Что нагреется быстрее медь или железо: 1001. На одинаковых горелках нагревались вода, медь и железо равной массы. Укажите, какой график (рис. 265) построен для воды, какой — для меди и какой — для железа. (При построении графика потери некоторого количества теплоты в окружающее пространство не

alexxlab | 15.05.2023 | 0 | Разное

Теплопроводность меди и применение этого качества

28.07.2022

Медь считается одним из наиболее теплопроводных материалов, конкурировать с которым может только серебро. Но оно стоит гораздо дороже, поэтому в промышленности медь нашла широкое применение в тех областях, где требуется ускоренный отвод тепла или наоборот приток тепловой энергии.

Какая теплопроводность меди

Под теплопроводностью подразумевается перемещение тепловой энергии от нагретых частиц материала к более холодным. Это происходит за счет хаотического движения молекул. По мере нагрева они начинают перемещаться еще быстрее, сталкиваясь с более медленными холодными молекулами. Благодаря этому физическому явлению и происходит передача тепла.

Был выработан единый стандарт определения характеристики ― коэффициент теплопроводности. За основу берется образец изделия толщиной 1 м с площадью поверхности 1 м². Теплопроводность равна количеству тепла, проходящему через этот образец за фиксированную единицу времени при температуре 1 Кельвин. Значение прописывается как Вт/(м·K).

Повышение температуры окружающей среды приводит к замедлению передачи тепла, поскольку вся поверхность нагревается, и наоборот. Добавление в металл примесей селена, фосфора, железа, сурьмы, кислорода снижает значение характеристики, что можно увидеть из сравнения:

• У меди теплопроводность составляет 401 Вт/(м·K).
• У серебра значение чуть выше ― 430 Вт/(м·K).
• У алюминия показатель меньше в 2 раза ― 202 Вт/(м·K).
• Железо передает тепло гораздо хуже ― 92 Вт/(м·K).
• Титан почти не нагревается ― 21,9 Вт/(м·K).

При добавлении в медь цинка получается латунный сплав. У него способность проводить тепло гораздо хуже ― 111 Вт/(м·K), но материал более устойчив к истиранию, поэтому нашел применение в сантехнике.

Сферы применения меди из-за ее высокой теплопроводности

Повышенная характеристика меди по теплопроводности позволяет применять ее в следующих устройствах:

• Автомобильные радиаторы. Обдуваются ветром или вентилятором для ускоренного удаления тепла из антифриза.
• Автомобильные печки. Быстро передают тепло от охлаждающей жидкости в салон машины.
• Радиаторы холодильников и кондиционеров. Обеспечивают правильную работу фреона, чтобы он переходил из жидкой в газообразную фазу и обратно при нужном давлении.
• Радиаторы микросхем и компьютерного оборудования. Забирают лишнее тепло от процессоров, видеокарт и других электронных устройств. Могут быть в виде пластин или игольчатого типа.
• Теплообменники. Встраиваются в котлы, газовые колонки для ускоренного нагрева теплоносителя. По такому же типу изготавливаются промышленные теплообменники для подогрева воды и других жидкостей.

Еще бывают медные радиаторы отопления, размещаемые в помещении. У них высокий процент отдачи тепла, только трубы к ним следует надежно изолировать (если они тоже выполнены из меди). За счет эластичности меди можно создавать очень тонкостенные теплообменники, что содействует более быстрой передаче тепловой энергии без потери герметичности.

Оставить заявку

Наша продукция

Медный
прокат

Медная
катанка

Медная
полоса

Медные
пластины

Наши сертификаты

Удельная теплоемкость вещества — формулы, определение, обозначение

Покажем, как применять знание физики в жизни

Начать учиться

Возьмите в руки металлическое украшение с любым камнем. Камушек будет греться достаточно долго, в то время, как металл у этого же украшения нагреется значительно быстрее. У этих материалов разная теплоемкость — давайте разбираться, что это значит.

Нагревание и охлаждение

Эти два процесса знакомы каждому. Вот нам захотелось чайку, и мы ставим чайник, чтобы нагреть воду. Или ставим газировку в холодильник, чтобы охладить.

Логично предположить, что нагревание — это увеличение температуры, а охлаждение — ее уменьшение. Все, процесс понятен, едем дальше.

Но не тут-то было: температура меняется не «с потолка». Все завязано на таком понятии, как

количество теплоты. При нагревании тело получает количество теплоты, а при нагревании — отдает.

Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

Виу-виу-виу! Внимание!

Обнаружено новое непонятное слово — теплопередача.
Минуточку, давайте закончим с количеством теплоты.

В процессах нагревания и охлаждения формулы для количества теплоты выглядят так:

Нагревание Q = cm(tконечная – tначальная) Охлаждение Q = cm(tначальная – tконечная) Q — количество теплоты [Дж] c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C] m — масса [кг] tконечная — конечная температура [˚C] tначальная — начальная температура [˚C]

В этих формулах фигурирует и изменение температуры, о котором мы сказали выше, и удельная теплоемкость, речь о которой пойдет дальше.

А вот теперь поговорим о видах теплопередачи.

Пятерка по физике у тебя в кармане!

Решай домашку по физике на изи. Подробные решения помогут разобраться в сложной теме и получить пятерку!

Виды теплопередачи

Теплопередача — процесс передачи теплоты (обмена энергией).

Здесь все совсем несложно, видов всего три: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность

Тот вид теплопередачи, который можно охарактеризовать, как способность тел проводить энергию от более нагретого тела к менее нагретому.

Речь о том, чтобы передать тепло с помощью соприкосновения. Признавайтесь, грелись же когда-нибудь возле батареи. Если вы сидели к ней вплотную, то согрелись вы благодаря теплопроводности. Обниматься с котиком, у которого горячее пузо, тоже эффективно.

Порой мы немного перебарщиваем с возможностями этого эффекта, когда на пляже ложимся на горячий песок. Эффект есть, только не очень приятный. Ну а ледяная грелка на лбу дает обратный эффект — ваш лоб отдает тепло грелке.

Конвекция

Когда мы говорили о теплопроводности, мы приводили в пример батарею. Теплопроводность — это когда мы получаем тепло, прикоснувшись к батарее. Но все вещи в комнате к батарее не прикасаются, а комната греется. Здесь вступает конвекция.

Дело в том, что холодный воздух тяжелее горячего (холодный просто плотнее). Когда батарея нагревает некий объем воздуха, он тут же поднимается наверх, проходит вдоль потолка, успевает остыть и спуститься обратно вниз — к батарее, где снова нагревается. Таким образом, вся комната равномерно прогревается, потому что все более горячие потоки сменяют все менее холодные.

Излучение

Пляж мы уже упоминали, но речь шла только о горячем песочке.

А вот тепло от солнышка — это излучение. В этом случае тепло передается через волны.

Если мы греемся у камина, то получаем тепло конвекцией или излучением?🤔

Обоими способами. То тепло, которое мы ощущаем непосредственно от камина (когда лицу горячо, если вы расположились слишком близко к камину) — это излучение. А вот прогревание комнаты в целом — это конвекция.

Удельная теплоемкость: понятие и формула для расчета

Формулы количества теплоты для нагревания и охлаждения мы уже разбирали, но давайте еще раз:

Нагревание Q = cm(tконечная – tначальная ) Охлаждение Q = cm(tначальная – tконечная) Q — количество теплоты [Дж] c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C] m — масса [кг] tконечная — конечная температура [˚C] tначальная — начальная температура [˚C]

В этих формулах фигурирует такая величина, как удельная теплоемкость. По сути своей — это способность материала получать или отдавать тепло.

С точки зрения математики удельная теплоемкость вещества — это количество теплоты, которое надо к нему подвести, чтобы изменить температуру 1 кг вещества на 1 градус Цельсия:

Удельная теплоемкость вещества c= Q/m(tконечная – tначальная) Q — количество теплоты [Дж] c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C] m — масса [кг] tконечная — конечная температура [˚C] tначальная — начальная температура [˚C]

Также ее можно рассчитать через теплоемкость вещества:

Удельная теплоемкость вещества c= C/m c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C] C — теплоемкость вещества [Дж/˚C] m — масса [кг]

Величины теплоемкость и удельная теплоемкость означают практически одно и то же. Отличие в том, что теплоемкость — это способность всего вещества к передаче тепла. То есть формулу количества теплоты для нагревания тела можно записать в таком виде:

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела Q = C(tконечная – tначальная) Q — количество теплоты [Дж] c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C] m — масса [кг] tконечная — конечная температура [˚C] tначальная — начальная температура [˚C]

Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!

Таблица удельных теплоемкостей

Удельная теплоемкость — табличная величина. Часто ее указывают в условии задачи, но при отсутствии в условии — можно и нужно воспользоваться таблицей. Ниже приведена таблица удельных теплоемкостей для некоторых (многих) веществ.

Газы	C, Дж/(кг·К)
Азот N2	1051
Аммиак Nh4	2244
Аргон Ar	523
Ацетилен C2h3	1683
Водород h3	14270
Воздух	1005
Гелий He	5296
Кислород O2	913
Криптон Kr	251
Ксенон Xe	159
Метан Ch5	2483
Неон Ne	1038
Оксид азота N2O	913
Оксид азота NO	976
Оксид серы SO2	625
Оксид углерода CO	1043
Пропан C3H8	1863
Сероводород h3S	1026
Углекислый газ CO2	837
Хлор Cl	520
Этан C2H6	1729
Этилен C2h5	1528

Металлы и сплавы	C, Дж/(кг·К)
Алюминий Al	897
Бронза алюминиевая	420
Бронза оловянистая	380
Вольфрам W	134
Дюралюминий	880
Железо Fe	452
Золото Au	129
Константан	410
Латунь	378
Манганин	420
Медь Cu	383
Никель Ni	443
Нихром	460
Олово Sn	228
Платина Pt	133
Ртуть Hg	139
Свинец Pb	128
Серебро Ag	235
Сталь стержневая арматурная	482
Сталь углеродистая	468
Сталь хромистая	460
Титан Ti	520
Уран U	116
Цинк Zn	385
Чугун белый	540
Чугун серый	470

Жидкости	Cp, Дж/(кг·К)
Азотная кислота (100%-ная) Nh4	1720
Бензин	2090
Вода	4182
Вода морская	3936
Водный раствор хлорида натрия (25%-ный)	3300
Глицерин	2430
Керосин	2085…2220
Масло подсолнечное рафинированное	1775
Молоко	3906
Нефть	2100
Парафин жидкий (при 50С)	3000
Серная кислота (100%-ная) h3SO4	1380
Скипидар	1800
Спирт метиловый (метанол)	2470
Спирт этиловый (этанол)	2470
Топливо дизельное (солярка)	2010

Задача

Какое твердое вещество массой 2 кг можно нагреть на 10 ˚C, сообщив ему количество теплоты, равное 7560 Дж?

Решение:

Используем формулу для нахождения удельной теплоемкости вещества:

c= Q/m(t_{конечная} – t_{начальная})

Подставим значения из условия задачи:

c= 7560/2*10 = 7560/20 = 378 Дж/кг*˚C

Смотрим в таблицу удельных теплоемкостей для металлов и находим нужное значение.

Металлы и сплавы	C, Дж/(кг·К)
Алюминий Al	897
Бронза алюминиевая	420
Бронза оловянистая	380
Вольфрам W	134
Дюралюминий	880
Железо Fe	452
Золото Au	129
Константан	410
Латунь	378
Манганин	420
Медь Cu	383
Никель Ni	443
Нихром	460
Олово Sn	228
Платина Pt	133
Ртуть Hg	139
Свинец Pb	128
Серебро Ag	235
Сталь стержневая арматурная	482
Сталь углеродистая	468
Сталь хромистая	460
Титан Ti	520
Уран U	116
Цинк Zn	385
Чугун белый	540
Чугун серый	470

Ответ: латунь

Карина Хачатурян

К предыдущей статье

183. 2K

Закон Ома

К следующей статье

Испарение

Получите индивидуальный план обучения физике на бесплатном вводном уроке

На вводном уроке с методистом

1. Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению

2. Расскажем, как проходят занятия

3. Подберём курс

Какой металл нагревается быстрее всего: алюминий, медь или серебро?

100 г образцов меди, серебра и алюминия при комнатной температуре помещают на горячую плиту. Начальная температура каждого металла измеряется и записывается. Горячая плита включена. Какой металл первым достигнет температуры 60°С? Предположим, что каждый металл имеет одинаковую теплопроводность.

Эта демонстрация находится в разработке.

Учебные заметки 

Удельная теплоемкость:    Алюминий 0,91 Дж/г°C      Медь 0,39Дж/г°C      Серебро 0,240 Дж/г°C    Свинец 0,160 Дж/г°C

Предположим, что горячая пластина сообщает каждому металлу 100 Дж энергии каждые 30 секунд. При подаче 100 Дж энергии температура 100 г Al повысится на 1,1°C. При подаче 100 Дж энергии температура серебра повысится на 4,2°С. Для меди при подаче 100 Дж температура меди повысится на 2,5°С. Одно и то же количество теплоты, подведенное к 100 г каждого металла, дало бы больший подъем температуры металла с наименьшей удельной теплоемкостью, если бы теплопроводности металлов были почти одинаковыми.

Учащиеся могут использовать формулу q=c m ∆T , где q= количество теплоты, c= удельная теплоемкость, m= масса металла и ∆T  это изменение температуры. ∆T = q/c m

Если к 100 г алюминия добавить 100 Дж энергии, изменение температуры алюминия будет = 100 Дж/(0,91 Дж/г°C) x 100 г = 1,10 °C. Для меди это будет 100/0,39 х 100 = 2,56°С. Для серебра 00/0,24 х 100 = 4,6°С. Чем меньше удельная теплоемкость, тем выше изменение температуры при добавлении равных количеств энергии к равным количествам массы металла.

 

Теплопроводность – способность вещества проводить тепло (интенсивное свойство вещества).   В целом металлы являются хорошими проводниками тепла. Когда вещество нагревается (взаимодействует с атомами или молекулами, имеющими более высокую энергию), атомы металла приобретают больше энергии и сильнее вибрируют. Эти атомы сталкиваются с соседними частицами и передают частицам часть своей энергии. Доступна компьютерная анимация того, как атомы вибрируют больше при более высоких температурах, чем при более низких температурах.

 

Цели обучения

Обсуждение

Удельная теплоемкость означает количество теплоты, необходимое для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 °C. Если металл А имеет высокую удельную теплоемкость, а металл В имеет низкую удельную теплоемкость и массы обоих веществ равны, больше теплоты должно быть передано металлу А, чтобы получить такое же изменение температуры, как у металла В. Металлу с более высокой удельной теплоемкостью потребуется больше времени для достижения той же температуры по сравнению с металлом А, если теплопроводность двух металлов почти одинакова.

Материалы

два цифровых термометра 100 г образца свинца 100 г образца алюминия 100 г образца меди нагревательная пластина

два цифровых дисплея

Процедура

Для того чтобы учащиеся могли наблюдать изменение температуры в каждом металле необходимо иметь два цифровых датчика температуры. По одному для каждого металла. Температурные датчики подключаются к ПК или ноутбуку Mac, что необходимо для одновременной записи температуры двух нагреваемых металлов.

Темы:

Теплопроводность металлов: Какой металл является лучшим проводником тепла? | Научный проект

Научный проект

Вы когда-нибудь прикасались к чему-то, что стало достаточно горячим, чтобы обжечь вас всего через несколько мгновений после того, как оно стало прохладным на ощупь? Это может произойти, когда вы помешиваете кастрюлю с супом на плите металлической ложкой или жарите зефир на огне металлическим стержнем. Так чем же объясняется, почему лучше размешивать суп деревянной ложкой, а зефир жарить деревянной палочкой? Предметы из металла могут быстро провести нежелательное тепло прямо к нам в руки!

Так что же такое проводимость, вообще ? Теплопроводность — это передача тепла от одного объекта к другому посредством контакта. При нагревании молекулы в объекте начинают трястись и двигаться. Они также трясут и перемещают своих соседей, и чем сильнее трясутся молекулы, тем больше происходит теплопередача. Хорошим примером может служить поджаривание зефира на вешалке или металлическом стержне. По мере того, как один конец стержня нагревается от огня, остальная часть стержня также постепенно нагревается. В конце концов, весь стержень становится слишком горячим, чтобы до него можно было дотронуться!

Скачать проект

Оценка

Четвертый класс

Какой металл является лучшим проводником тепла: медь, сталь или латунь? Почему? Проведя небольшое онлайн-исследование, сформулируйте свою гипотезу .

• 3 12-дюймовых металлических стержня или толстой проволоки: медь, сталь, латунь или другой металл. Убедитесь, что все провода имеют одинаковый калибр , или толщину. Почему проверка одинакового датчика может быть важным шагом?
• 8 одинаковых стаканчиков из пенопласта
• Предмет для кипячения воды (кастрюля или чайник)
• Плита
• 4 цифровых термометра мгновенного действия
• Кувшин или другой большой контейнер, который поместится в холодильнике
• Вода
• Блокнот и ручка

Процедура:

1. Наполните кувшин или другой большой контейнер водой и кубиками льда. Дайте воде в кувшине остыть в течение как минимум получаса.
2. Согните каждый металлический стержень пополам два раза, чтобы получились металлические перемычки. Как вы думаете, почему мы должны дважды сложить стержень пополам? Будет ли складывание его один раз привести к тем же результатам?  

​

3. Поместите чашки парами. Между каждой чашкой проходят три перемычки из одного и того же металла. Одна пара чашек не будет иметь перемычек. Это контрольная группа.

​

5. Поместите цифровые термометры мгновенного действия в каждую из чашек с холодной водой.
6. Попросите взрослого вскипятить воду. Дайте ему немного остыть перед использованием.
7. Для каждой пары чашек налейте равные объемы горячей воды в «горячую» чашку. Убедитесь, что вода покрывает концы мостов.
8. Для каждой пары чашек налейте равные объемы холодной воды в «холодную» чашку. Убедитесь, что вода покрывает концы мостов. Как вы думаете, почему объемы воды должны быть равны?
9. Определите начальную температуру холодной воды. Запишите температуру в таблице, указав время (в минутах) и температуру (в градусах по Фаренгейту).
10. Записывайте температуру каждого стакана с холодной водой каждые 5 минут в течение 30 минут. В вашей таблице должен быть указан набор (нет, медь, сталь, латунь), время и поля для заполнения температуры. Вы думаете, что все тепло, отводимое от горячей чашки, уходит в холодную? Почему или почему нет? Подсказка: иногда тепло не всегда идет туда, куда мы хотим!
11. В какой чашке с холодной водой произошло наибольшее изменение температуры от начала до конца? Рассчитайте это, вычтя начальную температуру чашки из ее конечной температуры.
12. Организуйте свои данные с помощью линейных графиков. По оси x отложите время в минутах. По оси Y отложите разницу температур в градусах. Создав подобную диаграмму, мы можем увидеть, какой металл в целом передает больше всего тепла. Это также дает нам некоторую информацию о проводимости каждого металла: чем круче наклон, тем выше проводимость.

Из трех металлов в этом эксперименте больше всего тепла будет передавать медь, за ней следует латунь, а затем сталь.

Медь имеет самое высокое значение теплопроводности, в то время как сталь имеет самое низкое значение теплопроводности. Теплопроводность — это действительно важное свойство материала — нам нужно помнить об этом, когда мы решаем, для чего мы будем использовать этот материал! Вот пример: поскольку медь является отличным проводником, мы используем ее для таких вещей, как нагревательные стержни и провода. Поскольку сталь является плохим проводником и может выдерживать высокие температуры, мы используем ее для изготовления двигателей в самолетах.

Вспомните, как мы дважды сложили наши проволочные мосты пополам. Как вы думаете, почему мы это сделали? Помните: лучше всего проводимость происходит, когда больше молекул соприкасается друг с другом. Складывание стержня пополам дважды позволяет теплу от горячей чашки проходить через большее количество молекул, что позволяет большему количеству тепла проходить от горячей чашки к холодной. Складывание металлических стержней только один раз все равно создаст хороший тепловой мост, но мы увидим меньшее изменение температуры в холодных чашках, что затруднит определение того, какой металл является лучшим проводником!

Что касается объемов воды, которые должны быть равными? Чтобы получить хорошие данные из нашего эксперимента, каждый стакан с горячей водой должен удерживать одинаковое количество тепла, а вода имеет очень специфическую теплоемкость . Теплоемкость – это количество тепловой энергии, необходимое для изменения температуры данного количества вещества. Подумайте об этом так: во всех четырех наших чашках есть одинаковые объемы воды одинаковой температуры, а это значит, что каждая чашка с горячей водой содержит одинаковое количество тепловой энергии.

Итак, когда тепло отводится от горячей чашки, вся ли эта энергия проходит через металлический мостик в холодную чашку? Нисколько. Тепло часто отдается окружающей среде, и в этом случае часть тепла от горячей воды будет отдаваться воздуху. Точно так же воздух в комнате будет отдавать часть своего тепла чашке с холодной водой. Мы попытались свести к минимуму потери тепла, используя чашки из пенополистирола, потому что пенополистирол, как известно, является отличным изолятором , а материал плохо проводит тепло.

Не стесняйтесь повторить этот эксперимент с другими металлами! Такие металлы, как серебро, золото и алюминий, дадут совсем другие результаты. Просто убедитесь, что вы сохраняете все остальные условия эксперимента такими же.

Заявление об отказе от ответственности и меры предосторожности

Education.com предоставляет идеи проекта научной ярмарки для информационных только цели. Education.com не дает никаких гарантий или заявлений относительно идей проекта научной ярмарки и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких информация. Получая доступ к идеям проекта научной ярмарки, вы отказываетесь и отказаться от любых претензий к Education.com, возникающих в связи с этим. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и проектным идеям научной ярмарки покрывается Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, включая ограничения об ответственности Education.com.

Настоящим предупреждаем, что не все проектные идеи подходят для всех отдельных лиц или во всех обстоятельствах.