносят свечу. Поскольку край стержня нагревается, то постепенно стержень прогревается. Когда тепло доходит до места крепления гвоздиков со стержнем, стеарин плавится, и гвоздик падает. Мы видим, что в данном опыте нет переноса вещества, соответственно, наблюдается теплопроводность.

Различные металлы обладают различной теплопроводностью. В физическом кабинете есть прибор, с помощью которого мы можем убедиться в том, что различные металлы обладают разной теплопроводностью. Однако, в домашних условиях мы смогли в этом убедиться с помощью самодельного прибора.

Прибор для показа различной теплопроводности твердых веществ.

Мы изготовили прибор для показа различной теплопроводности твердых тел. Для этого использовали пустую банку из алюминиевой фольги, два резиновых кольца (самодельные), три отрезка проволоки из алюминия, меди и железа, плитку, горячую воду, 3 фигурки человечков с поднятыми вверх руками, вырезанные из бумаги.

Порядок изготовления прибора:

1. проволоки изогнуть в виде буквы «Г»;

2. укрепить их с внешней стороны банки при помощи резиновых колец;

3. подвесить к горизонтальным частям проволочных отрезков (посредством расплавленного парафина или пластилина) бумажных человечков.

Проверка действия прибора. Налить в банку горячей воды (при необходимости подогреть банку с водой на электрической плитке) и наблюдать, какая фигурка упадет первой, второй, третьей.

Результаты. Упадет первой фигурка, закрепленная на медной проволоке, вторая – на алюминиевой, третья – на стальной.

Вывод. Разные твердые вещества обладают различной теплопроводностью.

Теплопроводность у различных веществ различна.

Рассмотрим теперь теплопроводность жидкостей. Возьмём пробирку с водой и станем нагревать её верхнюю часть. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки за это время она только нагреется. Значит, у жидкостей теплопроводность невелика.

Исследуем теплопроводность газов. Сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени спиртовки донышком вверх. Палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа ещё больше, чем у жидкостей и твёрдых тел. Следовательно, теплопроводность у газов ещё меньше.

Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, снег и другие пористые тела.

Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. А воздух – плохой теплопроводник.

Так под снегом сохраняется зеленая трава, озимые сохраняются от вымерзания.

Распушил небольшой комок ваты и обернул им шарик термометра.

Теперь подержал некоторое время термометр на определенном расстоянии от пламени и заметил, как поднялась температура. Затем тот же комок ваты сжал и туго обмотал им шарик термометра и снова поднес к лампе. Во втором случае ртуть поднимется гораздо быстрее.

Значит, сжатая вата проводит тепло намного лучше!

Если возникает необходимость предохранить тело от охлаждения или нагревания, то применяют вещества с малой теплопроводностью. Так, для кастрюль, сковородок ручки делают из пластмассы или дерева.

Дома строят из бревен или кирпича, обладающих плохой теплопроводностью, а значит, предохраняют от охлаждения.

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.

Заключение

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.

Явление теплопроводности присуще всем веществам, независимо от того, в каком агрегатном состоянии они находятся.

Теперь без затруднения я смогу ответить и объяснить с физической точки зрения на вопросы:

1. Почему птицы в холодную погоду распушают свои перья?

(Между перьями находится воздух, а воздух плохой проводник тепла).

2. Почему шерстяная одежда лучше предохраняет от холода, чем синтетическая?

(Между шерстинками находится воздух, который плохо проводит тепло).

3. Почему зимой, когда погода холодная, кошки спят, свернувшись в клубок? (Свернувшись в клубок, они уменьшают площадь поверхности, отдающей тепло).

4. 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).

5. Зачем кусты теплолюбивых растений и кустов на зиму укрывают опилками?

(Опилки являются плохими проводниками тепла. Поэтому растения укрывают опилками, чтобы они не замёрзли).

6. Какие сапоги лучше защищают от мороза: тесные или просторные?

(Просторные, так как воздух плохо проводит тепло, он является ещё одной прослойкой в сапоге, которая сохраняет тепло).

Библиографическая ссылка

Беляевский И.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ // Международный школьный научный вестник. – 2017. – № 1. – С. 72-76;
URL: http://school-herald.ru/ru/article/view?id=143 (дата обращения: 02.03.2020).

При изучении естественных наук в современной школе огромное значение имеет наглядность учебного материала. Наглядность дает возможность быстрее и глубже усваивать изучаемую тему, помогает разобраться в трудных для восприятия вопросах, и повышает интерес к предмету. Цифровые лаборатории являются новым, современным оборудованием для проведения самых различных школьных исследований естественнонаучного направления. С их помощью можно проводить работы, как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования. Применение лабораторий значительно повышает наглядность, как в ходе самой работы, так и при обработке результатов благодаря новым измерительным приборам, входящим в комплект лаборатории физики (датчики силы, расстояния, давления, температуры, тока, напряжения, освещенности, звука, магнитного поля и пр.). Оборудование цифровой лаборатории универсально, может быть включено в разнообразные экспериментальные установки, экономить время учеников и учителя, побуждает учеников к творчеству, давая возможность легко менять параметры измерений. Кроме того, программа для видеоанализа позволяет получать данные из видеофрагментов, что позволяет использовать в качестве примеров и количественно исследовать реальные жизненные ситуации, отснятые на видео самими учащимися и фрагменты учебных и популярных видеофильмов.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Единственный путь, ведущий к знаниям-это деятельность. Бернард Шоу.

Методическая разработка демонстрационного эксперимента по предмету физика «Количество теплоты и теплоемкость»

Цель данной разработки: показать возможности применения «Цифровой лаборатории» в учебном процессе. Показать возможность измерения удельной теплоемкости вещества

Данную разработку можно использовать при объяснении нового материала, во время проведения лабораторной работы, для проведения занятия во внеурочное время.

Состав цифровой лаборатории Измерительный интерфейс TriLink Цифровые датчики по физике

Техническое обеспечение экран и мультимедийный проектор штативы (2 шт.) пробирки (2 шт.) вода, спирт датчик температуры 0- 100°C (2 шт.) цилиндры металлические (2 шт.) спиртовки (2 шт.) мензурка калориметр горячая вода

Опыт: Различие теплоемкости воды и спирта Нагрев два цилиндра в кипятке, один цилиндр опускают при помощи ложечки для плавления в пробирку с водой, а второй в пробирку со спиртом при комнатной температуре. После опускания цилиндров в пробирки требуется, придерживая пробирку за верхнюю часть, быстро вставить датчик, укрепить корпус датчика на стальном листе и начать перемешивать жидкость в пробирке за счет вращения пробирки вокруг датчика.

Мы в работе

Использование цифровой лаборатории на уроках физики

Спасибо за внимание!!!

Предварительный просмотр:

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №7 г. ПОРОНАЙСКА

Методическая разработка демонстрационного эксперимента

по предмету физика

«Количество теплоты и теплоемкость»

Для учащихся 8 класса

МБОУ СОШ №7 г. Поронайск

Поронайск

2014

1.Введение

2.Основная часть

3.Заключение

4.Техническое обеспечение

1.Введение

Я преподаю физику в 7-11 классах Поронайской средней школы с 1994 года. Чтобы привить интерес к своему предмету, я считаю, что необходим демонстрационный эксперимент, который является неотъемлемой органической частью физики средней школы.

Демонстрационные опыты формируют накопленные ранее предварительные представления, которые к началу изучения физики не у всех бывают правильными. На протяжении всего курса физики эти опыты пополняют и расширяют кругозор учащихся. Они зарождают правильные начальные представления о новых физических явлениях и процессах, раскрывают закономерности, знакомят с методами исследования, показывают устройство и действие новых приборов и установок. Демонстрационный эксперимент служит источником знаний, развивает умения и навыки учащихся.

Особое значение имеет эксперимент на первых порах обучения, т.е в 7-8 классах, когда учащиеся впервые приступают к изучению физики. Я считаю, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.

2.Основная часть

Цель данной разработки: показать возможности применения «Цифровой лаборатории» в учебном процессе. Рассмотрим использование лаборатории «Архимед» при изучении темы «Тепловые явления» в 8 классе:

Демонстрация. Количество теплоты и теплоемкость

Цель демонстрации показать возможность измерения удельной теплоемкости вещества

В ходе демонстрации вводятся элементы знаний «количество теплоты», «удельная теплоемкость вещества». Для формирования представлений об удельной теплоемкости как о физической величине, которую можно измерить, предполагается провести ряд простых опытов.

Перед проведением серии опытов, посвященных понятию теплоемкости, ученикам рекомендуется рассказать об истории введения понятия «теплоемкость тела» во времена, когда «количество теплоты» воспринималось как количество невидимой и невесомой жидкости «теплорода», а температура – как мера уровня жидкости в теле. «Теплоемкость тела» считалась коэффициентом пропорциональности между температурой и количеством «теплорода», протекающего в теле. Больше емкость сосуда, меньше изменения налитой жидкости в нем, больше теплоемкость тела – меньше изменения уровня температуры в нем.

Однако оказалось, что при одинаковой массе тел из разных веществ, при одинаковом количестве теплоты, полученной от другого тела, их температура меняется по разному. Поэтому было ведено понятие удельная теплоемкость вещества, а «теплоемкость тела» рассчитывалась как произведение массы тела на удельную теплоемкость вещества, из которого оно сделано.

Согласно современным представлениям количество теплоты Q- это изменение внутренней энергии тела в условиях когда тело не совершает работы. Теплоемкость С- коэффициент пропорциональности между количеством теплоты, полученной или отданной телом, и изменением его температуры.

Чтобы оценить теплоемкость некоторого вещества по сравнению с другим(водой), одной и той же массе вещества (вода и спирт) сообщают одинаковое количества энергии и регистрируют изменение температуры, которое было вызвано добавлением этой энергии.

Опыт: Различие теплоемкости воды и спирта

Вывод о том, что теплоемкость воды больше, чем теплоемкость спирта, можно сделать показав, что получение одного и того же количества теплоты нагревается спирт на большее число градусов.

Нагрев два цилиндра в кипятке, один брусок опускают с помощи ложечки для плавления в пробирку с водой, а второй – в пробирку со спиртом при комнатной температуре.

После пускания цилиндров в пробирки требуется, придерживая пробирку за верхнюю часть быстро вставить датчик, укрепить корпус датчика на стальном листе и начать перемешивать жидкость в пробирке за счет вращения пробирки вокруг датчика. На графике наблюдается спад температуры датчика ниже комнатной за счет испарения жидкости на кончике датчика, затем всплеск до максимальной величины, за счет прогрева воды и чувствительного элемента датчика вблизи горячего цилиндра, а затем выход на стационарное значение за счет перемешивания жидкости в пробирке. Как видно Наблюдаемое изменение температуры не дотягивает до требуемого различия, соответствующего разнице теплоемкостей(примерно в 2 раза).

Для приближения к требуемым величинам, рекомендуется проводить эксперимент с цилиндрами, нагреваемыми до температуры не выше 80 0 С, поскольку спирт кипит при 87 0 С. Точное числовое значение начальной температуры цилиндров несущественно, лишь бы оно было примерно одинаковым.

3.Заключение

Повышение уровня знаний за счёт активной деятельности учащихся в ходе экспериментальной исследовательской работы

Автоматический сбор данных на протяжении всего эксперимента позволяет сэкономить время на записи

Результаты эксперимента – наглядны: данные отображаются в виде графика, таблицы, аналогового табло и в цифровом виде
Обладают портативностью

Удобная обработка результатов позволяют получать данные, недоступные в традиционных учебных экспериментах

4.Техническое обеспечение

экран и мультимедийный проектор

штативы (2 шт.)
спиртовки (2 шт.)
пробирки (2 шт.)
вода, спирт
датчик температуры 0- 100 °C (2 шт.)

5.Список используемой литературы

Перышкин А. В. «Физика – 8»
Волков В. А. «Поурочные разработки по физике 8 кл»
«Уроки физики с применением информационных технологий» Москва, Глобус, 2009г.
Разумовский В. Г. «Уроки физики в современной школе»
А.Н. Болгар и др. «Цифровая лаборатория» Методическое руководство по работе с комплектом оборудования и программным обеспечением фирмы 2НАУЧНЫЕ РАЗВЛЕЧЕНИЯ» м.,2011,89с.
URL: http://www.int-edu.ru
URL: http://mytest.klyaksa.net

В четверг на занятие к нам никто прийти не смог — но это не помешало нам провести серию экспериментов. Как водится, я собрал для этого кучу всяких штуковин.

Идея была в том, чтобы показать распространение тепла внутри тела, и показать разницу в теплопроводности разных материалов.

Гвоздики приклепляются обыкновенным пластилином – потом конец объекта помещается над свечой, объект нагревается, и, по мере того, как пластилин плавится, гвоздики отваливаются один за другим.

Удостоверившись, что гвоздики отваливаются именно один за другим – то есть тепло распространяется линейно – мы перешли ко второй фазе.

Здесь мы уже сравнивали распространение тепла в разных объектах. Слева – обрезок керамической плитки, справа – толстая медная проволока.

Слева по-прежнему керамика, по которой тепло распространяться не спешило, справа – алюминевая проволока.

Третья фаза эксперимента:

Три пластины соединены прищепками. Центральная – над свечкой. Справа пластины зажаты просто так, а слева между ними проложена маленькая бумажка. Спросил у Никиты, где гвоздики быстрее отвалиться – он сказал, что слева, потому что там бумага, а она вспыхивает от малейшей искры – значит, теплопроводная сильно:)
Экспериментальная проверка всё расставила по своим местам. Пояснил разницу между теплопроводностью и температурой воспламенения, привёл в пример пуховик (мы раньше уже обсуждали, почему одежда хорошо “греет”), который неплохо горит.

На этом эксперимент закончили – и пошли на кухню. Спросил у Никиты, зачем на некоторых кастрюлях ручки пластиковые – он верно догадался. А про металлические ручки сказал, что нужно использовать полотенце, причём лучше мокрое. Я предложил уточнить у мамы предпочтёт ли она исползовать мокрое или сухое полотенце – она сказала, что исключительно сухое. Никита подумал и сам догадался, что мокрое, хоть и холоднее, но оно с водой, а вода проводит тепло лучше воздуха!

Теплопроводность. Опыты – Класс!ная физика

Теплопроводность. Опыты

Подробности: Просмотров: 769

06.2012

ОПЫТЫ ПО ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Опыт с железным гвоздем

Смотри: вот отвалился один гвоздик.., другой… третий…
Строго по порядочку, по очереди.

Сначала самый близкий к огню, потом все дальше, дальше…
Значит, тепло передается по гвоздю от нагретого конца к холодному. И передается постепенно.

Опыт с деревом

Когда гвоздь остынет, выдерни его и в оставшееся отверстие вставь лучинку.
Повтори тот же опыт с ней.

Опыт со стеклом

Опыт с ложками

Опыт с монетой

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПОРИСТЫХ ТЕЛ

Из твердых веществ хуже всего проводит тепло керамика, пластмасса, дерево, ткань.

Опыт

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ГАЗА

Опыт 1

Опыт 2

Опыт 3

Возьмите несколько маленьких кусочков сухого льда, положите их на гладкую поверхность алюминиевой тарелки. Наклоняйте тарелку в разные стороны. Кусочки сухого льда будут легко скользить по гладкой поверхности. Теплая поверхность алюминиевой тарелки (ее температура отличается от температуры сухого льда по крайней мере на 100 градусов) помогает углекислому газу более бурно выделяться. Под кусочками сухого льда получаются «углекислые подушки», на них и происходит скольжение.

Источник: “Здравствуй, физика”, Л. Гальперштейн; Ф.Рабиза “Опыты без приборов” и “Космос у тебя дома”

Теплопроводность. Конвекция. Лучеиспускание – Справочник химика 21

из “Перегонка в органической химической промышленности”

Теплопроводность. Возьмем какой-либо длинный металлический предмет, например железный прут, и будет нагревать один из его концов, поместив этот конец в пламя. Мы почти тотчас же заметим, что и противоположный конец прута, удаленный от пламени, тоже сильно нагреется, так что его нельзя будет держать рукой. Это явление легко объяснить тем, что тепло от горячего конца перешло вдоль всего прута к холодному концу. Такой переход тепла называется теплопроводностью. В этом случае теплота передается последовательно от одного слоя вещества к другому. [c.40]
Различные материалы, применяемые в строительной технике, обладают весьма различной теплопроводностью, п р и-чем металлы проводят тепло гораздо лучше, чем неметаллические материалы. В этом мы постоя нно убеждаемся из повседневного опыта. Мы прекрасно знаем, например, что тепло от горячей пищи передается по металлической ложке гораздо лучше, чем по деревянной. [c.40]
Из металлов лучше всего проводят тепло серебро и медь. Теплопроводность алюминия примерно в 2,5 раза, железа в 6 раз, свинца в 12 раз меньше, чем меди. [c.40]
Теплопроводность неметаллических материалов— кирпича, стекла, резины, дерева и т. п. в несколько сот и тысяч раз меньше, чем теплопроводность меди. [c.40]
При покрытии металлической стенки слоем какого-либо неметаллического материала теплопроводность ее сильно падает (см. ниже Изоляционные материалы ). Крайне вредна поэтому образующаяся на внутренних стенках аппаратов накипь, представляющая собою слой различных солей, выделившихся из жидкости при ее кипячении. [c.40]
Воздух, если он неподвижен, крайне плохо проводит тепло. Благодаря этому материалы, имеющие прослойки воздуха, обладают весьма малой теплопроводностью. К числу таких материалов относятся, например пушистые и волокнистые материалы (шерсть, вата и т. п.), применяемые нами для защиты своего тела от холода. [c.40]
Конвекция. Нальем в высокий стакан какую-либо жидкость, например воду, и будет подогревать ее снизу горел-кой. [c.40]
Такой перенос тепла движущимися частицами жидкости или газа называется конвекцией. [c.41]
Благодаря конвекции тепло може распространяться в воздухе довольно быстро, несмотря на его крайне малую теплопроводность. Для наблюдения такого распространения тепла может служить например следующий простой опыт. Если открыть дверь из комнаты, в которой топится печь, в холодное помещение и поместить в двери на разной высоте от пола зажженную свечу, то нетрудно заметить, что пламя свечи, помещенной внизу, у самого пола, будет от-клоняться в направлении теплой комнаты, а у свечи, помещенной вверху, у притолоки двери, наоборот, в направлении холодного помещения. Это объясняется тем, что воздух, нагреваясь от печки, становится легче, поднимается вверх и движется в верхней части комнаты по направлению к холодному помещению, холодный же воздух, как более тяжелый, движется в нижней части комнаты по направлению от холодного помещения к печке. Таким образом подобно тому, как в подогреваемой жидкости, здесь происходит круговорот воздуха, переносящего тепло. [c.41]
Количество тепла, теряемого лучеиспусканием, зависит помимо температуры тела, также и от свойства его поверхности. Так, гладкие, блестящие (например металлические) поверхности теряют тепла значительно меньше, чем поверх-но сти шероховатые и матовые тела черного цвета при прочих равных условиях теряют тепла обычно больше, чем тела белого цвета и т. п. [c.42]
На практике почти всегда тепло передается не одним каким-либо путем, а двумя и даже тремя. Например при охлаждении тела оно теряет тепло как путем излучения, так и путем переноса тепла частицами воздуха и теплопроводностью. [c.42]

Вернуться к основной статье

Урок естествознания тема: Как применяют теплопроводность.

(К) Актуализация знаний. Целепологание.

– Проверка домашнего задания.

Работа над лексической и грамматической темой урока.

Блиц-турнир

– В какую посуду наливают чай? (В стеклянную.)

– А если нальют в металлическую кружку, сможем ли мы из нее пить чай? (Да, только после остывания. Потому что теплопроводность металла выше, чем у стекла.)

– В какой кружке чай быстрее остывает? (В металлической.)

– Почему? (Потому что теплопроводность металла высокая и он быстро может передать тепло наружу.)

– Самая высокая теплопроводность у твердых тел.

Моя гипотеза … .

(К) Формулирование темы и цели урока. Мозговой штурм

– Рассмотри фотографии. Как ты думаешь, что их объединяет? Объясни почему.

«Что общего у фотографий?». (Если прозвучат такие важные слова, как «воздух», «тепло», «сохранение тепла», «не проводит тепло»,. Если учащиеся будут испытывать затруднения, то подведите их к правильному ответу своими наводящими вопросами.

– Каждый случай объясняется тем, что воздух плохо проводит тепло.

-Приведите примеры из своего опыта или с прошлых уроков. (Оконное стекло, замерзание ног в тесной обуви, шерсть животных, зимние одежды и т.п.)

Воздух и другие газы плохо проводят тепло.

(П) Работа в парах. На кухне

– Из чего делают посуду для приготовления пищи?

-Расскажи о посуде, изображённой на фотографиях.

– Из какого материала изготовлены основные части посуды?

– Какие материалы используют для изготовления ручек?

– Почему?

– Как следует держать горячий казан, чтобы не обжечь руки?

Задание :

Составить список кухонной посуды, разделить ее на две группы на основании свойств:

1) хорошо проводит тепло

2) плохо проводит тепло.

(Г) Работа в группе. Мозговой штурм

Дополнить свои списки.

В 1ГР -посуду из металла,

2 Г- .посуду из стекла, дерева, пластика – во вторую группу.

– Почему мамы не обжигают свои руки о посуду, которая хорошо проводит тепло. (У такой посуды ручки сделаны из другого материала, например, из прочного пластика. Что дерево и пластик плохо проводят тепло по сравнению с железом. Также, чтобы не обжечь руки, можно использовать специальные кухонные прихватки, сделанные из материала и синтепонового наполнителя, который плохо проводит тепло.)

– Знаете ли вы , какая посуда полностью сделана из одного материала.

– Как ее держат при приготовлении пищи? ( Чугунный казан. Его можно держать специаль ными прихватками. В слое синтепона внутри варежки содержится воздух, воздух не пропускает тепло. )

Подведение итога . В быту вещества и материалы применяют в зависимости от их теплопроводности. Теплопроводность веществ и материалов можно уменьшить разными способами.

(К) Динамическая пауза.

Начинается разминка.

Встали, подровняли спинки.

Вправо – влево наклонились и еще раз повторили.

(Наклоны в стороны.)

Приседаем мы по счету, раз, два, три, четыре, пять.

Это нужная работа – мышцы ног тренировать.

(Приседания.)

А теперь рывки руками выполняем вместе с вами.

(Рывки руками перед грудью

(Г) Работа в группе.

Исследуй. Какие материалы и вещества хорошо сохраняют тепло?

Каждой группе разданы одинаковые ресурсы.

Ресурсы. 1.три маленьких пластиковых стакана

2. три больших пластиковых стакана,

( чтобы в них свободно вместились маленькие стаканы,)

3.газета,

4.фольга

5.хлопок,

6.три целлофановые пленки,

7.три канцелярских резинки

.8три термометра.

Повторить ТБ .

Инструкция по проведению исследования:

1.На дно первого стакана положить скомканную фольгу. Затем маленький стакан поместить внутрь большого стакана. Их горловины должны быть на одном уровне (если уровни не равные, то добавить еще фольгу, пока уровни не сравняются). Теперь пространство между стенками внутреннего и наружного стаканов заполните фольгой.

2.На дно второго стакана положить вату. Затем маленький стакан поместить внутри большого стакана. Их горловины должны быть на одном уровне (если уровни не равные, то добавить еще вату, пока уровни не сравняются).

3. Теперь пространство между стенками внутреннего и наружного стаканов заполнить ватой.

4.На дно третьего стакана положить кусок скомкан ной газеты. Затем маленький стакан поместить внутри большого стакана. Их горловины должны быть на одном уровне (если уровни не равные, то добавить еще газету, пока уровни не сравняются). Теперь пространство между стенками стаканов заполните газетой.

5.Во все три стакана налить теплую воду.

6.Накрыть стаканы целлофановой пленкой и закрепить канцелярской резинкой.

7.Натянутую на поверхности стакана целлофановую пленку осторожно проткнуть и через это отверстие поместить термометр. Подождать 5–7 минут.

8.Записать результаты.

9.Сделать выводы.

(Насколько ниже теплопроводность материала, на-столько хорошо он будет защищать от холода и жары.)

Делают выводы, что исследование проводилось через эксперимент, так как он дает более точные результаты, чем наблюдение.

(К) Работа с учебником .Термос

Для чего нужен термос? Внимательно исследуй рисунок-схему и попытайся объяснить, почему не остывает напиток, налитый в термос.

Что будет, если в термос положить мороженое? Объясни.

Корпус термоса изготавливается из двойного металла или пластика. Воздух между стенками высасывают, то есть пространство между стенка вакуум. Вакуум плохо проводит тепло, поэтому горячая вода, налитая в термос, долгое время сохраняет свою температуру. Также внизу поддона есть изолированная опора. Крышка закрыта пластиковой пробкой. Эти ма- териалы тоже плохо проводят тепло.)

– А что будет, если в термос положить мороженое? (Мороженое долгое время не растает.)

-Что еще можно положить в термос.

Воздух плохо проводит тепло. Это часто встречается в природе и применяется в повседневной жизни. Например, зимой снег служит покровом для растений и защищает их от мороза, как тёплое одеяло. Шерсть, хлопок, вата, пробка хорошо сохраняют тепло. Материалы и вещества с плохой теплопроводностью хорошо защищают от холода. Одним из таких веществ является жир. Твёрдые тела с хорошей теплопроводностью тоже по-разному проводят тепло. Металлы, которые являются наилучшими теплопроводниками, — платина, медь, золото, серебро, железо, алюминий. Особое внимание уделяется теплопроводности металлов при изготовлении радиаторов для обогрева домов, гладкого основания утюга, кухонной посуды для приготовления пищи. Дерево, хотя и является твёрдым телом, имеет плохую теплопроводность. Это связано с тем, что в пористых слоях дерева находится воздух. Поэтому рукоятки и держатели кухонной посуды, инвентарь для бани изготавливают из дерева.

Запомни!

Если нужно защитить тело от переохлаждения или от перегрева, то применяются материалы с плохой теплопроводностью. А если нужно нагреть или охладить тело, то применяются материалы с высокой теплопроводностью.

Подумай!!!

В Антарктиде обитают теплокровные животные.

Как ты думаешь, благодаря чему они приспособились жить в таких условиях?

Покажите рисунки животных, которые обитают в условиях Крайнего Севера, в Антарктиде.

– Как они выдерживают сильные морозы. (Внутри шерсти этих животных присутствует воздух и он сохраняет тепло их тел. )

– Только ли из-за свойств шерсти они не замерзают.

Тела всех этих животных имеют жир. Обычный жир плохо проводит тепло. Толстый внутренний жировой слой этих животных, как скафандр с головы до ног, не пропускает тепло их тел наружу.

(К) Физминутка.

Раз, два – выше голова.

Три, четыре – руки шире.

Пять, шесть – тихо сесть.

Раз – подняться. Подтянуться.

Два – согнуться, разогнуться.

Три – в ладоши три хлопка, Головою три кивка.

На четыре – руки шире,

Пять – руками помахать,

Шесть – за стол тихонько сядь

(П) Работа в парах.

Знаешь ли ты?

-Что такое алмаз и какие его свойства дети знают? Учащиеся расскажут о твердости алмаза.

Что будет, если из алмаза сделать ложку для мороженого. Если обычную чайную ложку сделать из алмаза и опустить в горячий чай, то вы бы не смогли ее держать руками, потому что теплопроводность алмаза выше даже теплопроводности металлов.

(К) Первичное закрепление изученного материала.

Теплопроводность жидкостей ниже, чем у твердых и металлических веществ. Если теплопроводность вещества низкая, то это означает, что данное вещество хорошо защищает от холода и от жары. Например, обычный жир плохо проводит тепло. В подтверждение этого можно привести пример способности теплокровных животных выживать в условиях Северного Ледовитого океана или в Антарктиде. К ним относятся (белый медведь, тюлень, морской лев и морской котик). Толстый жировой слой этих животных, как скафандр с головы до ног, не пропускает тепло их тел наружу.

(К) Учитель предлагает ответить на вопросы:

– Почему нагретые детали охлаждаются в воде быстрее, чем на воздухе?

(Вода обладает большей теплопроводностью, чем воздух)

– В какой обуви больше мерзнут ноги зимой: в просторной или тесной? (в тесной)

– Летом на улице стоят две бочки: металлическая и деревянная. Емкость бочек одинаковая. В какой из этих бочек вода нагреется быстрее? Почему?

(В металлической. Металлы лучше проводят тепло)

(И) Работа в тетради.

Классификация

Впишите номера рисунков в нужные столбцы.

Ответ

Высокая: 1, 4, 5.

Низкая: 2, 3, 6.

(П )Работа в парах.

В порядке возрастания

Расположите вещества и среды в порядке возрастания их

теплопроводности.

Вода, шерсть, железо, снег, вакуум, алмаз, воздух, серебро,

дерево.

______________________________________________________

Порядок возрастания. Ученики смогут расположить названия веществ и сред в порядке возрастания их теплопроводности.

Ответ

Вакуум, воздух, шерсть, снег, вода, дерево, железо, серебро, алмаз.

Какие 5 хороших проводников тепла? – Mvorganizing.org

Какие 5 хороших проводников тепла?

Некоторые материалы позволяют теплу проходить через них, и они известны как хорошие проводники тепла или проводники тепла, такие как железо, алюминий, медь, серебро, латунь, свинец и нержавеющая сталь.

Какие три примера хороших проводников тепла?

Золото, серебро, медь, алюминий, железо и т. Д. Являются хорошими проводниками тепла, а также электрическими проводниками.

Какие бывают хорошие и плохие проводники тепла?

Металлы и камень считаются хорошими проводниками, поскольку они могут быстро передавать тепло, тогда как такие материалы, как дерево, бумага, воздух и ткань, плохо проводят тепло.

Кирпич хорошо проводит тепло?

Назовите два материала, которые являются хорошими изоляторами. Объясните, почему: красный кирпич – лучший выбор, чем бетон, для строительства домов, которые не нуждаются в внутреннем обогреве… Более пристальный взгляд на теплопроводность.

Материал	Теплопроводность (Вт · м − 1 · K − 1)
Красный кирпич	0,69
Вода	0,58
Полиэтилен (пластик)	0,42–0,51
Дерево	0,04–0,12

Свинец плохо проводит тепло?

Свинец – это металл, который плохо проводит тепло.

Какой металл менее теплопроводен?

Свинец – самый плохой проводник тепла.

Какой наименьший проводник тепла?

Свинец

Какой металл хуже всего проводит тепло?

Сталь

Кальций плохо проводит тепло?

Кальций бывает твердым и металлическим. Как и большинство металлов, кальций является относительно хорошим проводником тепла и электричества.

Алюминий хорошо проводит тепло?

Электропроводность и теплопроводность Алюминий является отличным проводником тепла и электричества, а по весу почти вдвое лучше, чем медь.Это сделало алюминий первым выбором для основных линий электропередачи.

Алюминий плохо проводит тепло?

Медь является хорошим проводником, быстро нагревается и расширяется, тогда как алюминий является относительно плохим проводником и медленнее нагревается и расширяется. Вещества с низкой проводимостью, такие как асбест, дерево и воздух, плохо проводят тепло и, следовательно, являются хорошими изоляторами.

Какой металл лучше всего проводит тепло и электричество?

Серебристый металл

Алюминий – плохой проводник?

Алюминий – хороший проводник, но не самый лучший.Серебро – лучший дирижер. У серебра проводимость примерно на 6% выше, чем у меди. Алюминий имеет меньшую проводимость, чем оба. Но из-за низкой плотности, низкой стоимости и высокой устойчивости к коррозии предпочтительным является алюминий.

Почему алюминий – плохой проводник?

Алюминий может проводить электричество, но он не проводит электричество так же хорошо, как медь. Алюминий образует электрически стойкую оксидную поверхность в электрических соединениях, что может вызвать их перегрев.

Алюминиевая фольга – хороший изолятор?

Накройте окно алюминиевой фольгой, чтобы не пропускать солнечный свет.Алюминиевая фольга, также называемая оловянной фольгой, является отличным изолятором, а в некоторых случаях работает лучше, чем такие материалы, как хлопок или бумага. Однако алюминиевая фольга подходит не для всех ситуаций, поэтому ее правильное использование является важной частью экономии энергии.

Алюминиевая фольга – хороший теплоизолятор?

Алюминиевая фольга – хороший изолятор? На самом деле это не так, алюминиевая фольга сама по себе является хорошим проводником тепла, при прямом использовании в основном не имеет теплоизоляции, но ускоряет потерю тепла, поэтому при использовании изоляционный хлопок оборачивается внутри алюминиевой фольги.

Золото – изолятор?

Золото – плохой изолятор и хороший проводник, его удельное сопротивление составляет 22,4 миллиардных ом-метра. Как и свинец, золото широко используется для создания электронных контактов. В отличие от многих других металлов, он очень химически стабилен и устойчив к коррозии, которая разрушает другие типы электрических разъемов.

Какие 5 изоляторов?

Изоляторы:

стекло.
резина.
масло.
асфальт.
стеклопластик.
фарфор.
керамика.
кварц.

Полезно ли золото для жары?

Золото используется в качестве контактного металла в электронной промышленности, поскольку оно хорошо проводит как электричество, так и тепло.

Золото – хороший теплоизолятор?

Золото, как и любой другой металл, является очень хорошим проводником по сравнению с неметаллами и очень плохим изолятором. Проводник противоположен изолятору. Это меры того, сколько тепла передается через материал.

Бумага – хороший изолятор тепла?

Поскольку теплопроводность бумаги низкая, мы можем сделать вывод, что бумага является хорошим изолятором. Бумага уменьшает конвекцию, теплопроводность и излучение тепла, поэтому она является хорошим изолятором тепла.

Хлопок – это изолятор?

Хлопок – отличный теплоизолятор, если он сухой. Влажный хлопок становится плохим изолятором и плохо защищает от переохлаждения – отсюда старая пословица: «хлопок убивает».

Пластик – хороший изолятор?

Пластмассы – отличные изоляторы, что означает, что они эффективно удерживают тепло – качество, которое является преимуществом для чего-то вроде гильзы для кофейной чашки. Теперь команда инженеров Массачусетского технологического института разработала полимерный теплопроводник, пластиковый материал, который работает как проводник тепла, рассеивая тепло, а не изолируя его.

Дерево или пластик – лучший изолятор?

Металл – хороший проводник тепла, а дерево и пластик – хорошие изоляторы.Проводник хорошо передает тепловую энергию (тепло), а изолятор плохо передает тепловую энергию (тепло).

Поглощает ли черный пластик тепло?

Мы назвали цвета света, которые мы видим в видимом спектре. Белый отражает большую часть энергии, падающей из видимого спектра, черный ее поглощает. Любой материал, окрашенный в черный цвет, будет дополнительно поглощать это тепло, и его температура будет повышаться, но это будет зависеть от материала, насколько далеко передается тепло.

Является ли пластик хорошим проводником тепла и электричества?

Пластиковый изолятор Такие материалы, как пластик, плохо проводят электричество.Они не пропускают через себя электричество. Электрические провода обернуты пластиковым покрытием, чтобы защитить нас от поражения электрическим током.

Вода – хороший проводник тепла?

Это потому, что вода плохо проводит тепло. Большая часть тепла будет перемещаться в конвекционном потоке в воде наверху пробирки, только небольшая его часть будет проходить вниз к кубику льда.

Почему пластик плохо проводит тепло?

Пластмассы – плохие проводники тепла, потому что в них практически нет свободных электронов, доступных для механизмов проводимости, таких как металлы.Теплоизоляционная способность пластика оценивается путем измерения теплопроводности.

Является ли резина проводником тепла?

Энергия, например тепло, легко передается через некоторые материалы. Эти материалы называются проводниками. Эти материалы включают пластик, пробку, дерево, пенополистирол и резину. Таким образом, теплоизоляторы хороши для поддержания постоянного уровня тепла – горячего или холодного.

Поглощает ли СЕРЫЙ тепло?

Все, что отражает цвет, будет иметь этот цвет.Однако белый, серый и черный не являются цветами: белый отражает все цвета, черный поглощает все цвета, а серый отражает некоторые и поглощает некоторые из всех цветов. Свет – это энергия. Любой поглощенный свет любого цвета становится теплом.

Важность хороших и плохих проводников тепла

Все металлы являются хорошими проводниками тепла, и они по-разному проводят тепло, а это означает, что некоторые металлы проводят тепло быстрее, чем другие. Тепло делает нас комфортными и помогает нам готовить пищу, и это интересная форма энергия.

Теплопроводники

Металлы являются лучшими проводниками, потому что они содержат свободные электроны, электроны легко перемещаются через металл, они получают кинетическую энергию от столкновений с горячими атомами и передают энергию при столкновении с холодными атомами. Это быстрее передает тепло.

Оставляя промежутки между железнодорожными стержнями, которые сделаны из железа, чтобы избежать аварии поезда, где железо является хорошим проводником тепла, поэтому оно расширяется и скручивается под действием тепла.

Металлы хорошо проводят тепло.

Различные металлы различаются теплопроводностью, медь проводит тепло быстрее алюминия, а алюминий проводит тепло быстрее железа.

Теплоизоляторы

Некоторые материалы не позволяют теплу проходить через них, и они известны как плохие проводники тепла или теплоизоляторы. Изоляторы являются плохими проводниками тепла. Плохие проводники являются хорошими изоляторами, и это материалы, по которым тепло не может перемещаться. через.

Теплоизоляторы, такие как дерево, стекло, бумага, шерсть, резина, жидкости, пластик, пробка, пенополистирол, вакуум и газы, особенно воздух.

Люди извлекают выгоду из воздуха как изоляционного материала для сохранения тепла в холодных странах, воздух используется для изготовления стеклопакетов.

Окно из изоляционного стекла изготавливается путем склеивания двух листов стекла с оставлением между ними пространства, заполненного воздухом, чтобы предотвратить утечку тепла.

Использование хороших и плохих проводников тепла

Алюминий, медь и нержавеющая сталь являются хорошими проводниками тепла, поскольку они металлы. Из них делают кастрюли и чайники, которые используются в домах и на фабриках.

Кастрюли быстро нагреваются, и пища может быть эффективно приготовлена за более короткое время. Пластик и дерево являются теплоизоляторами, они используются для изготовления ручек кастрюль, утюга и чайников. Они помогают в том, чтобы держать их удобно.

Шерсть является теплоизолятором, который используется для изготовления тяжелых одеял и деревянной одежды. Таким образом, они используются зимой, чтобы согреть тело и предотвратить утечку тепла. Шерсть и мех животных являются плохие проводники тепла и они защищают их от холода.

Транспортные средства, перевозящие легковоспламеняющиеся материалы, такие как бензин, покрыты материалами с плохими проводниками тепла, чтобы предотвратить нагревание бензина и возгорание.

Строительные материалы, такие как кирпичи, асбест и грязь, являются плохими проводниками тепла, они не пропускают тепло и холод через стены из кирпича.

Строительные материалы сохраняют в домах тепло зимой и прохладу летом. Навесы на крышах сделаны из асбеста по той же причине.

Солнечная энергия (Солнце), способы передачи тепла (теплопроводность, конвекция и излучение)

Физические и химические свойства вещества (плотность, точка плавления, точка кипения, твердость, электрическая и теплопроводность)

Металлические и неметаллические свойства, Кислотные и основные свойства в периодической таблице Менделеева

Тепловые изменения, сопровождающие физические изменения, и объяснение источника теплоты раствора

Тепловые изменения, сопровождающие химические изменения, и закон Гесса о постоянном суммировании тепла

Лучшие 10 теплопроводящих материалов

Теплопроводность – это мера способности материала пропускать через него тепло.Материалы с высокой теплопроводностью могут эффективно передавать тепло и легко забирать тепло из окружающей среды. Плохие теплопроводники сопротивляются тепловому потоку и медленно извлекают тепло из окружающей среды. Теплопроводность материала измеряется в ваттах на метр на градус Кельвина (Вт / м • К) в соответствии с рекомендациями S.I (Международная система).

10 лучших измеряемых теплопроводных материалов и их значения приведены ниже. Эти значения проводимости являются средними из-за разницы в теплопроводности в зависимости от используемого оборудования и среды, в которой были получены измерения.

Материалы теплопроводящие

Diamond – 2000 – 2200 Вт / м • K
Алмаз является ведущим теплопроводным материалом и имеет измеренные значения проводимости в 5 раз выше, чем у меди, самого производимого металла в Соединенных Штатах. Атомы алмаза состоят из простой углеродной основы, которая представляет собой идеальную молекулярную структуру для эффективной теплопередачи. Часто материалы с простейшим химическим составом и молекулярной структурой имеют самые высокие значения теплопроводности.
Diamond – важный компонент многих современных портативных электронных устройств. Их роль в электронике – способствовать рассеиванию тепла и защищать чувствительные части компьютера. Высокая теплопроводность алмазов также оказывается полезной при определении подлинности камней в ювелирных изделиях. Добавление небольшого количества алмаза в инструменты и технологии может сильно повлиять на свойства теплопроводности.
Серебро – 429 Вт / м • K
Серебро – относительно недорогой и распространенный теплопроводник.Серебро входит в состав многих бытовых приборов и является одним из самых универсальных металлов из-за его ковкости. 35% серебра, производимого в США, используется для производства электрических инструментов и электроники (US Geological Survey Mineral Community 2013). Вспомогательный продукт серебра, серебряная паста, пользуется все большим спросом из-за его использования в экологически чистых источниках энергии. Серебряная паста используется в производстве фотоэлементов, которые являются основным компонентом солнечных батарей.
Медь – 398 Вт / м • K
Медь – наиболее часто используемый металл для производства токопроводящих приборов в США.Медь имеет высокую температуру плавления и умеренную скорость коррозии. Это также очень эффективный металл для минимизации потерь энергии при передаче тепла. Металлические кастрюли, трубы для горячей воды и автомобильные радиаторы – все это приборы, в которых используются проводящие свойства меди.
Золото – 315 Вт / м • K
Золото
– это редкий и дорогой металл, который используется для специальных проводящих применений. В отличие от серебра и меди, золото редко тускнеет и может выдерживать большие количества коррозии.
Нитрид алюминия – 310 Вт / м • K
Нитрид алюминия часто используется в качестве замены оксида бериллия. В отличие от оксида бериллия, нитрид алюминия не представляет опасности для здоровья при производстве, но по-прежнему демонстрирует химические и физические свойства, аналогичные оксиду бериллия. Нитрид алюминия – один из немногих известных материалов, предлагающих электрическую изоляцию наряду с высокой теплопроводностью. Он обладает исключительной стойкостью к тепловому удару и действует как электрический изолятор в механической стружке.
Карбид кремния – 270 Вт / м • K
Карбид кремния – это полупроводник, состоящий из сбалансированной смеси атомов кремния и углерода. При изготовлении и сплавлении кремний и углерод соединяются, образуя чрезвычайно твердый и прочный материал. Эта смесь часто используется в качестве компонента автомобильных тормозов, турбинных машин и стальных смесей.
Алюминий – 247 Вт / м • K
Алюминий обычно используется в качестве экономичной замены меди.Хотя алюминий не такой проводящий, как медь, его много, и с ним легко манипулировать из-за его низкой температуры плавления. Алюминий является важным компонентом светильников L.E.D (светоизлучающих диодов). Медно-алюминиевые смеси набирают популярность, поскольку они могут использовать свойства как меди, так и алюминия и могут производиться с меньшими затратами.
Вольфрам – 173 Вт / м • K
Вольфрам имеет высокую температуру плавления и низкое давление пара, что делает его идеальным материалом для приборов, которые подвергаются воздействию высоких уровней электричества.Химическая инертность вольфрама позволяет использовать его в электродах, являющихся частью электронных микроскопов, без изменения электрических токов. Он также часто используется в лампах и как компонент электронно-лучевых трубок.
Графит 168 Вт / м • K
Графит – это распространенная, недорогая и легкая альтернатива другим углеродным аллотропам. Его часто используют в качестве добавки к смесям полимеров для улучшения их теплопроводных свойств. Батареи – знакомый пример устройства, использующего высокую теплопроводность графита.
Цинк 116 Вт / м • K
Цинк – один из немногих металлов, которые можно легко комбинировать с другими металлами для создания металлических сплавов (смеси двух или более металлов). 20% цинковых приборов в США состоят из цинковых сплавов. При цинковании используется 40% производимого чистого цинка. Цинкование – это процесс нанесения цинкового покрытия на сталь или железо, которое предназначено для защиты металла от атмосферных воздействий и ржавчины.

Список литературы

Мохена, Т.К., Мочане, М. Дж., Сефади, Дж. С., Мотлунг, С. В., и Андала, Д. М. (2018). Теплопроводность полимерных композитов на основе графита. Влияние теплопроводности на энергетические технологии. doi: 10.5772 / intechopen.75676
Нитрид алюминия. (нет данных). Получено с https://precision-ceramics.com/materials/aluminium-nitride/

База данных материалов для термических испытаний. https://thermtest.com/materials-database

Автор: Каллиста Уилсон, младший технический писатель на Thermtest

Открытые учебники | Сиявула

Математика

Наука

- Читать онлайн
- Учебники
  - Английский
    - Марка 7A
    - Марка 7Б
    - Оценка 7 (вместе A и B)
  - Африкаанс
    - Граад 7А
    - Граад 7Б
    - Граад 7 (A en B saam)
- Пособия для учителя
- Читать онлайн
- Учебники
  - Английский
    - класс 8A
    - Марка 8Б
    - Оценка 8 (вместе A и B)
  - Африкаанс
    - Граад 8А
    - Граад 8Б
    - Граад 8 (A en B saam)
- Пособия для учителя
- Читать онлайн
- Учебники
  - Английский
    - Марка 9А
    - Марка 9Б
    - 9 класс (A и B вместе)
  - Африкаанс
    - Граад 9А
    - Граад 9Б
    - Граад 9 (A en B saam)
- Пособия для учителя
- Читать онлайн
- Учебники
  - Английский
    - Класс 4A
    - Класс 4Б
    - Класс 4 (вместе A и B)
  - Африкаанс
    - Граад 4А
    - Граад 4Б
    - Граад 4 (A en B saam)
- Пособия для учителя
- Читать онлайн
- Учебники
  - Английский
    - Марка 5A
    - Марка 5Б
    - Оценка 5 (вместе A и B)
  - Африкаанс
    - Граад 5А
    - Граад 5Б
    - Граад 5 (A en B saam)
- Пособия для учителя
- Читать онлайн
- Учебники
  - Английский
    - Класс 6A
    - класс 6Б
    - 6 класс (A и B вместе)
  - Африкаанс
    - Граад 6А
    - Граад 6Б
    - Граад 6 (A en B saam)
- Пособия для учителя

Наша книга лицензионная

Эти книги не просто бесплатные, они также имеют открытую лицензию! Один и тот же контент, но разные версии (брендированные или нет) имеют разные лицензии, как объяснено:

CC-BY-ND (фирменные версии)

Вам разрешается и поощряется свободное копирование этих версий.Вы можете делать ксерокопии, распечатывать и распространять их сколько угодно раз. Вы можете скачать их на свой мобильный телефон, iPad, ПК или флешку. Вы можете записать их на компакт-диск, отправить по электронной почте или загрузить на свой веб-сайт. Единственным ограничением является то, что вы не можете адаптировать или изменять эти версии учебников, их содержание или обложки, поскольку они содержат соответствующие бренды Siyavula, спонсорские логотипы и одобрены Департаментом базового образования. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Непортированный.

Узнайте больше о спонсорстве и партнерстве с другими, которые сделали возможным выпуск каждого из открытых учебников.

CC-BY (версии без марочного знака)

Эти небрендированные версии одного и того же контента доступны для вас, чтобы вы могли делиться ими, адаптировать, трансформировать, модифицировать или дополнять их любым способом, с единственным требованием – дать соответствующую оценку Siyavula. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

Heat Transfer – Conduction

Существует три метода передачи тепла от одного места к другому или от одного вещества к другому.Эти три метода – проводимость, конвекция и излучение.

Проводимость

Теплообмен всегда происходит в областях с высокой тепловой энергией, мигрирующих в области с низкой тепловой энергией. Передача тепла за счет теплопроводности требует наличия физического контакта между объектом, имеющим большое количество тепловой энергии, и объектом, имеющим меньшее количество тепловой энергии.

Все знают по опыту, что металлическая ручка разогретой сковороды может обжечь руку. Однако пластиковая или деревянная ручка остается относительно холодной, даже если она находится в прямом контакте со сковородой.Металл передает тепло легче, чем дерево, потому что он лучше проводит тепло. Разные материалы проводят тепло с разной скоростью. Некоторые металлы гораздо лучше проводят тепло, чем другие. Алюминий и медь используются в кастрюлях и сковородах, потому что они очень быстро проводят тепло. Для ручек используются дерево и пластик, потому что они очень медленно проводят тепло.

Рисунок 3-27 иллюстрирует разную скорость проводимости различных металлов. Из перечисленных, серебро – лучший дирижер, а свинец – самый плохой.Как упоминалось ранее, медь и алюминий используются в кастрюлях и сковородах, потому что они являются хорошими проводниками. Интересно отметить, что серебро, медь и алюминий также являются отличными проводниками электричества.

Рисунок 3-27. Электропроводность различных металлов.

Жидкости хуже проводят тепло, чем металлы. Обратите внимание, что лед в пробирке, показанной на рис. 3-28, не тает быстро, даже если вода наверху кипит. Вода настолько плохо проводит тепло, что льда не хватает тепла, чтобы его растопить.

Рисунок 3-28. Вода как плохой проводник.

Газы еще хуже проводят тепло, чем жидкости. Можно стоять довольно близко к плите и не обжечься, потому что воздух – плохой проводник. Поскольку проводимость – это процесс, при котором увеличение молекулярной энергии передается за счет фактического контакта, газы являются плохими проводниками.

При воздействии источника тепла молекулы сильно перемешиваются. Эти молекулы ударяются о соседние молекулы, вызывая их возбуждение.Этот процесс продолжается до тех пор, пока тепловая энергия не распределяется равномерно по всему веществу. Поскольку молекулы в газах дальше друг от друга, чем в твердых телах, газы гораздо хуже проводят тепло.

Материалы с плохой проводимостью используются для предотвращения передачи тепла и называются теплоизоляторами. Деревянная ручка кастрюли или паяльника служит теплоизолятором. Некоторые материалы, такие как мелкосплавное стекло или асбест, являются особенно плохими проводниками тепла. Поэтому эти материалы используются для многих типов изоляции.

Летный механик рекомендует

научный тест Карточки | Quizlet

Обзор теста на теплопередачу – КЛЮЧ
(следуйте инструкциям в GoogleClassroom)

Какой материал лучше проводит тепло: кирпич, стекло, алюминий или пенополистирол?
Алюминий. Металлы обычно являются очень хорошими проводниками тепла.

Какой материал имеет наибольшее сопротивление тепловому потоку: дерево, кирпич, алюминий, стекло?
Дерево. Подумайте о том, что вы чувствуете, касаясь каждого из них в жаркий летний день.

Какой металл проводит быстрее всего: латунь, сталь, никель, медь?
Медь – лучший проводник, уступающий только серебру. (Теплопроводность на 60% выше, чем у алюминия.)

Почему окраска платы R10 в черный цвет неэффективна при проектировании устройства улавливания тепла?
Доска изготавливается как изолятор. Устойчив к тепловому потоку. Черная краска поглощает излучение, но это тонкий слой по сравнению с R10.

Какой материал имеет большую тепловую энергию? Почему?
50 г черного песка
100 г белого песка
200 г воздуха
75 г черной гальки
200 г воздуха, потому что он имеет намного большую массу, чем другие материалы.

Что происходит с нагревом, когда вы кладете лед в напиток?
Тепло переходит от более теплого напитка к более холодному кубику льда, поскольку тепло переходит от горячего к холодному (2-й закон термодинамики). Фазовый переход также происходит, когда вода превращается из твердого тела в жидкость, поэтому температура не изменяется (скрытая теплота). До и после температура будет меняться, потому что в нее уходит энергия.

Какой будет температура внутри устройства улавливания тепла по сравнению с температурой в помещении, если внутри устройства нет источника тепла и его не размещают снаружи устройства? Почему (тоже считайте законы термодинамики)?
Это будет одинаковая температура внутри и снаружи устройства.Они находятся в равновесии.
Замечено, что объект с более высокой температурой, который находится в контакте с объектом с более низкой температурой, будет передавать тепло объекту с более низкой температурой. Объекты будут приближаться к той же температуре, и при отсутствии потерь для других объектов они будут поддерживать постоянную температуру. В этом случае говорят, что они находятся в тепловом равновесии. Тепловое равновесие является предметом Нулевого закона термодинамики.

Почему камни на пляже в жаркий солнечный день кажутся холодными?
Камень поглощает тепло от вашего тела.Гранит – хороший проводник на пляжах Нью-Гэмпшира. Плотные камни нагреваются дольше, чем песок и другие материалы, такие как пляжное полотенце (дифференциальный нагрев).

Я поставил петушку в классе 72 F. Он имеет воду 65 F. Через неделю проверяю температуру воды. Какая это температура и почему?
Вода и воздух достигнут теплового равновесия. Поскольку воздух в классной комнате имеет большую массу (это открытая система, связанная с остальной частью здания и даже с наружным воздухом), чем в аквариуме, температура воды будет 72 F.Тепло из класса переместилось в воду.

Солнечный свет, падающий на Землю, бывает _____________, _______________ или _____________.
Поглощение, отражение или сочетание того и другого

Почему ванна кажется теплой, а затем остывает? Это открытая система. Почему это важно?
Тепло от воды переместилось в более крупную воздушную среду. Открытая система связана с более крупной системой, вложенной внутри или в смежные системы. Это то же самое, что и вопрос № 9, только немного другой пример.

Что быстрее остынет, бутылка кленового сиропа или чайная ложка кленового сиропа? Почему?
Чайная ложка. Чем меньше количество, тем меньше у него теплоемкость.

Ой !! Я просто обожгла рот кусочком пиццы! Странно то, что корочка просто теплая. Что случилось?
Сыр имеет гораздо более высокую теплоемкость, чем корочка. Так сыр остается горячим намного дольше.

Вы готовите на обед кипящий суп. Что это за пример теплопередачи? Объясните, что происходит с молекулами.
Конвекция. Сами более теплые молекулы перемещаются в более прохладные участки жидкого супа. Более холодный суп заменяет более теплые участки, расположенные вдали от источника тепла. Создается цикл.

Ниже приводится определение тепла. «Термин« тепло »относится к энергии, которая находится« в пути », перемещаясь от одного объекта или вещества к другому из-за разницы температур. Объекты не« содержат »тепло, а скорее передают тепло из одного места в другое. t удерживают тепло, несмотря на то, что может подразумевать повседневный разговор.Как нетрудно догадаться, тепло и тепловая энергия – это совершенно разные понятия. Объект может «иметь» определенное количество тепловой энергии, но объект не может «иметь» тепло. Тепло – это то, что передается из одного места в другое “.
Имея это в виду, опишите, как вы могли бы изменить конструктивный элемент вашего устройства улавливания тепла, чтобы лучше улавливать тепловую энергию.
Зависит от индивидуального проекта группы. В целом, поскольку тепловая энергия является свойством данного количества вещества, я бы удостоверился, что в моем устройстве достаточно массы, которая будет быстро поглощать, а не медленно поглощать или отражать излучение.Таким образом, когда свет выключен, появляется больше тепловой энергии и передача тепла происходит медленнее.

Почему устройство улавливания тепла с большим окном и большей внутренней массой будет работать лучше, чем устройство с маленьким окном и небольшой массой?
Большая масса с плотной и хорошей теплопроводностью лучше удерживает тепло, а большее окно пропускает достаточное количество излучения. Несмотря на то, что меньшее окно позволяет меньше тепла отводиться от устройства, когда лампа выключена, недостаток массы означает, что потеря тепла в любом случае происходит быстро.

Почему устройство для улавливания тепла, покрытое толстым металлом, работает лучше, чем тонкий металл?
Металл – хороший проводник тепла. Более толстый металл имеет большую массу, чем тонкий, поэтому дольше сохраняет тепло. (Ограничивающим фактором в конструкции является просверливание отверстия для датчика температуры, но помните, что вы можете помещать предметы в свою воздушную камеру, если общий объем воздуха достаточно велик, как указано в вашем листе назначения.) устройство, заполненное водой (с оставшейся камерой воздуха), работает лучше, чем ватные шарики?
Вода имеет более высокую теплоемкость, чем ватные шарики.Он будет медленнее остывать.

Почему окрашенные проводники нагреваются лучше, чем неокрашенные материалы? (Здесь нужно учесть пару вещей.)
Во-первых, он снижает альбедо, поэтому излучение не отражается от материала, как от блестящего металла. (Это может не иметь большого значения для тусклых материалов.) Во-вторых, если мы говорим о окрашивании в темный цвет, это поможет в поглощении / теплопроводности материала.

Устройство построено с большой тепловой массой внутри. Почему это устройство улавливания тепла с окном 30 см x 30 см будет работать хуже, чем окно 10 см X 10 см с коммерческой изоляцией в оставшейся части этой стороны (всего 30 см X 30 см)?
Окно имеет меньшее сопротивление тепловому потоку, чем изоляция.Окно размером 10 x 10 см достаточно велико, чтобы пропускать достаточно излучения для нагрева тепловой массы внутри (с достаточно маленькой камерой) без ущерба для попыток удержания тепла в течение 10 минут, когда лампа выключена. Слишком маленькое окно не пропускает достаточное количество излучения в те 10 минут, когда включена тепловая лампа.

Устройство для улавливания тепла имеет деревянные стенки и скрепляется тонкими полосками горячего клея. Что можно изменить в этом устройстве, чтобы улучшить его?
Я бы добавил пенопласт по краям, чтобы со временем уменьшилась конвекция.

Почему земля нагревается и остывает быстрее океана? Как это связано с тем, почему на побережье более ветрено?
Вода имеет относительно высокую теплоемкость, особенно по сравнению с песчаным берегом. Одно из самых важных свойств воды – это то, что для того, чтобы она нагрелась, требуется много тепла. Точнее, вода должна поглотить 4,184 джоулей тепла, чтобы температура одного грамма воды увеличилась на 1 ° C. Для сравнения: достаточно 0,385 джоулей тепла, чтобы повысить 1 грамм меди на 1 ° C. Это здорово для Земли, потому что он помогает регулировать крайности в окружающей среде.

Земля нагревается и остывает быстрее океана. Поверхности поглощают солнечное излучение. Когда он попадает в воздух, он нагревает его и вызывает разницу температур в воздухе над сушей и океаном. Это приводит к перепадам давления, поскольку температура и давление взаимосвязаны. Воздух пытается выровняться, поэтому ветер. Чем больше различий, тем сильнее ветер. По этой же причине направление ветра на побережье с ночи на день меняется.

Какая жидкость хорошо проводит тепло?

Ртуть – хороший проводник тепла.

Вода – один из лучших вариантов для систем жидкостного охлаждения из-за ее высокой теплоемкости и теплопроводности. Два типа гликоля, наиболее часто используемые для жидкостного охлаждения, – это этиленгликоль и вода, а также пропиленгликоль и водные растворы. ПАО имеет теплопроводность 0,14 Вт / м ° C. Таким образом, хотя диэлектрические жидкости обеспечивают жидкостное охлаждение электроники с низким уровнем риска, они обычно имеют гораздо более низкую теплопроводность, чем вода и большинство водных растворов.Вода, деионизированная вода, растворы гликоля / воды и диэлектрические жидкости, такие как фторуглероды и полиальфаолефин, являются теплоносителями, наиболее часто используемыми в высокоэффективных системах жидкостного охлаждения.

Какая жидкость лучше всего проводит тепло? Вода

Воздух или вода лучше проводят тепло? Вода передает тепло лучше, чем воздух, потому что ее молекулы расположены ближе друг к другу, но для нагрева требуется больше энергии, потому что она намного более плотная. В пересчете на объем воды для нагрева на 1 градус требуется примерно в 400 раз больше энергии, чем для воздуха.

Спирт хорошо проводит тепло? Первоначальный ответ: Поскольку спирт является плохим проводником тепла, как он измеряет температуру? Это может быть плохой проводник тепла, но он проводит, и его объем изменяется, когда он нагревается, поэтому он работает, чтобы изменить место, где остается мениск, показывая температуру.

Что быстрее нагревает алюминий или сталь? Это теплопроводность, которая определяет скорость передачи тепла. Итак, ответ на ваш вопрос заключается в том, что при равной массе стали и алюминия алюминий будет дольше оставаться более холодным, поскольку для его нагрева требуется больше энергии на единицу массы, чем для нагрева стали.

Какая жидкость является хорошим проводником тепла? – Дополнительные вопросы

Вода – хороший изолятор?

Ну на самом деле чистая вода – отличный изолятор и не проводит электричество. Дело в том, что в природе вы не найдете чистой воды, поэтому не смешивайте электричество и воду.

Какие хорошие проводники тепла?

Медь – хороший проводник тепла. Это означает, что если вы нагреете один конец куска меди, другой конец быстро достигнет той же температуры.Большинство металлов – довольно хорошие проводники; Однако, кроме серебра, лучше всего медь.

Является ли молоко хорошим проводником тепла?

Молоко является хорошим проводником электричества, поскольку оно содержит воду, молочную кислоту и другие соли. Мед – это раствор сахаров. Таким образом, он не проводит, потому что в нем нет ионов или заряженных частиц.

Вода хорошо проводит тепло?

Вода – отличный проводник тепла. Вот почему он используется в качестве охлаждающей жидкости почти во всех двигателях.Он очень плотный, поэтому может поглощать тепло. С другой стороны, воздух не очень плотный, поэтому для отвода заданного количества тепла требуется его большой объем.

Все ли чистые жидкости плохо проводят электричество?

(i) Нет, все чистые жидкости неплохо проводят электричество. Есть много чистых жидкостей, которые хорошо проводят электричество. Например, растворы кислот, таких как серная кислота, азотная кислота, являются хорошими проводниками электричества.

Какой жидкий металл является лучшим проводником?

Среди этих наполнителей жидкие металлические сплавы на основе галлия, такие как эвтектический галлий-индий (EGaIn; 75 мас.% Ga и 25 мас.% In) и галлий-индий-олово (галинстан; 68 мас.% Ga, 22 мас.% In и 10 мас.% Sn), считаются одними из самых идеальных материалов для мягких проводников из-за их нетоксичности, высокой проводимости

Какие бывают хорошие и плохие проводники тепла?

Какой плохой проводник тепла?

Вещества с низкой проводимостью, такие как асбест, дерево и воздух, плохо проводят тепло и, следовательно, являются хорошими изоляторами. Материалы с низкой проводимостью не передают тепло быстро.

Вода теплопроводнее воздуха?

Кроме того, теплопроводность воды выше, чем у воздуха (0,6 против 0,025 Вт / (м · К)), что означает, что тепло легче передается воде. Проще говоря, вода может поглощать от вас больше тепла и делать это быстрее, чем воздух, оставляя вам меньше тепла и чувствуя себя холоднее.

Что такое плохие электрические проводники?

Материалы, которые плохо проводят электричество, называются изоляторами. Некоторыми примерами являются твердые ионные соединения, неметаллические элементы, стекло и пластмассы, которые являются полимерами углеводородов. Металлы – хорошие проводники, потому что у них есть подвижные валентные электроны.

Какой проводник тепла самый быстрый?

Самый быстрый в мире теплопроводящий материал называется тепловой трубкой. В этом коротком и приятном видео The Action Lab, создатель видео на YouTube, рассказывает, как так быстро работает тепловая трубка.Тепловая трубка и медный стержень помещены под теплоотводящий материал.

Дерево или пластик лучше проводят тепло?

Металл – хороший проводник тепла, а дерево и пластик – хорошие изоляторы. Проводник хорошо передает тепловую энергию (тепло), а изолятор плохо передает тепловую энергию (тепло).

Какой металлический проводник лучше всего?

Какие металлы нагреваются быстрее всего?

Какие три примера хороших проводников тепла?

У воды высокая теплопроводность?

Помимо жидких металлов, вода имеет самую высокую теплопроводность из всех жидкостей. При более низких температурах и более низкой теплопроводности тепло хуже отводится, что обеспечивает больший эффект нагрева.