Что такое теплопроводность в химии: ХиМиК.ru – ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ – Химическая энциклопедия
alexxlab | 07.03.2020 | 0 | Разное
| | Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины, включая температуры кипения, плавления, пламени и т.д …… / / Теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности. / / Теплопроводность химических элементов λ, Вт/(м·К)
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| TehTab.ru Реклама, сотрудничество: [email protected] | Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Теплопроводность – Справочник химика 21
Жидкости должны обладать хорошей теплоемкостью и теплопроводностью. Чем большие значения удельной теплоемкости и коэффициента теплопроводности имеет жидкость, тем лучше она обеспечивает отвод тепла из гидравлической системы. Удельная теплоемкость жидкости определяется по уравнению [c.215]Теплопроводность минеральных масел (по А. К- Абас-Заде и Р. А. Мустафаеву) [c.244]
Коэффициент теплопроводности, ккал/(м ч °С) [c.204]
Теплопередача внутри пористого зерна катализатора определяется некоторым эффективным коэффициентом теплопроводности так же, как диффузия — эффективным коэффициентом диффузии данного вещества. Конечно, неренос тепла идет в основном через твердую фазу, в то время как перенос вещества — только через норы. Вопрос о том, как связана эффективная теплопроводность со структурой пор и свойствами твердой фазы, обсуждается в главе 5 книги Петерсена (см. библиографию, стр. 147) здесь мы только отметим, что коэффициент теплопроводности может быть определен таким образом, что тепловой поток через единичную площадку внутри частицы будет пропорционален градиенту температуры по направлению нормали к этой площадке с коаффициентом пропорциональности к . [c.142]
Температура, С Коэффициент теплопроводности, ккал/м-ч- град [c.236]
Теплопроводность…….. 4,9-10 ккал см-сек-град [c.205]
А, —эффективный коэффициент теплопроводности. [c.146]
А — коэффициент теплопередачи от реагирующей смеси к теплоносителю, учитывающий конечную скорость конвективной теплопередачи на внешней и внутренней сторонах стенки реактора и теплопроводности через стенку. [c.159]
Минеральные жидкости являются плохими проводниками тепла. Для сравнения ниже приведены значения коэффициентов теплопроводности в кал/см сек-град X 10- некоторых жидкостей [c.215]
Вихревое напыление. Метод вихревого напыления заключается в погружении нагретой до определенной температуры детали в порошок твердой смазки, взвихренный или взвешенный струей воздуха. Попадая на нагретую поверхность, порошок налипает к ней и образует сплошной слой. После удаления детали из аппарата покрытие оплавляется дополнительным нагреванием. Толщина покрытия зависит от времени пребывания в кипящем слое, температуры нагрева детали, теплопроводности материала и составляет [c.209]
X — теплопроводность материа.1[а трубы п ккал/м. ч. С [c.153]
Удельная теплоемкость при 20 С, кал/(г °С). Мольная теплоемкость при 0° С, кал/(моль °С) Коэффициент теплопроводности при 20 [c.207]
Регулируя давление пара в циркуляционной системе автоматическим регулятором, можно очень точно держать заданную температуру процесса (в пределах 1°). Чтобы обеспечить надежную работу теплоотводящей системы, учитывая низкую теплопроводность катализатора (разница температур между водой и катализатором составляет 5—8°), объем, заполненный катализатором, разделяют па узкие секции при помощи системы железных пластин, перпендикулярных водяным трубкам. Реактор выполняется довольно массивным. [c.90]
Теплопроводность является важным эксплуатационным свойством твердой смазки. Твердая смазка с хорошей теплопроводностью быстро отводит тепло от перегретых участков, и таким образом выравниваются температуры в слое смазки. Тепло, выделяющееся при трении, передается твердой смазке и далее должно рассеиваться как можно быстрее, в противном случае может произойти местный перегрев-расплавление смазки и схватывание поверхностей трения. [c.208]
Интерметаллические соединения. В противоположность твердым растворам интерметаллические соединения, как правило, имеют сложную кристаллическую структуру, отличную от структур исходных металлов. Свойства интерметаллидов также существенно отличаются от свойств исходных компонентов. Так, в обычных условиях интерме-таллиды уступают чистым металлам по электрической проводимости и теплопроводности, но превосходят их по твердости и температуре плавления. Например [c.254]
Большая трудность при проведении синтеза но Фишеру-Тропшу с кобальтовым катализатором состоит в том, что на 1 синтез-газа развивается приблизительно 600—700 ккал тепла, которое должно быть отведено, потому что температура катализатора должна поддерживаться с точностью до 1°. Промышленный катализатор на кобальтовой основе содержит на 100 частей кобальта 5 частей окиси тория, 8 частей окиси магния и 200 частей кизельгура. Катализатор отличается чрезвычайно низкой теплопроводностью и поэтому проблема отвода тепла становится особенно трудной. Контактная камера установки Фишера-Тропша, вмещающая 10 кобальтового катализатора, может из-за плохого отвода тепла пропустить лишь 1000 синтез-газа в час. Требуемая поверхность охлаждения для 1000 синтез-газа составляет около 3000 м . Из 1 газа получают 165 —175 г целевых углеводородов. В настоящее время современные установки синтеза Фишера-Тропша работают только с железным катализатором, состоящим практически только пз железа и обладающим значительно лучшей теплопроводностью. [c.27]
Л. М. Письмен, С. И. К у ч а н о в, В. Г. Л е в и ч. Поперечная диффузия и теплопроводность в зернистом слое, Прикл. мех. тех. фпз,, Л 2 (1967). [c.304]
Поправочный коэффициент ф — единственная возрастающая функция безразмерного комплекса —SH) D j(где ДЕ —энергия активации реакции Rr—газовая постоянная Го — температура поверхности А.тв — теплопроводность твердого тела). В изотермических условиях этот безразмерный комплекс равен нулю, например, когда теплота реакции незначительна или константа скорости реакции нечувствительна к температуре, или теплопроводность твердого тела бесконечно велика. Безразмерный комплекс может принимать как положительные, так и отрицательные значения, в соответствии с тем, является ли реакция экзо- или эндотермической. [c.48]
В пределах температур 0—200° С теплопроводность жидких нефтепродуктов уменьшается с повышением температургя. [c.22]
Обычно I процессо работы теплообменио1 о аппарата па тепло-передающеп пояерхиости накапливаются различные отложения соли грязь, кокс, смолы, катализатор, парафин. Эти отложения обладают малой теплопроводностью, вследствие чего значительно снижают коэффициент теплопередачп. [c.153]
В 90-х годах прошлого века над этой проблемой начал работать шотландский химик Джеймс Дьюар (1842—1923). Он приготовил в большом количестве жидкий кислород, который хранил в изобретенном им сосуде, получившем название сосуда Дьюара. Сосуд Дьюара — это колба с двойными стенками, из пространства между которыми выкачан воздух Теплопроводность разреженного газа между стенками настолько мала, что температура веш,ества, поме-ш,енноро в сосуд, долгое время остается постоянной. Чтобы еще более замедлить процесс передачи тепла, Дьюар посеребрил стенки сосуда, (Бытовой термос — это всего-навсего сосуд Дьюара, закрывающийся пробкой.) [c.122]
В случае синтеза среднего давления катализатор находится в трубках ( 2000 на 1 реактор), окруженных водой, температура которой также определяется давлением. В обоих случаях для отвода тепла используется вода. Передача тепла от катализатора к охлаждающим поверхностям обеспечивается в основном синтез-газом, так как катализатор, содержащий большой процент кизельгура, обладает очень низкой теплопроводностью. Чем меньше диаметр трубок, в которых находится катализатор, тем меньше местных перегревов катализатора и тем ниже метарюобразование. Возможная удельная нагрузка катализатора, выраженная в нм газа. на 1 объема катализатора в час, сравнительно невелика в связи с необходимостью соответствующего теплоотвода. Соответственно невелика и мощность реакторов. Реактор емкостью примерно 10 катализатора может пропустить 1000 м час синтез-газа, что при выходе 165—170 г. полезных продуктов синтеза на 1 нм шревра-щенного газа соответствует примерно 120 кг час продуктов синтезе (Сз и выше). Охлаждающая поверхность на 1000 превращенного газа составляет около 3000 м , а расход металла на 1000 м час превращенного паза составляет 65 т. [c.68]
Коэффициен с 0,0287 0,1026 0,1104 0,1184 0,1269 ты теплопроводное )т температуры (по 330 350 370 390 00 ги жидких топлив А. в. Козюкову) 0.1356 0,1446 0.1538 0.1633 0.1643 в зависимости [c.236]
Коэффициент теплопроводности нефтепродуктов в диапазоне температур О —200 °С с точностью до 10% можно определить по следукшей гмпири-ческой формуле [c.236]
Высокая теплопроводность тантала, в 14 раз превышающая теплонроводиость нержавеющих сталей, делает его незаменимым при изготовлении разного рода теплообменной аппаратуры (зме-свиковы.ч и кожухотрубчатых теплообменников), а также различной арматуры повышенной надежности, работающей при высоком давлспип и в вакууме. [c.65]
Условия процесса могут быть постоянными по всему сечению реактора только при хорошем поперечном перемешивании реагирующей смеси. Последнее обычно описывается эффективным коэффициентом поперечной диффузии Е . В неподвижном слое поперечное перемешивание вызывается разделением и слиянием потоков при обтекании твердых частиц. Анализ этого процесса с помощью метода случайных блужданий приводит к значению радиального числа Пекле Ре = vdJE , равному — 8. В многочисленных экспериментальных исследованиях в неподвижных слоях без химических реакций были найдены числа Пекле от 8 до 15 причем при Ке > 10 число Пекле не зависит от числа Рейнольдса. Это подтверждает предположение о том, что поперечное перемешивание является чисто гидродинамическим эффектом. Числа Пекле для переноса тепла те же, что и для переноса вещества, а это говорит о пренебрежимо малой роли твердых частиц в процессе поперечной теплопроводности. С уменьшением числа Рейнольдса ниже 10 число Пекле сначала возрастает, но затем начинает уменьшаться, так как при [c.263]
Теперь поставим вопрос, как оценить величину Л. Прежде всего Q представляет собой скорость теплообмена, отнесенную к единице объема слоя, и потому /г имеет вид Ыр, где р — площадь поперечного сечения реактора, деленная на периметр охлаждающей поверхности (иногда эту величину называют гидравлическим радиусом), и к — коэффициент теплопередачи, отнесенный к единице охлаждающей поверхности. В рассматриваемой системе, очевидно, существуют три последовательных сопротивления теплопередаче от реагирующей смеси или зернистого слоя к стенке реактора, через стенку реактора и от стенкп к теплоносителю. Последнее сопротивление зависит от характеристик потока теплоносителя и может быть оценено стандартными методами, применяемыми при расчете теплообменников. Скорость теплопередачи через стенку определяется решением задачи теплопроводности. Для гомогенного реактора скорость теплопередачи от реагирующей смеси к стенке также оценивается стандартными методами, но для зернистого слоя вопрос более сложен. Эксперименты [c.272]
Физическая интерпретация уравнений (4.2) дана в разделе 1.2. Данквертсом [1] дано решение уравнения (4.1) для частного случая, когда Со = с = О, основанное на решении аналогичной проблемы теплопроводности, обсужденной Карлслоу и Джигером [2]. Астарита и Бик [3], а также Лайтфут [4] решили уравнение (4.1) при общих граничных условиях (4.2). Решение уравнения включало значительные алгебраические манипуляции, основанные только на обычных приемах преобразования Лапласа. Поэтому решение приводится здесь без доказательства [c.50]
Математические модели теплообменных аппаратов строятся на основе уравнений теплового баланса и теплопередачи. Уравнения теплового баланса составляются на основс уравнений гидродинамики аппаратов с учетом тепловой емкости потоков, аккумулирования тепла в неподвижных разделяющих стенках и тепловых эффектов химических реакций. Передача теплового потока от одного теплоносителя к другому осуществляется как за счет конвекции подвижных сред, так и за счет теплопроводности в материале разделяющей стенки. [c.53]
Физика и химия твердого состояния (1978) — [ c.150 ]
Электротехнологические промышленные установки (1982) — [ c.10 ]
Построение математических моделей химико-технологических объектов (1970) — [ c.28 , c.29 , c.71 ]
Переработка нефтяных и природных газов (1981) — [ c.109 ]
Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки (1979) — [ c.96 ]
Этиловый спирт (1976) — [ c.25 ]
Основные процессы и аппараты химической технологии Изд.7 (1961) — [ c.280 ]
Топочные процессы (1951) — [ c.67 , c.73 ]
Справочник азотчика (1987) — [ c.0 ]
Тепло- и массообмен Теплотехнический эксперимент (1982) — [ c.115 , c.232 ]
Динамика регулируемых систем в теплоэнергетике и химии (1972) — [ c.110 ]
Теория тепло- и массообмена (1961) — [ c.22 , c.23 , c.42 ]
Общая химия (1979) — [ c.169 ]
Физическая химия (1978) — [ c.276 ]
Массообменные процессы химической технологии (1975) — [ c.38 , c.39 , c.237 , c.257 ]
Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов (1974) — [ c.0 ]
Справочник азотчика Том 1 (1967) — [ c.0 ]
Технология пластмасс на основе полиамидов (1979) — [ c.154 ]
Основные процессы и аппараты химической технологии Кн.1 (1981) — [ c.265 ]
Методы и средства неразрушающего контроля качества (1988) — [ c.162 ]
Справочник химика Том 3 Изд.2 (1965) — [ c.0 ]
Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров Справочник (1979) — [ c.0 ]
Физика и химия в переработке нефти (1955) — [ c.112 ]
Технология синтетического метанола (1984) — [ c.128 ]
Экстрагирование Система твёрдое тело-жидкость (1974) — [ c.30 ]
Научные основы химической технологии (1970) — [ c.226 ]
Основы теории горения и газификации твёрдого топлива (1958) — [ c.143 ]
Теоретические основы типовых процессов химической технологии (1977) — [ c.50 , c.51 , c.60 , c.61 , c.276 , c.348 ]
Массопередача в гетерогенном катализе (1976) — [ c.0 ]
Теоретические основы переработки полимеров (1977) — [ c.159 , c.164 ]
Теория горения и топочные устройства (1976) — [ c.83 ]
Основы процессов химической технологии (1967) — [ c.277 ]
Сооружение промышленных печей Издание пятое (1978) — [ c.90 ]
Основы физико-химического анализа (1976) — [ c.81 , c.137 ]
Техника лабораторной работы в органической химии (1963) — [ c.21 ]
Свойства газов и жидкостей (1966) — [ c.217 , c.403 , c.413 , c.414 , c.427 , c.430 ]
Химия справочное руководство (1975) — [ c.542 ]
Инженерная химия гетерогенного катализа (1965) — [ c.115 , c.116 , c.117 , c.143 , c.186 , c.209 ]
Физико-химические методы анализа Изд4 (1964) — [ c.515 ]
Справочник инженера – химика том первый (1969) — [ c.0 ]
Водородная связь (1964) — [ c.56 , c.58 , c.193 ]
Современные и перспективные углеводородные реактивные и дизельные топлива (1968) — [ c.96 , c.299 ]
Водород свойства, получение, хранение, транспортирование, применение (1989) — [ c.0 ]
Энциклопедия полимеров Том 3 (1977) — [ c.3 ]
Физика и химия твердого состояния органических соединений (1967) — [ c.54 ]
Общая химия (1964) — [ c.21 ]
Энциклопедия полимеров Том 3 (1977) — [ c.3 ]
Основные процессы и аппараты Изд10 (2004) — [ c.260 ]
Свойства газов и жидкостей (1982) — [ c.0 ]
Свойства редких элементов (1953) — [ c.29 , c.59 , c.68 , c.78 , c.109 , c.118 , c.122 , c.145 , c.151 , c.156 , c.254 , c.270 , c.288 , c.316 ]
Явления переноса в водных растворах (1976) — [ c.13 , c.180 ]
Свойства и химическое строение полимеров (1976) — [ c.29 , c.233 , c.326 ]
Тугоплавкие материалы в машиностроении Справочник (1967) — [ c.0 ]
Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 4 (низкое качество) (1948) — [ c.183 ]
Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 5 (1950) — [ c.239 ]
Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 6 (1955) — [ c.273 , c.275 ]
Физико-химические основы получения, переработки и применения эластомеров (1976) — [ c.338 , c.339 ]
Основы технологии органических веществ (1959) — [ c.364 ]
Автоматический анализ газов и жидкостей на химических предприятниях (1976) — [ c.0 ]
Инструментальные методы химического анализа (1960) — [ c.365 ]
Ректификация в органической химической промышленности (1938) — [ c.58 ]
Краткий инженерный справочник по технологии неорганических веществ (1968) — [ c.0 ]
Технология минеральных удобрений и кислот (1971) — [ c.2 , c.4 , c.17 ]
Полиамиды (1958) — [ c.68 , c.164 , c.165 , c.287 ]
Основные процессы и аппараты химической технологии Часть 2 Издание 2 (1938) — [ c.11 ]
Технология связанного азота Издание 2 (1974) — [ c.0 ]
Кристаллизация каучуков и резин (1973) — [ c.79 , c.185 ]
Справочник азотчика Издание 2 (1986) — [ c.0 ]
Машинный расчет физико химических параметров неорганических веществ (1983) — [ c.31 , c.34 ]
Инструментальные методы химического анализа (1960) — [ c.365 ]
Свойства и химическое строение полимеров (1976) — [ c.29 , c.233 , c.326 ]
Графит и его кристаллические соединения (1965) — [ c.0 ]
Кристаллография (1976) — [ c.195 , c.215 , c.221 ]
Компьютеры Применение в химии (1988) — [ c.45 ]
Кинетика и механизм кристаллизации (1971) — [ c.30 ]
Устройство, монтаж и ремонт холодильных установок Издание 4 (1985) — [ c.13 , c.98 ]
Устройство, монтаж и ремонт холодильных установок Издание 4 (1986) — [ c.13 , c.98 ]
Введение в моделирование химико технологических процессов Издание 2 (1982) — [ c.179 ]
Введение в моделирование химико технологических процессов (1973) — [ c.91 ]
Гидромеханические процессы химической технологии Издание 3 (1982) — [ c.23 ]
Трение и смазка эластомеров (1977) — [ c.9 , c.31 ]
Производство серной кислоты Издание 3 (1967) — [ c.0 ]
Химия жиров Издание 2 (1962) — [ c.119 ]
Основы технологии органических веществ (1959) — [ c.364 ]
Промышленные полимерные композиционные материалы (1980) — [ c.284 , c.296 , c.303 , c.307 ]
Химия и радиоматериалы (1970) — [ c.109 ]
Высокотермостойкие полимеры (1971) — [ c.19 ]
Технология азотной кислоты Издание 3 (1970) — [ c.3 , c.150 , c.154 ]
Производство серной кислоты Издание 2 (1964) — [ c.0 ]
Переработка термопластичных материалов (1962) — [ c.101 , c.103 ]
Получение и свойства поливинилхлорида (1968) — [ c.12 ]
Переработка полимеров (1965) — [ c.212 ]
Физическая химия Том 1 Издание 5 (1944) — [ c.135 ]
Кинетика гетерогенных процессов (1976) — [ c.66 , c.68 ]
Физико-химические методы анализа Издание 4 (1964) — [ c.515 ]
Справочник сернокислотчика Издание 2 1971 (1971) — [ c.0 ]
Акриловые полимеры (1969) — [ c.63 , c.64 , c.114 , c.120 ]
Процессы и аппараты химической технологии (1955) — [ c.269 , c.273 , c.274 ]
Компрессорные машины (1961) — [ c.17 ]
Фенопласты (1976) — [ c.0 ]
Явления переноса (1974) — [ c.0 ]
Жидкостные экстракторы (1982) — [ c.84 ]
Пенополимеры на основе реакционноспособных олигомеров (1978) — [ c.0 ]
Эксплуатация холодильников (1977) — [ c.62 ]
Вспомогательные процессы и аппаратура анилинокрасочной промышленности (1949) — [ c.199 ]
Физико-химический анализ гомогенных и гетерогенных систем (1978) — [ c.24 ]
Химия и физика каучука (1947) — [ c.175 ]
Масла и консистентные смазки (1957) — [ c.32 ]
Основы переработки термопластов литьём под давлением (1974) — [ c.32 ]
Тепловые основы вулканизации резиновых изделий (1972) — [ c.9 , c.66 , c.71 , c.125 , c.146 ]
Тепло- и массообмен в процессах сушки (1956) — [ c.37 ]
Сушка в химической промышленности (1970) — [ c.50 , c.51 , c.56 , c.57 ]
Химические волокна (1961) — [ c.267 ]
Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников Издание 2 (1973) — [ c.386 , c.397 ]
Основы вакуумной техники Издание 2 (1981) — [ c.29 , c.34 ]
Процессы и аппараты химической технологии Издание 3 (1966) — [ c.363 , c.364 ]
Реакционная аппаратура и машины заводов (1975) — [ c.101 , c.130 , c.190 ]
Неорганическая химия Том 1 (1971) — [ c.29 ]
Введение в химию полупроводников Издание 2 (1975) — [ c.0 ]
Строение материи и химическая связь (1974) — [ c.23 ]
Теплопередача и теплообменники (1961) — [ c.15 , c.53 ]
Массопередача (1982) — [ c.0 ]
Химия и технология нефти и газа Издание 3 (1985) — [ c.49 ]
Справочник по производству хлора каустической соды и основных хлорпродуктов (1976) — [ c.0 ]
Горение Физические и химические аспекты моделирование эксперименты образование загрязняющих веществ (2006) — [ c.26 , c.65 , c.69 ]
Основы химической кинетики (1964) — [ c.162 , c.166 ]
Технология азотной кислоты (1962) — [ c.0 ]
Холодильная техника Кн. 1 (1960) — [ c.112 , c.135 ]
Введение в термографию Издание 2 (1969) — [ c.236 ]
Техника лабораторной работы в органической химии Издание 3 (1973) — [ c.19 ]
Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 8 (1971) — [ c.274 ]
Справочное руководство по эпоксидным смолам (1973) — [ c.177 , c.239 , c.253 ]
Регенерация адсорбентов (1983) — [ c.67 ]
Физическая химия Книга 2 (1962) — [ c.59 , c.557 , c.575 ]
Инженерный справочник по технологии неорганических веществ Графики и номограммы Издание 2 (1975) — [ c.0 ]
Краткий справочник химика Издание 4 (1955) — [ c.33 , c.238 , c.257 , c.273 , c.305 ]
Краткий справочник химика Издание 7 (1964) — [ c.39 , c.285 , c.315 ]
Справочник азотчика Т 1 (1967) — [ c.0 ]
Процессы химической технологии (1958) — [ c.314 , c.327 , c.428 , c.463 , c.465 , c.475 ]
Справочник механика химического завода (1950) — [ c.0 ]
Биология Том3 Изд3 (2004) — [ c.413 , c.414 ]
Тепломассообмен Изд3 (2006) — [ c.22 ]
Справочник по разделению газовых смесей методом глубокого охлаждения (1963) — [ c.0 ]
Процессы и аппараты нефтегазопереработки Изд2 (1987) — [ c.27 , c.116 , c.124 ]
Термодинамика необратимых процессов (1956) — [ c.74 , c.179 , c.189 ]
Структура и симметрия кристаллов (0) — [ c.114 ]
Качественные методы в физической кинетике и гидрогазодинамике (1989) — [ c.14 , c.16 , c.79 , c.88 , c.93 , c.166 ]
Термодинамика (0) — [ c.48 ]
Справочник химика Издание 2 Том 1 1963 (1963) — [ c.0 ]
Справочник химика Том 1 Издание 2 1962 (1962) — [ c.0 ]
Справочник химика Том 1 Издание 2 1966 (1966) — [ c.0 ]
Справочник химика Том 3 Издание 2 (1964) — [ c.0 ]
Справочник химика Том 5 Издание 2 (1966) — [ c.0 ]
Инженерная химия гетерогенного катализа (1971) — [ c.0 ]
Процессы и аппараты химической технологии Часть 1 (1995) — [ c.0 ]
Процессы и аппараты химической технологии Издание 5 (0) — [ c.363 , c.364 ]
Основы теории горения (1959) — [ c.59 ]
Введение в мембранную технологию (1999) — [ c.0 ]
Пайка, ее физико-химические особенности, технология и технологический процесс (1988) — [ c.197 ]
Теплопередача Издание 3 (1975) — [ c.5 , c.10 , c.12 ]
Печи химической промышленности Издание 2 (1975) — [ c.24 , c.26 ]
Основы переработки пластмасс (1985) — [ c.373 , c.376 ]
Псевдоожижение (1974) — [ c.428 , c.434 , c.464 , c.465 , c.479 ]
Теплопередача (1961) — [ c.24 , c.81 , c.594 ]
Справочник по физико-техническим основам глубокого охлаждения (1963) — [ c.107 , c.119 ]
Справочник химика Изд.2 Том 1 (1962) — [ c.0 ]
Справочник химика Изд.2 Том 3 (1964) — [ c.0 ]
Справочник химика Изд.2 Том 5 (1966) — [ c.0 ]
Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки Изд.3 (1979) — [ c.96 ]
Теплопередача и теплообменники (1961) — [ c.15 , c.53 ]
Теплопроводность как свойство в физико-химическом анализе
Физико-химический анализ основан на изучении экспериментальных зависимостей свойств равновесной физико-химической системы от состава и условий существования. Основным приемом физико-химического анализа является построение диаграмм состояния, т. е. графически выраженных зависимостей различных свойств системы от ее состава и внешних условий. Примерами являются уже рассмотренные нами диаграммы воды и серы (см. рис. 8.1 И 8.2). В других случаях могут исследоваться и иные физико-химические свойства (теплопроводность, электрическая проводимость, показатель преломления, твердость, вязкость и др.). [c.152]Для проведения физико-химического анализа могут быть использованы самые разнообразные свойства системы, например, вязкость, теплоемкость, теплопроводность, электропроводность, коэффициент сжимаемости и т. д. Наиболее часто с этой целью строят кривые зависимости плотности или показателя преломления от состава. Последнее объясняется тем, что значения этих свойств можно определить с большой точностью. Кроме того, измерение показателя преломления требует весьма малой затраты времени. [c.314]
В основе метода физико-химического анализа лежит изучение функциональной зависимости между числовыми значениями физических свойств химической равновесной системы и факторами, определяющими ее равновесие. При этом в зависимости от природы изучаемой системы исследуются самые различные физические свойства тепловые (теплопроводность, теплоемкость), электрические (электропроводность, э. д. с. термопары, составленной из изучаемых сплавов и металла, выбранного для сравнения, температурный коэффициент электропроводности), оптические (коэффициент преломления), механические (твердость, коэффициент сжимаемости). Кроме указанных свойств, исследуются и другие, например магнитные свойства, свойства, зависящие от молекулярного сцепления (вязкость, поверхностное натяжение), и т. д. В настоящее время разработаны методы, позволяющие исследовать более сорока различных свойств системы. [c.371]
Статистическая проверка [72, с. 203] показала, что уравнение (III. 17) имеет широкие пределы применимости и позволяет количественно описывать эффекты среды, начиная от газовой фазы и кончая растворителями типа воды. Всего регрессионный анализ, по уравнению (III. 13), выполнен для 70 различных объектов (26 химических процессов, для которых характеристиками А были Ig k или константы чувствительности р или р/ в уравнениях Гаммета или Тафта 18 частот или энергий возбуждения в электронных спектрах 12 ИК-частот 5 химических сдвигов в спектрах ЯМР и 9 разных других физико-химических характеристик, включая такие свойства самих чистых растворителей как энергия активации вязкого течения и коэффициент теплопроводности). [c.109]
Анализируя редкие газы приходится пользоваться физическими и физико-химическими методами анализа, основанными на различии характерных физико-химических свойств газов их плотности, упругости насыщенного пара, теплопроводности, адсорбции на твердых адсорбентах, потенциале зажигания и т. п. [c.267]
Достоинство этого метода заключается в том, что при изменении условий анализа искажения наблюдаются в одинаковой степени для всех компонентов. Поэтому не требуется с большой точностью поддерживать условия анализа, как это необходимо при использовании метода абсолютной калибровки. Кроме того, метод внутренней нормализации иногда используют без введения поправочных коэффициентов в случае применения детектора по теплопроводности и газа-носителя гелия или водорода. Однако при этом анализируемые вещества должны иметь близкие физико-химические свойства. [c.112]
В основе метода физико-химического анализа лежит изучение функциональной зависимости между числовыми значениями физических свойств химической равновесной системы и факторами, определяющими ее равновесие. При этом в зависимости от природы изучаемой системы исследуются самые различные физические свойства тепловые (теплопроводность, теплоемкость), элек- [c.390]
Для суждения о характере взаимодействия веществ в физико-химическом анализе изучаются разные физические свойства, чувствительные к изменению состава системы. В качестве таких свойств используются температуры фазовых превращений (например, плавления), теплоты образования, теплопроводность, теплоемкость, электросопротивление, плотность, коэффициент теплового расширения, твердость и др. Сюда следует добавить методы исследования макро- и микроструктуры нейтронографию, рентгенофазовый и рентгеноспектральный анализ, ЯМР, Y-peзoнaн нyю спектроскопию, электронную микроскопию, метод высокотемпературной калориметрии, измерение магнитной восприимчивости, точки Кюри и т. д. [c.264]
Физ. химия изучает широкий диапазон св-в р-ров. Наиб, разработана и имеет практически важные применения равновесная термодинамика р-ров дальнейший материал посвящен в осн. этому разделу физ. химии р-ров. Кроме того, изучаются транспортные св-ва р-ров-диффузия, теплопроводность, вязкость (см. Физико-химическая гидродинамика), а также спектроскопия., электрич., акустич. и др. физ. св-ва. Методы исследования макроскопич. св-в Р. н. и их структурных характеристик во многом аналогичны методам исследования индивидуальных жидкостей, но осн. внимание уделяется рассмотрению концентрац. зависимостей св-в. Важнейшая задача физ.-хим. исследований-установление связи между наблюдаемыми на опыте св-вами, структурой р-ров и характеристиками межмо.гекулярных взаимодействии. Эксперим. информацию о структуре р-ров и межмолекулярных взаимод. в них дают методы оптической и радиоспектроскопии, дифракционные, электрич. и др. Важную роль в изучении Р.н. играет физико-химический анализ, основанный на построении и исследовании фазовых диаграмм, концентрац. зависимостей термодинамич. и др. физ. св-в (показателя преломления, вязкости, теплопроводности, акустич. характеристик и др.). При этом одна из главных задач состоит в том, чтобы на основании анализа диаграмм состав – свойство устанавливать факт образования хим. соединений между компонентами Р. н. и находить их характеристики. [c.185]
Физико-химические методы анализа. Для анализа веществ широко используются химические реакции, протекание которых сопровождается изменением физических свойств анализируемой системы, например ее цвете, интенсивности окраски, прозрачности, флуоресценции, величины ЭЛСК7 ро- и теплопроводности, и т, д. [c.17]
Предложенная методика, з отличие от известных, базируется на экспериментальных данных о А около 300 образцов нефтей и нефтепродуктов, для которых имеется достоверная информация о физико-химических свойствах и углеводородном составе. Она позволяет рассчитывать с меньшими ошибками теплопроводность широкого ассортимента нефтепродуктов /ошибки вычисления Л по основног у варианту не превышают 8% при средней- менее 3>/. При расчетах в качестве исходных величин, в отличие от ряда существующих методик, используются только данные физико-химическо-го анализа, которые легко определяются стандартными методами /показатель гфеломления, относительная плотность, мольная масса и ряд, других/. Дня расчета теплопроводности нефтей методика использует скорректированную с учетом новых данных формулу /4/. Ошибки расчета по предлагаемой методике Л низкокипящих нефтепродуктов с температурой кипения веществ требуется располагать более точными значениями А, рекомендуется проводить для них экспериментальные исследования. Настоящую методику не следует применять для расчета теплопроводности нефтепродуктов, содержащих более 70% ароматических уг- [c.53]
Исходя из анализа состояния теории теплопроводности жидкостей и существующих методов расчета коэффициента теплопроводности жидких углеводородов и нефтепродуктов при разработке методики принят эмпирический подход. В основу его положены экспериментальное изучение свойств большого ассортимента нефтей и нефтепродуктов, отличающихся по физико-химическим свойствам и углеводородному составу, анализ и систематизация существующего экспериментального материала с целью установления-связи между Л и факторами, учитывающими состав нефтепродуктов. При этом было признано целесообразным записывать функциональные зависимости Л непосредственно от тех характеристик, которые используются в различных вариантах структурно-группового анализа /методы rij-jD-M, n -ji-tKun. n -j -V/ и определяются при идентификации нефтепродуктов. [c.55]
Накопленный опыт позволил составить унифицированную методику расчета физико-химических свойств со всевозможными сочетаниями независимых переменных — температуры, давления и концентрации компонентов. В данном разделе рассмотрены наиболее рациональные методы расчета физико-химических свойств многокомпонентных водных растворов электролитов. Приведены уточненные по экспериментальным данным методами регрессионного анализа коэффициенты эмпирических формул Эзрохи для активности воды, плотности и вязкости, уравнений Риделя для теплопроводности, Ранкина для давления паров воды над раствором, а также коэффициенты формул для расчета теплоемкости, температур кипения и замерзания по Здановскому и поверхностного натяжения на границе между жидкостью и газом. [c.40]
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА — условное название большого числа колич. методов анализа, основанных на измерении различных физич. свойств соединений илп простых веществ с пспользованием соответствующих приборов. Измеряют плотность, поверхностное натяжение, вязкость, поглощение лучистой энергип (рентгеновских лучей, ультрафиолетового, видимого, инфракрасного излучений и микроволн), помутнение, излучение радиации (вследствие возбуждения), комбинационное рассеяние света, вращение плоскости поляризации света, показатель преломления, дисперсию, флуоресценцию и фосфоресценцию, дифракцию рентгеновских лучей п электронов, ядерный и электронный магнитный резонанс, полуэлектродпые потенциалы, потенциалы разложения, электрич. проводимость, диэлектрич. постоянную, магнитную восприимчивость, темп-ру фазовых превращений (темп-ра кипения, плавления и т. п.), теплоты реакцпп (горения, нейтрализации и т. д.), теплопроводность и звукопроводность (газов), радиоактивность и другпе фпзпч. свойства. В настоящее время все чаще фпзико-химич. методы анализа называют (более правильно) инструментальными методами анализа. [c.214]
Физико-химические методы анализа близко подходят к физическим методам, основанным на измерении только физических свойств вещества. И в физических и в физико-химических методах используют разнообразную аппаратуру, поэтому их объединяют под общим названием инструментальных методов. Измеряют такие свойства как теплопроводность, теплоты реакций, плотность, поверхностное натяжение, вязкость, показатели преломления, по-луэлектродные потенциалы, электрическую проводимость, флюоресценцию, вращение плоскости поляризации, помутнение, излучение радиации, поглощение лучистой энергии и др. [c.348]
Физико-химические методы анализа. Для анализа веществ ширсжо используются химические реакции, которые сопровождаются изменением физических свойств анализируемой системы, например ее вдета, интенсивности окраски, прозрачности, флуоресценции, электро- и теплопроводности и других электрических, магнитных, оптических, радиоактивных и т. п. свойств. [c.18]
Выбор режима отверждения или вулканизации обычно проводят путем исследования кинетики изменения какого-либо свойства отверждаемой системы электрического сопротивления и тангенса угла диэлектрических потерь, прочности, ползучести, модуля упругости при различных видах напряженного состояния, вязкости, твердости, теплостойкости, теплопроводности, набухания, динамических механических характеристик, показателя преломления и целого ряда других параметров [140, 178—183]. Широкое распространение нашли также методы ДТА и ТГА, химического и термомеханического анализа, диэлектрической и механической релаксации, термометрического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии [140, 178, 184—187]. Все эти методы условно можно разбить на две группы методы, позволяющие контролировать скорость и глубину процесса отверждения по изменению концентрации реакционноспособных функциональных групп, и методы, позволяющие контролировать изменение какого-либо свойства системы и установить его предельное значение. Методы второй группы имеют тот общий недостаток, что то или иное свойство отверждающейся системы ярко проявляется лишь на определенных стадиях процесса так, вязкость отверждающейся системы можно измерять лишь до точки гелеобразования, тогда как большинство физико-механических свойств начинает отчетливо проявляться лишь после точки гелеобразования. С другой стороны, эти свойства сильно зависят от температуры измерения, и если осуществлять непрерывный контроль какого-либо свойства в ходе процесса, когда необходимо для достижения полноты реакции менять и температуру в ходе реакции или реакция развивается существенно неизотермично, то интерпретация результатов измерений кинетики изменения свойства в таком процессе становится уже весьма сложной. [c.37]
| | Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины: теплоемкость, теплопроводность, температуры кипения, плавления, пламени. Удельные теплоты сгорания и парообразования. Термические константы. Коэффициенты теплообмнена и расширения / / Теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности. Коэффициент теплопроводности строительных материалов, веществ, сред и т.п. / / Теплопроводность химических элементов λ, Вт/(м·К) Поделиться:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая | Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Теплопроводность – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)
- Участник: Шароглазова Ксения Сергеевна
- Руководитель: Печерская Светлана Юрьевна
Актуальность: В наше время разрабатываются новые материалы. Знания о теплопроводности различных веществ позволяет не только широко использовать их, но и предотвращать их вредное воздействие в быту, технике и природе.
Цель: изучение явления теплопроводности, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостями и газами.
Задачи:
- изучить теоретический материал по данному вопросу;
- исследовать теплопроводность твердых тел;
- исследовать теплопроводность жидкостей;
- исследовать теплопроводность газов;
- сделать выводы о полученных результатах.
Гипотеза: все вещества (твердые, жидкие и газообразные) имеют разную теплопроводность.
Оборудование: спиртовка, штатив, деревянная палочка, стеклянная палочка, медная проволока, пробирка с водой.
Элементы УМК к учебнику А.В.Перышкина: учебник «Физика. 8 класс» А.В.Перышкина
Содержание работы
Внутренняя энергия, как и любой вид энергии, может быть передана от одних тел к другим. Внутренняя энергия может передаваться и от одной части тела к другой. Так, например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку. Явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте называется теплопроводностью.
Изучим это явление, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом.
Видео: https://cloud.mail.ru/public/JCFY/CFTcCeqhE
Опыт 1
. Исследование теплопроводности твердых тел на примере деревянной палочки, стеклянной палочки и медного стержняВнесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится.
Вывод: дерево обладает плохой теплопроводностью.
Поднесем к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой же конец останется холодным.
Вывод: стекло имеет плохую теплопроводность.
Если же мы будем нагревать в пламени конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках мы уже не сможем.
Вывод: металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь.
Рассмотрим передачу тепла от одной части твердого тела к другой на следующем опыте. Закрепим один конец толстой медной проволоки в штативе. К проволоке прикрепим воском несколько гвоздиков (рис. 6). При нагревании свободного конца проволоки в пламени спиртовки воск будет таять. Гвоздики начнут постепенно отваливаться. Сначала отпадут те, которые расположены ближе к пламени, затем по очереди все остальные.
Выясним, как происходит передача энергии по проволоке. Скорость колебательного движения частиц металла увеличивается в той части проволоки, которая ближе расположена к пламени. Поскольку частицы постоянно взаимодействуют друг с другом, то увеличивается скорость движения соседних частиц. Начинает повышаться температура следующей части проволоки и т. д. Следует помнить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества от одного конца тела к другому.
Опыт 2. Исследование теплопроводности жидкостей на примере воды
Рассмотрим теперь теплопроводность жидкостей. Возьмем пробирку с водой и станем нагревать ее верхнюю часть. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки за это время она только нагреется (рис. 7). Значит, у жидкостей теплопроводность невелика, за исключением ртути и расплавленных металлов. Это объясняется тем, что в жидкостях молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в твердых телах.
Вывод: теплопроводность жидкостей меньше теплопроводности металлов.
Опыт 3. Исследование теплопроводности газов
Исследуем теплопроводность газов.
Сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени спиртовки донышком вверх (рис. 8). Палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа еще больше, чем у жидкостей и твердых тел.
Вывод: теплопроводность у газов еще меньше, чем у жидкостей. Итак, теплопроводность у различных веществ различна.
Выводы и их обсуждение
Вывод: Проведенные опыты показывают, что теплопроводность у различных веществ различна. Наибольшей теплопроводность обладают металлы, у жидкостей теплопроводность невелика и самая малая теплопроводность у газов.
Используя §4 учебника физики для 8 класса, представим результаты в виде таблицы:
|
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ |
|
|
ХОРОШАЯ |
ПЛОХАЯ |
|
металлы (серебро, медь, железо) |
жидкости (вода) |
|
|
газы (воздух) |
|
|
вакуум |
|
|
пористые тела, пробка, бумага, стекло, кирпич, пластмассы |
|
|
волосы, перья птиц, шерсть |
|
|
вата, войлок |
Объяснение явления теплопроводности с молекулярно-кинетической точки зрения: теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В металлах частицы расположены близко, они постоянно взаимодействуют друг с другом. Скорость колебательного движения в нагретой части металла увеличивается и быстро передается соседним частицам. Повышается температура следующей части проволоки. В жидкостях и газах молекулы расположены на больших расстояниях, чем в металлах. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.
Применение теплопроводности
Теплопроводность на кухне
Теплопроводность и ее регулировка важны в процессе приготовления пищи. Часто во время тепловой обработки продукта необходимо поддерживать высокую температуру, поэтому на кухне используют металлы (медь, алюминий…), так их теплопроводность и прочность выше, чем у других материалов. Из металла делают кастрюли, сковородки, противни, и другую посуду. Когда они соприкасаются с источником тепла, это тепло легко передается пище. Иногда бывает необходимо уменьшить теплопроводность — в этом случае используют кастрюли из материалов с более низкой теплопроводностью, или готовят способами, при которых пище передается меньшее количество тепла. Приготовление блюд на водяной бане — один из примеров уменьшения теплопроводности. Для посуды, предназначенной для приготовления пищи, не всегда используют материалы с высокой теплопроводностью. В духовом шкафу, например, часто используют керамическую посуду, теплопроводность которой намного ниже, чем у металлической посуды. Их самое главное преимущество — способность держать температуру. Хороший пример использования материалов с высокой теплопроводностью на кухне — плита. Например, конфорки электроплиты сделаны из металла, чтобы обеспечить хорошую передачу тепла от раскаленной спирали нагревательного элемента к кастрюле или сковородке. Люди используют материалы с низкой теплопроводностью между руками и посудой, чтобы не обжечься. Ручки многих кастрюль сделаны из пластмасс, а противни вынимают из духовки прихватками из ткани или пластмассы с низкой теплопроводностью.
Материалы с невысокой теплопроводностью также используют для поддержания температуры пищи неизменной. Так, например, чтобы утренний кофе или суп, который берут в путешествие или на обед на работу, оставался горячим, его наливают в термос, чашку или банку с хорошей теплоизоляцией. Чаще всего в них пища остается горячей (или холодной) благодаря тому, что между их стенками находится материал, плохо проводящий тепло. Это может быть пенопласт или воздух, который находится в закрытом пространстве между стенками сосуда. Он не дает теплу перейти в окружающую среду, пище — остыть, а рукам — получить ожог. Пенопласт используют также для стаканчиков и контейнеров для пищи навынос. В вакуумном сосуде Дьюара (известном как «термос», по названию торговой марки) между наружной и внутренней стенкой почти нет воздуха — это еще больше уменьшает теплопроводность.
Отопительная система
Задача любой системы отопления является эффективная передача энергии от теплоносителя (горячей воды) в помещение. Для этого используют специальные элементы системы отопления – радиаторы. Радиаторы предназначены для повышения теплопередачи накопившейся в системе тепловой энергии в помещение. Они представляют собой секционную или монолитную конструкцию, внутри которой циркулирует теплоноситель. Основные характеристики радиатора отопления: материал изготовления, тип конструкции, габаритные размеры (кол-во секций), теплоотдача. Чем выше этот показатель, тем меньше тепловых потерь будет при передаче энергии от теплоносителя в помещение. Лучший материал для изготовления радиаторов – это медь. Наиболее часто используют чугунные радиаторы; алюминиевые радиаторы; стальные радиаторы; биметаллические радиаторы.
Теплопроводность для тепла
Мы используем материалы с низкой теплопроводностью для поддержания постоянной температуры тела. Примеры таких материалов — шерсть, пух, и синтетическая шерсть. Кожа животных покрыта мехом, а птиц — пухом с низкой теплопроводностью, и мы заимствуем эти материалы у животных или создаем похожие на них синтетические ткани, и делаем из них одежду и обувь, которые защищают нас от холода. Кроме этого мы делаем одеяла, так как спать под ними удобнее, чем в одежде. Воздух имеет низкую теплопроводность, но проблема с холодным воздухом в том, что обычно он может свободно двигаться в любом направлении. Он вытесняет теплый воздух вокруг нас, и нам становится холодно. Если движение воздуха ограничить, например, заключив его между внешней и внутренней стенками сосуда, то он обеспечивает хорошую термоизоляцию. У снега и льда тоже низкая теплопроводность, поэтому люди, животные и растения используют их для теплоизоляции. В свежем не утрамбованном снеге внутри находится воздух, что еще больше уменьшает его теплопроводность, особенно потому, что теплопроводность воздуха ниже теплопроводности снега. Благодаря этим свойствам, ледяной и снежный покров защищает растения от замерзания. Животные роют ямки и целые пещеры для зимовья в снегу. Путешественники, переходящие через заснеженные районы, иногда роют подобные пещеры, чтобы в них переночевать. С древнейших времен люди строили убежища изо льда, а сейчас создают целые развлекательные центры и гостиницы. В них часто горит огонь, и люди спят в мехах и синтетических спальных мешках.
Для обеспечения нормальной жизнедеятельности в организме людей и животных необходимо поддерживать определенную температуру в очень узких пределах. У крови и других жидкостей, а также у тканей разная теплопроводность и ее можно регулировать в зависимости от потребностей и окружающей температуры. Так, например, организм может изменить количество крови на участке тела или во всем организме с помощью расширения или сужения сосудов. Наше тело также может сгущать и разжижать кровь. При этом теплопроводность крови, а, следовательно, и части тела, где эта кровь течет, изменяется.
Теплолечение
Современные методы лечения теплом могут быть разделены на три большие группы: 1) контактное приложение нагретых сред; 2) светотепловое облучение и 3) использование теплоты, образующейся в тканях при прохождении высокочастотного электрического тока. Остановимся на использовании нагретых сред. Для теплолечения выбираются среды, позволяющие создать в них значительный запас теплоты. Эта теплота затем должна медленно и постепенно передаваться организму во все время процедуры. Для этого среда должна иметь, возможно, высокую теплоемкость и сравнительно низкие теплопроводность и конвекционную способности. Для теплолечения в основном применяют следующие среды: воздух, воду, торф, лечебные грязи и парафин.
Теплопроводность в бане
Многие любят отдыхать в саунах или банях, но сидеть там на скамейках из материала с высокой теплопроводностью — было бы невозможно. Требуется много времени, чтобы сравнять температуру таких материалов с температурой тела, поэтому вместо них используют материалы с низкой теплопроводностью, например дерево, верхние слои которого намного быстрее принимают температуру тела. Так как в сауне температура поднимается достаточно высоко, люди часто надевают на голову шапочки из шерсти или войлока, чтобы защитить голову от жары. В турецких банях хамамах температура намного ниже, поэтому там для скамеек используют материал с более высокой теплопроводностью — камень.
Интересные факты о теплопроводности
Тепло ли колючим зверям в иголках?
Шерсть не только спасает зверей от холода, но и служит средством защиты. А чтобы защита была внушительнее и надежнее, волосяной покров порой видоизменяется, превращаясь в своеобразные доспехи. Иглы, например. Но вот сохраняет ли такое облачение присущие шерсти свойства, не зябнут ли ежи и дикобразы в своих колючих шубках?
Ученые Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северова РАН обстоятельно изучили теплопроводные и теплоизоляционные свойства иголок, взятых со спины взрослого самца североамериканского дикобраза из коллекции Зоологического музея МГУ, и убедились, что греют эти самые иголки очень даже неплохо. Чтобы понять внутреннюю структуру игл, на них делали тонкие срезы, на которые напыляли золото для исследования в электронном микроскопе. Кератин — главная составляющая иголок — проводит тепло в 10 раз лучше, чем воздух. И благодаря этому иглы увеличивают теплопроводность «доспехов». Следовательно, возрастают и потери тепла с тела животного. Однако внутренняя пористая структура игл создает дополнительное экранирование теплового излучения, что, скорее всего, и компенсирует увеличение теплопроводности. Так что дикобраз, как и другие колючие звери, вовсе не страдает от холода. Иглистый покров сохраняет ровно столько тепла, сколько нужно теплокровному животному такого размера.
Полипропилен
Пока является лучшей основой для материалов (волокон, нитей, пряжи, полотен, тканей), используемых в производстве нательной спортивной одежды, термобелья и термоносков. Среди всех синтетических материалов, применяемых в этой области, он обладает самой низкой теплопроводностью. Поэтому одежда из полипропилена позволяет наилучшим образом сохранить тепло зимой и прохладу летом.
Какой материал имеет самую высокую теплопроводность?
Материалом с наивысшей теплопроводностью является вовсе не какой-нибудь металл (серебро или медь), как думают многие. Самую высокую теплопроводность имеет материал, который похож на стекло – алмаз. Его теплопроводность почти в 6 раз больше, чем у серебра или меди. Если изготовить чайную ложечку из алмаза, то воспользоваться ею не удастся, так как она будет обжигать пальцы в ту же секунду.
Из чего изготавливают сваи при строительстве зданий в регионах с вечной мерзлотой?
Большие трудности строителям зданий доставляет просадка фундамента особенно в регионах с вечной мерзлотой. Дома часто дают трещины из-за подтаивания грунта под ними. Фундамент передает почве какое-то количество теплоты. Поэтому здания начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту. Из чего же надо делать сваи? Оказывается, сваи, выполненные из прочного твердого материала, внутри должны быть заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному охлаждению грунта.
«Огнеупорный шарик»
Обычный воздушный шарик, надутый воздухом, легко воспламеняется в пламени свечи. Он тут же лопается. Если же к пламени свечи поднести такой же шарик, заполненный водой, он становится «огнеупорным». Теплопроводность воды в 24 раза больше, чем у воздуха. Значит, вода проводит тепло в 24 раза быстрее, чем воздух. Пока вода не испарится внутри шарика – он не лопнет.
Теплопроводность
Что такое теплопроводностьВ предыдущей главе мы рассматривали явление передачи тепла от одного предмета к другому, явление передачи внутренней энергии. Также внутренняя энергия может передаваться от одной части тела к другому. Если нагреть гвоздь с одного конца, то через некоторое время и другой его конец тоже нагреется.
Итак, теплопроводность – это процесс передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их контакте.
Какой теплопроводностью обладают веществаКаждый предмет или объект в природе состоит из разного вещества. В каждом веществе молекулы находятся на разном расстоянии между собой. Следовательно, исходя из этого упрощенного варианты, можно прийти к выводу о том, что каждое тело (вещество) обладает разной теплопроводностью.
Если нагреть палку с одной стороны, то через время вторая сторона не нагревается или нагревается очень слабо, но если тот же опыт провести с гвоздем, то через время вторая сторона гвоздя также станет горячей. Можно сделать вывод о том, что дерево обладает малой теплопроводностью, а железо, из которого сделан гвоздь – большой.
Жидкости обладают меньшей теплопроводностью. Самой малой теплопроводностью обладают газы. Ну и почти отсутствует теплопроводность в вакууме, так как в нем расстояние между частицами очень велико. По такому принципу построены термосы, которые могут сохранять температуру внутри продолжительное время. Дело в том, что между стенками термоса откачан воздух и содержится практически вакуум. Из-за этого от одной стенки к другой внутренняя энергия передается очень медленно из-за очень низкой теплопроводности.
Рассмотрим на видеоролике эксперимент теплопроводности для разных сред. Три банки с водой охлаждаются в холодильнике, во льду и в холодной соленой воде со льдом. Какая из трех банок охладится быстрее? В какой среде теплопроводность выше?
Теплопроводность в сплошных средах и двухфазных, продуваемых и непродуваемых телах (слоях). реферат по химии
ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Химико-технологический факультет Материал, подготовленный под общим руководством преподавателя, на тему: Теплопроводность в сплошных средах и двухфазных, продуваемых и непродуваемых телах (слоях). Представлен в виде лекции при освоении курса: Методы управления массо- и теплообменными процессами. Выполнил: Нагорный О.В. Проверил: к.т.н. Саулин Д.В. Пермь, 2000 Содержание Основной закон теплопроводности. Физический смысл коэффициента теплопроводности 3 Особенности процесса теплопроводности в зернистом слое с неподвижной газовой (жидкой) фазой 4 Обобщенная модель теплопроводности зернистого слоя с неподвижной газовой (жидкой) фазой 5 Модель теплопроводности зернистого слоя, не учитывающая передачу теплоты излучением 6 Теплопроводность в зернистом слое в условиях естественной конвекции 7 Теплопроводность в зернистом слое с движущейся газовой (жидкой) фазой9 Методы определения коэффициентов теплопроводности в зернистом слое с движущейся газовой (жидкой) фазой 12 Практическая часть. Задачи по теплопроводности 14 Список использованной литературы 20 Основной закон теплопроводности. Физический смысл коэффициента теплопроводности Основным законом передачи тепла теплопроводностью является закон Фурье. Согласно этому закону количество тепла dQ, передаваемое посредством теплопроводности через элемент поверхности dF, перпендикулярный тепловому потоку, за время d F 07 4 прямопропорционально температурному градиенту F 0 B 6t/ F 0 B 6n, поверхности dF и времени d F 07 4: Коэффициент пропорциональности F 06 C называется коэффициентом теплопроводности. Согласно закону Фурье: или при выражении Q в ккал/ч: В этой модели рассматривается осесимметричный тепловой поток между плоскостями, проходящими через центры двух соседних шаров. С учетом всех механизмов переноса теплоты в зернистом слое была получена формула. (III), в которой: -коэффициент теплоотдачи излучением от зерна через газ мимо соседних зерен -коэффициент теплоотдачи излучением между соседними зернами; p – степень черноты поверхности зерен F 0 4 6 – это относительная эффективная толщина газовой прослойки между шарами: где k= F 06 Cт/ F 0 6 Cг; F 0 7 1 – центральный угол, приходящийся на одну точку контакта (зависит от геометрической укладки шаров). Таким образом, в формуле (III) первый член учитывает тепловой поток через газовую фазу теплопроводностью и излучением, а второй член – теплопередачу через зерна за счет контактного и лучистого теплообмена между ними. Сравнение расчетов по формуле (III) с опытными данными разных исследователей проведено во многих работах. В широком диапазоне изменения размеров зерен и порозности слоя для разных газов, жидкостей и материала зерен получено хорошее совпадение результатов. Модель теплопроводности зернистого слоя, не учитывающая передачу теплоты излучением При низкой температуре (<3000С), когда доля переноса тепла излучением мала, можно пользоваться полуэмпирической формулой: В этой формуле коэффициенты подобраны в результате сравнения с опытными данными для 163 укладок. При этом разброс опытных данных F 06 Cоэ/ F 0 6 Cг=1-40 лежит, в основном, в пределах F 0 B 130%. Формула (V) получена без учета переноса теплоты излучением. Необходимо учитывать, что при температуре выше 300оС доля переноса теплоты излучением в зернистом слое становится заметной. Так, при отношении теплопроводностей фаз F 06 Cт/ F 0 6 Cг F 0 B B100 и F 0 6 5 F 0 B B0.4 значение F 0 6 Cоэ/ F 0 6 Cг F 0 B B8-10 (при температуре до 100оС). С увеличением температуры до 600оС это значение возрастает вдвое, а при 800оС-втрое. Естественно, в этом случае формула (V) неприменима Теплопроводность в зернистом слое в условиях естественной конвекции При наличии градиента температуры в зернистом слое, заполненном жидкостью или газом достаточно большой плотности, может возникнуть естественная конвекция, приводящая к заметному увеличению эффективного коэффициента теплопроводности. С возможностью естественной конвекции нужно считаться при процессах горения в шахтных топках и газогенераторах, при каталитических процессах в начальных участках реакторов с большим градиентом темепратуры и концентрации, в доменных печах, в тепловой изоляции в виде зернистой засыпки. Рассмотрим зернистый слой высотой x, имеющий температуру верхнего торца t2 и нижнего торца t1, причем t1>t2. При отсутствии конвективных потоков газа в слое установится одномерный тепловой поток q, определяемый коэффициентом теплопроводности F 06 Cоэ при линейном распределении температуры по высоте слоя. Примем далее, что в направлении, одинаковом с направлением теплового потока, движется поток газа (жидкости) с массовой скоростью G; распределение температуры по высоте слоя остается неизменным и одинаковым для обеих фаз. Такое допущение оправдано, если основное количество теплоты передается теплопроводностью. Конвективный тепловой поток: qк=СpG(t1-t2) (VI) Конвективная составляющая коэффициента теплопроводности описывается выражением: F 0 6 Cк=qк/(t1-t2)/x=CpGx (VII) а суммарная теплопроводность слоя при наличии конвекции равна: F 0 6 Cэ= F 0 6 Cоэ+ F 0 6 Cк (VIII) В рассматриваемом случае естественная конвекция в слое вызвана различием плотности газа за пределами слоя при t2 и средней плотности в слое при температуре 0.5(t1+t2). F 0 4 4 F 0 7 2=0.5 F 0 7 2 F 0 6 2t F 0 4 4t (IX) где F 06 2t – коэффициент объемного расширения газа; F 0 4 4t=t1-t2. Движущая сила газового потока F 04 4p=х F 0 4 4 F 0 7 2g уравновешивается в слое, который при вязкостном течении жидкости выражается зависимостью: Из этой зависимости имеем: где С= F 06 53/a2K – коэффициент проницаемости слоя, зависящий от его структуры. После некоторых преобразований получаем: Здесь: • критерий Грасгофа, отнесенный к разнице температур в слое; в качестве определяющего размера принята высота слоя; • критерий Прандтля для газовой среды; • критерий Релея для зернистого слоя. F 0 6 Cr/ F 0 6 Cг = F 0 6 C0/ F 0 6 Cг + В Reэ Pr (XVII) где В = В0 6 (1- F 06 5)/4 F 0 4 6. В таком виде зависимость для теплопроводности в зернистом слое предложена в работах многих исследователей. Величины F 06 C0 и B могут быть определены из эксперимента. При рассмотрении слоя из теплопроводных зерен необходимо также учитывать дополнительный механизм теплопереноса, связанный с конвективным теплообменом между жидкостью и зернами. Для составляющей теплопередачи через зерна получено выражение, которое можно представить в виде: где Nu= F 06 1d/ F 0 6 Cг, а F 0 6 1 – коэффициент теплообмена между зернами и газом текущим через слой. Методы определения коэффициентов теплопроводности в зернистом слое с движущейся газовой (жидкой) фазой Опубликовано значительное число работ по определению коэффициентом теплопроводности в зернистом слое с принудительной конвекцией газа. Можно выделить несколько типовых методов определения коэффициентов теплопроводности, использованных в этих работах: I Определение продольного коэффициента теплопроводности F 06 Cl при встречном направлении газа и теплоты. Последний создается обогревом верхнего и нижнего торца зернистого слоя источником, не мешающим движению газов, например, пластинчатым электронагревателем или инфракрасной лампой. Стенки аппарата тщательно изолируют, температуру слоя измеряют в нескольких сечениях на оси аппарата и у стенки. В эксперименте осуществлется одномерный поток теплоты и уравнение (XV) принимает вид: Его решение можно представить так: m F 0B A-d(lnt)/dx=CPG/ F 0 6 Cl Величину F 06 Cl определяют по графику температуры в слое, построенном в полулогарифмических координатах. Модификация описанного метода-создание спутных потоков теплоты и газа при использовании торцевого холодильника вместо нагревателя. Эксперимент можно осуществить только в области малых значений Reэ: при больших скоростях газа необходим источник теплоты высокой интенсивности, что может исказить одномерный поток ее. Кроме того, при больших скоростях газа зона теплового влияния источника соизмерима с размером зерна, и принятая квазигомогенная модель слоя нарушается. II. Определение радиального коэффициента теплопроводности F 06 Cr при одномерном потоке по радиусу аппарата. При этом источник теплоты – электронагреватель – расположен в трубке по оси аппарата либо обогревается внешняя стенка аппарата; внутренняя трубка охлаждается водой. Температуру газа на входе поддерживают равной температуре на выходе. В этом случае распределение температуры слоя по радиусу такое же, как для цилиндрической стенки, и коэффициент теплопроводности определяют по формуле: где Q – общее количество теплоты, передаваемое через слой; L – высота слоя; t1 и t2 – температуры слоя на расстояниях от оси r1 r2. III. Совместное определение радиального и продольного коэффициентов теплопроводности в зернистом слое. Определение F 06 Cr и F 0 6 Cl проводят по результатам измерения температур в трубе с зернистым слоем, охлаждаемой снаружи, при параллельном и встречном направлении потоков тепла и газа. В торце цилиндрического аппарата помещен электронагреватель, создающий равномерный тепловой поток. Стенки аппарата охлаждаются интесивным потоком воды. В зернистом слое создается двумерное температурное поле. Каждый опыт проводят при двух направлениях потока газа, имеющего одинаковую скорость. Практическая часть. Задачи по теплопроводности. 1. Для определения коэффициента теплопроводности сыра методом пластины (см. рис.1.) через слой продукта, имеющего форму диска диаметром 150 мм, толщиной 12 мм, направляют тепловой поток Q=14.8 ккал/час. Температура обогреваемой поверхности диска 40оС, на охлаждаемой 6оС. Рассчитать коэффициент теплопроводности сыра. Ответ: F 06 C=0.30ккал/ м F 0D 7час F 0 D 7град. Рис.1. Прибор для определения теплопроводности материала методом пластины. 1-сыр; 2-охладитель; 3-электронагреватель. Решение Уравнение теплопроводности для установившегося потока через однослойную плоскую стенку: где r – термическое сопротивление стенки. Отсюда 2. Какой максимальной толщины слой льда может образоваться на поверхности пресного водоема, если средняя температура на верхней поверхности льда будет сохранятся -10оС, ежечасная потеря тепла водой через лед составляет 24.1 ккал/м2 F 0D 7час, а коэффициент теплопроводности льда F 0 6 C=1.935 ккал/м F 0 D 7час F 0 D 7град. Какова будет потеря тепла с 1 м2 поверхности льда при толщине его 1.0 м, если температура на верхней поверхности останется прежней? Ответ: F 06 4=0.8 м; q=19.3 ккал/м2час. Решение Для однослойной плоской стенки: Известно, что влияние конвекции можно не учитывать, если GrPr<1000. Определяющая температура: Физические параметры фреона-12 при t=1оС: F 06 E=0.210 F 0 D 710-6 м2/сек; F 0 6 2=23.8 F 0 D 710-4 1/град, Pr=3.39. Так как то толщина слоя должна быть: F 0 6 4<2.9 F 0 D 710-3 м=2.9 мм 5. Определить эквивалентный коэффициент теплопроводности водяной прослойки толщиной 15 мм. Температура одной поверхности t1=25oC, второй t2=55oC Ответ: F 06 Cэкв=4.51 ккал/м F 0 D 7час F 0 D 7град Решение Определяющая температура: Физические параметры h3O: F 06 C=54.5 F 0 D 710-2 ккал/м F 0 D 7час F 0 D 7град; F 0 6 E=0.659 F 0 D 710-6; F 0 6 2=3.87 F 0 D 710-4 1/град; Pr=4.31. Подставляя найденные данные в выражение для Грасгофа, получим: GrPr=8.85 F 0D 7105 F 0 D 74.31=3.81 F 0 D 7106 Найдем коэффициент конвекции: F 0 6 5к=0.4(GrPr)0.2=0.4 F 0 D 720.71=8.284. Эквивалентный коэффициент теплопроводности: F 0 6 Cэкв= F 0 6 C F 0 D 7 F 0 6 5к=54.5 F 0 D 710-2 F 0 D 78.284=4.51ккал/м F 0 D 7час град F 0 D 7 Список использованной литературы. 1. Миснар А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций. М.: Мир,1968.464 с. 2. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. Гидравлические и тепловые основы работы. Л.: Химия, 1979. 176 с. 3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1961. 4. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии (часть I). М.: Химия, 1995. 400 с. 5. Павлов К.Ф. Романков П.Г. Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987. 576 с. 6. Данилова Г.Н., Филаткин В.Н., Чарная Р.Г., Щербов М.Г. Сборник задач и расчетов по теплопередаче. М.: Государств. изд. торг. лит-ры, 1961.
4.3: Теплопроводность – Physics LibreTexts
На рисунке IV.1 показан поток тепла со скоростью dQ / dt вдоль полосы материала площадью поперечного сечения A . По длине планки наблюдается перепад температур (поэтому по ней течет тепло). На расстоянии х от конца стержня температура Т ; на расстоянии x + δ x это T + δ T . Обратите внимание, что если тепло течет в положительном направлении, как показано, δ T должно быть отрицательным.То есть, ближе к правому концу планки холоднее. Температурный градиент dT / dx отрицательный. Тепло течет в направлении, противоположном градиенту температуры.
Отношение скорости теплового потока на единицу площади к отрицательному градиенту температуры называется теплопроводностью материала:
\ [\ frac {dQ} {dt} = -KA \ frac {dT} {dx}. \]
Я использую символ K для обозначения теплопроводности. Другие часто встречающиеся символы – это k или λ.Его единица СИ – Вт · м −1 K −1 .
Я определил это в одномерной ситуации и для изотропной среды, и в этом случае тепловой поток противоположен градиенту температуры. Можно представить, что в анизотропной среде скорость теплового потока и градиент температуры могут быть разными параллельно разным кристаллографическим осям. В этом случае тепловой поток и температурный градиент не могут быть строго антипараллельными, а теплопроводность является тензорной величиной.Такая ситуация не будет касаться нас в этой главе.
Если в нашем одномерном примере нет утечки тепла по сторонам стержня, то скорость потока тепла вдоль стержня должна быть одинаковой по всей длине стержня, что означает, что градиент температуры является однородным. по длине проволоки. Возможно, проще представить отсутствие потерь тепла с боков, чем добиться этого на практике. Если бы стержень был расположен в вакууме, не было бы потерь на теплопроводность или конвекцию, а если бы стержень был очень блестящим, потери на излучение были бы незначительными.
Значения по порядку величины теплопроводности обычных веществ
Воздух 0,03 Вт м −1 K −1
Вода 0,6
Стекло 0,8
Fe 80
Al 240
Cu 400
Легко представить, как тепло может проводиться по твердому телу, когда колебания атомов на одном конце твердого тела передаются следующим атомам, когда один атом подталкивает следующий, и так далее. Однако из таблицы видно, и во всяком случае общеизвестно, что одни вещества (металлы) проводят тепло намного лучше, чем другие.Действительно, среди металлов существует тесная корреляция между теплопроводностью и электропроводностью (при данной температуре). Это говорит о том, что механизм теплопроводности в металлах такой же, как и для электропроводности. Тепло в металле проводится в основном электронами.
Было бы интересно найти в Интернете или других источниках данные о теплопроводности и электропроводности ряда металлов. Можно обнаружить, что теплопроводность, K , иногда указывается в незнакомых «практических» единицах, таких как БТЕ в час на квадратный фут для температурного градиента 1 F ° на дюйм, и переводят их в единицы СИ, Вт · м. 2 = 2.{-1}. \]
Здесь k – постоянная Больцмана, а e – заряд электрона. Было обнаружено, что это предсказание хорошо выполняется при комнатной температуре и выше, но при низких температурах электропроводность быстро увеличивается с понижением температуры, и отношение начинает падать значительно ниже значения, предсказанного уравнением 4.2.2, приближаясь к нулю при 0 К.
Читатель может быть знаком со следующими терминами в области электричества
Электропроводность σ
Электропроводность G
Удельное сопротивление ρ
Сопротивление R
Они связаны соотношением G = 1/ R , σ = 1 / ρ, R = ρ l / A , G = σ A / l ,
, где l и A – длина и площадь поперечного сечения проводника.Читатель, вероятно, также знает, что сопротивления складываются последовательно, а проводимости складываются параллельно. Мы можем определить некоторые аналогичные величины, относящиеся к тепловому потоку. Таким образом, удельное сопротивление обратно пропорционально проводимости, сопротивление составляет л / А, в раз больше удельного сопротивления, проводимость составляет А / л, в раз больше проводимости, и так далее. Эти концепции могут пригодиться в следующем жанре задач, любимых экзаменаторами.
Помещение имеет стены площадью A 1 , толщина d 1 , теплопроводность K 1 , дверь площадью A 2 , толщина d 2 , теплопроводность K 2 , а площадь окна A 3 , толщина d 3 , теплопроводность K 3 , температура внутри T 1 и температура на улице Т 2 .Какова скорость потери тепла из помещения?
У нас есть три параллельных проводимости: \ (\ frac {K_1 A_1} {d_1}, ~ \ frac {K_2 A_2} {d_2}, \) и \ (\ frac {K_3 A_3} {d_3} \), и итак у нас
\ [\ frac {dQ} {dt} = \ left (\ frac {K_1 A_1} {d_1} + \ frac {K_2 A_2} {d_2} + \ frac {K_3 A_3} {d_3} \ right) (T_2 – Т_1). \]
Конечно, проблема не должна быть именно такой. Возможно, вам задали показатель теплопотерь и попросили найти площадь окна. Но вы поняли общую идею и, вероятно, сможете сами придумать несколько примеров.Скорость теплового потока аналогична току, а разница температур подобна ЭДС батареи.
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Почему важна теплопроводность
01-мар-2016Повышенная теплопроводность обеспечивает более высокую скорость теплопередачи в материале с фазовым переходом, сокращая время, необходимое для полной зарядки или разрядки PCM.
Аймара Олбери, доктор философии
Теплопроводность – это внутреннее свойство материала, которое выражает его способность проводить тепло. Его часто обозначают как κ, k или λ. Теплопроводность измеряется в ваттах на метр-кельвин (Вт / (м · К)) и, следовательно, является измерением скорости теплового потока через материал заданной толщины на площади поверхности, перпендикулярной источнику, в результате температуры градиент (рисунок 1).Для измерения теплопроводности используются два метода: установившийся и переходный. Для стационарных методов теплопроводность определяется, когда образец достигает температурного равновесия, и генерируется постоянный сигнал. Переходные (нестационарные) методы позволяют измерять теплопроводность во время нагрева образца.
Материалы с фазовым переходом (PCM) накапливают и выделяют энергию при переходе между твердым и жидким состояниями. Эта энергия находится в форме скрытого тепла.Тепловая энергия должна течь либо в PCM, либо из него, чтобы произошел фазовый переход. Следовательно, время, необходимое для полной зарядки или разрядки ПКМ, напрямую зависит от его теплопроводности. Помимо увеличения теплопроводности ПКМ, есть несколько способов увеличить скорость плавления и замерзания ПКМ. К ним относятся увеличение турбулентности теплоносителя, увеличение площади поверхности, с которой соприкасается теплоноситель, и увеличение температурного градиента (ΔT) между PCM и теплоносителем.
Теплопроводность варьируется в зависимости от природы материала. Металлы, которые в основном используют электроны для передачи тепла, обычно имеют более высокие значения теплопроводности. Неметаллы, использующие фононы для теплопередачи, имеют более низкие. Органические ПКМ – это неметаллические соединения, которые обладают очень низкими значениями теплопроводности. Это свойство представляет проблему, когда PCM на биологической основе используются в приложениях, требующих быстрой зарядки и разрядки.
Были исследованы теплопроводящие добавки с целью улучшить общую теплопроводность таких ПКМ.Такие добавки, как расширенный графит, алюминий, медь и нитрид алюминия, могут увеличить общую чистую теплопроводность PCM и обеспечить более высокую скорость передачи тепла. Это может сократить время, необходимое для полной зарядки или разрядки PCM.
Другой подход, который может быть использован для минимизации неблагоприятного воздействия теплопроводности, заключается в использовании вариантов локализации, которые увеличивают площадь поверхности и сокращают расстояние от внешнего источника тепла до центра ПКМ.Увеличение площади поверхности, к которой может быть приложена тепловая нагрузка, и уменьшение расстояния, которое должно пройти тепло, увеличивают вероятность того, что PCM подвергнется полной зарядке или разрядке за более короткий период времени.
Увеличение турбулентности теплоносителя увеличивает скорость теплопередачи между жидкостью и PCM, тем самым улучшая скорость плавления и замерзания. Дополнительная турбулентность нарушает изолирующее покрытие, которое образуется между контейнером из ПКМ и теплоносителем в результате ламинарного потока.В некоторых случаях увеличение турбулентности теплоносителя невозможно.
Температурный градиент также играет важную роль в скорости плавления и замерзания ПКМ. Чем больше ΔT, тем выше скорость теплопередачи между PCM и теплоносителем, что заставляет PCM плавиться или замерзать быстрее. Однако, когда ΔT мала, скорость теплопередачи значительно снижается, что замедляет процесс плавления и замерзания. Однако в большинстве приложений PCM нельзя изменить температурный градиент между PCM и теплопередающим материалом для повышения скорости плавления и замерзания.
Почему важна теплопроводность (306 КБ)
Об авторе
Доктор Аймара Олбери присоединилась к Entropy Solutions в 2013 году, получив докторскую степень. по синтетической органической химии в Университете Алабамы. В 2007 году она получила степень бакалавра химии в Алабаме.
Теплопроводники и изоляторы | Классификация вещества
2.7 Теплопроводники и изоляторы (ESAAI)
A теплопроводник – это материал, который позволяет энергии в форме тепла передаваться внутри материала без какого-либо движения самого материала.Легкий способ понять эту концепцию – это простая демонстрация.
Теплопроводность
Цель
Для демонстрации способности различных веществ проводить тепло.
Аппарат
Вам понадобится:
Метод
Залейте две чашки кипятком примерно наполовину.
Поместите металлическую ложку в одну чашку, а пластиковую – в другую.
Обратите внимание, какая ложка нагревается быстрее
Будьте осторожны при работе с кипящей водой и прикосновении к ложкам, так как вы можете легко обжечься.
Результаты
Металлическая ложка нагревается быстрее, чем пластиковая. Другими словами, металл хорошо проводит тепло, а пластик – нет.
Заключение
Металл является хорошим проводником тепла, а пластик – плохим проводником тепла.
Изолятор – это материал, который не позволяет передавать электричество или энергию. Материалы с плохой теплопроводностью также можно охарактеризовать как хорошие теплоизоляторы.
Зданиям с хорошей изоляцией требуется меньше энергии для обогрева, чем зданиям без теплоизоляции. Два строительных материала, которые все чаще используются во всем мире, – это минеральная вата и полистирол . Минеральная вата является хорошим изолятором, поскольку она удерживает воздух в матрице ваты, чтобы не терять тепло.Поскольку воздух является плохим проводником и хорошим изолятором, это помогает удерживать энергию внутри здания. Полистирол также является хорошим изолятором и может сохранять прохладу в прохладном состоянии, а горячее – горячим. У него есть дополнительное преимущество, заключающееся в устойчивости к влаге, плесени и плесени.
Подробнее о теплопроводности
Посмотрите на приведенную ниже таблицу, в которой показана теплопроводность ряда различных материалов, и затем ответьте на следующие вопросы. Чем выше число во втором столбце, тем лучше материал проводит тепло (т.е.{-1} $} \))
Серебро
\ (\ text {429} \)
Нержавеющая сталь
\ (\ text {16} \ )
Стандартное стекло
\ (\ text {1,05} \)
Бетон
\ (\ text {0,9} \) – \ (\ текст {2} \)
Красный кирпич
\ (\ text {0,69} \)
Вода
\ (\ text {0,58} \ )
Полиэтилен (пластик)
\ (\ text {0,42} \) – \ (\ text {0,51} \)
Дерево
\ (\ text {0,04} \) – \ (\ text {0,12} \)
Полистирол
\ (\ text {0,03} \)
Воздух
\ (\ text {0,0 24} \)
Используйте эту информацию, чтобы ответить на следующие вопросы:
Назовите два материала с хорошей теплопроводностью.
Назовите два материала, которые являются хорошими изоляторами.
Объясните, почему:
Красный кирпич – лучший выбор, чем бетон, для строительства домов, требующих меньшего внутреннего обогрева.
Из нержавеющей стали можно делать кастрюли
Что такое теплопроводность?
Диаграмма, показывающая передачу тепловой энергии посредством теплопроводности.Кредит: БезграничныйТепло – интересный вид энергии. Он не только поддерживает жизнь, делает нас комфортными и помогает готовить пищу, но и понимание его свойств является ключом ко многим областям научных исследований. Например, знание того, как передается тепло и степень, в которой различные материалы могут обмениваться тепловой энергией, управляет всем: от обогревателей здания и понимания сезонных изменений до отправки кораблей в космос.
Тепло может передаваться только тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.Из них кондукция, пожалуй, самая распространенная и регулярно встречается в природе. Короче говоря, это передача тепла посредством физического контакта. Это происходит, когда вы нажимаете рукой на оконное стекло, когда вы ставите горшок с водой на активный элемент и когда вы кладете утюг в огонь.
Этот перенос происходит на молекулярном уровне – от одного тела к другому – когда тепловая энергия поглощается поверхностью и заставляет молекулы этой поверхности двигаться быстрее. В процессе они натыкаются на своих соседей и передают им энергию – процесс, который продолжается до тех пор, пока добавляется тепло.
Процесс теплопроводности зависит от четырех основных факторов: градиента температуры, поперечного сечения материалов, длины пути и свойств этих материалов.
Температурный градиент – это физическая величина, которая описывает, в каком направлении и с какой скоростью изменяется температура в определенном месте. Температура всегда течет от самого горячего источника к самому холодному, потому что холод – это не что иное, как отсутствие тепловой энергии. Этот переход между телами продолжается до тех пор, пока разница температур не исчезнет и не наступит состояние, известное как тепловое равновесие.
Поперечное сечение и длина пути также являются важными факторами. Чем больше размер материала, участвующего в переносе, тем больше тепла необходимо для его нагрева. Кроме того, чем больше площадь поверхности подвергается воздействию открытого воздуха, тем выше вероятность потери тепла. Поэтому более короткие объекты с меньшим поперечным сечением – лучший способ минимизировать потери тепловой энергии.
Теплопроводность происходит через любой материал, представленный здесь прямоугольным стержнем. Скорость переноса частично зависит от толщины материала (представ.пользователя A). Кредит: БезграничныйИ последнее, но не менее важное, это физические свойства используемых материалов. По сути, когда дело доходит до теплопроводности, не все вещества одинаковы. Металлы и камень считаются хорошими проводниками, поскольку они могут быстро передавать тепло, тогда как такие материалы, как дерево, бумага, воздух и ткань, являются плохими проводниками тепла.
Эти проводящие свойства оцениваются на основе «коэффициента», который измеряется относительно серебра.В этом отношении серебро имеет коэффициент теплопроводности 100, тогда как другие материалы имеют более низкий рейтинг. К ним относятся медь (92), железо (11), вода (0,12) и дерево (0,03). На противоположном конце спектра находится идеальный вакуум, который не может проводить тепло, и поэтому оценивается как нулевой.
Материалы, плохо проводящие тепло, называются изоляторами. Воздух с коэффициентом проводимости 0,006 является исключительным изолятором, поскольку он может удерживаться в замкнутом пространстве.Вот почему в искусственных изоляторах используются воздушные отсеки, такие как окна с двойным остеклением, которые используются для сокращения счетов за отопление. По сути, они действуют как буферы от потерь тепла.
Перо, мех и натуральные волокна являются примерами натуральных изоляторов. Эти материалы позволяют птицам, млекопитающим и людям оставаться в тепле. Морские выдры, например, живут в океанических водах, которые часто очень холодны, а их роскошный густой мех сохраняет им тепло. Другие морские млекопитающие, такие как морские львы, киты и пингвины, полагаются на толстый слой жира (он же.жир) – очень плохой проводник – чтобы предотвратить потерю тепла через кожу.
Та же самая логика применяется к изоляции домов, зданий и даже космических кораблей. В этих случаях методы включают либо воздушные карманы между стенами, стекловолокно (которое задерживает воздух) или пену высокой плотности. Космические аппараты представляют собой особый случай и используют изоляцию в виде пенопласта, армированного углеродного композитного материала и плиток из кварцевого волокна. Все они являются плохими проводниками тепла и, следовательно, предотвращают потерю тепла в космосе, а также предотвращают попадание экстремальных температур, вызванных атмосферным входом, в кабину экипажа.
Электропроводность, как показано при нагревании металлического стержня пламенем. Кредит: Высшее образование Томсона.Законы теплопроводности очень похожи на закон Ома, регулирующий электрическую проводимость. В этом случае хороший проводник – это материал, который позволяет электрическому току (то есть электронам) проходить через него без особых проблем. Электрический изолятор, напротив, представляет собой любой материал, внутренние электрические заряды которого не текут свободно, и поэтому очень трудно проводить электрический ток под действием электрического поля.
В большинстве случаев материалы, которые плохо проводят тепло, также плохо проводят электричество. Например, медь хорошо проводит тепло и электричество, поэтому медные провода так широко используются в производстве электроники. Золото и серебро еще лучше, и там, где цена не является проблемой, эти материалы также используются при строительстве электрических цепей.
И когда кто-то хочет “заземлить” заряд (т.е. нейтрализовать его), они отправляют его через физическое соединение с Землей, где теряется заряд. Это обычное дело для электрических цепей, в которых присутствует незащищенный металл, гарантирующий, что люди, случайно вступившие в контакт, не будут поражены электрическим током.
Это вид носовой части космического корабля “Дискавери”, построенного из жаропрочных углеродных композитов. Предоставлено: НАСА.Изоляционные материалы, такие как резина на подошвах обуви, используются для защиты людей, работающих с чувствительными материалами или рядом с электрическими источниками, от электрических зарядов.Другие изоляционные материалы, такие как стекло, полимеры или фарфор, обычно используются в линиях электропередач и высоковольтных передатчиках мощности, чтобы обеспечить передачу энергии в цепи (и ничего больше!)
Короче говоря, проводимость сводится к передаче тепла или передачи электрического заряда. И то, и другое происходит в результате способности вещества позволять молекулам передавать энергию через них.
Разработан теплопроводящий пластик
Ссылка : Что такое теплопроводность? (2014, 9 декабря) получено 18 апреля 2021 г. с https: // физ.org / news / 2014-12-what-is-heat-constraction.html
Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.
Классных ресурсов | Драматическая демонстрация теплопроводности и удельной теплоемкости
Резюме
В этой демонстрации студенты увидят высокую теплопроводность и низкую теплоемкость металлической меди.
Grade Level
High School
NGSS Alignment
Эта демонстрация поможет подготовить ваших учеников к выполнению ожиданий по следующим стандартам:
- HS-PS3-1: Создайте вычислительную модель для расчета изменения в энергии одного компонента в системе, когда известно изменение энергии другого компонента (ов) и потоки энергии в систему и из нее.
- Научные и инженерные практики :
- Построение объяснений и разработка решений
- Принятие аргументов на основе доказательств
Цели
К концу этой демонстрации учащиеся должны быть в состоянии понять разницу между
- теплопроводность и удельная теплоемкость
Темы по химии
Эта демонстрация помогает учащимся понять
- Удельная теплоемкость
- Теплопроводность
- Свойства вещества
- Передача энергии
Время
Преподаватель Подготовка: 10 минут
Урок: 20 минут
Материалы
- 20 г спиральной медной проволоки
- Стакан 400 или 600 мл
- Водопроводная вода
- Конфорка
- Термометр или датчик температуры
- Ключи
Безопасность
- Студенты должны носить соответствующую защитную одежду во время демонстраций химии.Требуются защитные очки и лабораторный фартук.
- Соблюдайте осторожность при использовании источника тепла. Горячие плиты следует выключить и отсоединить от сети, как только они больше не нужны.
- Если при удалении из кипящей воды на медном проводе останутся капли воды, вода пригорит !!
- Не позволяйте учащимся проводить этот эксперимент.
Заметки для учителя
- Видео демонстрации можно найти в окне загрузки вверху страницы.
Теплопроводность – Энергия и нагрев – AQA – Объединенная научная редакция GCSE – AQA Trilogy
Сравнение проводимостей
Проводимость материалов можно сравнивать, исследуя время, необходимое для передачи энергии через них. Вентилятор из стержней из разных материалов может быть нагрет с одного конца одним и тем же пламенем. Какой стержень на другом конце нагревается первым, является лучшим проводником. Считается, что материал, который нагревается быстрее всего, обладает высокой теплопроводностью.
Теплопроводность – это показатель того, насколько хорошо материал проводит энергию при нагревании.
Некоторые типичные значения электропроводности:
| Материал | Теплопроводность (Вт на метр на градус Цельсия (Вт / м / ° C)) |
|---|---|
| Медь | 385,0 | 0,17 |
| Кирпич | 0,15 |
| Воздух | 0.024 |
Это означает, что 385 джоулей (Дж) энергии будет протекать в секунду через кубический блок меди (1 м × 1 м × 1 м), когда разница температур между его сторонами составляет 1 ° C.
Изоляция домов
Пытаясь сохранить тепло в доме, нужно выбирать между материалами с плохой проводимостью, такими как кирпич, дерево, пластик и стекло. Дом, построенный из проводящих материалов, таких как медь, будет очень холодным для жизни, поскольку энергия может легко покидать дом.
- Вопрос
Ссылаясь на приведенную выше таблицу проводимости, почему лучше иметь окно из двух слоев стекла со слоем воздуха, заключенного между ними?