1. Определение за топлопренос чрез проводимост
Ако седнете на дървен стол, повърхността му се затопля. И обратно, ако седнете на стол, изработен от пластмаса или метал, повърхността на металния или пластмасов стол не се усеща топла след сядане. Защо повърхността на дървения стол се нагрява, а повърхността на металния стол не се нагрява? Защо спането на студен под без матрак може да причини болка? Носили ли сте някога яке против студ? Защо повечето якета против студ са изработени от вълна? Все още има много неща, които могат да бъдат разгледани и поставени под въпрос, свързани с темата за топлопреноса чрез проводимост.
Когато една част от обект с висока температура е в контакт с обект с ниска температура, енергията се премества от обект с висока температура към част от обекта с ниска температура. Добавянето на енергия кара атомите и молекулите да се движат по-бързо. Когато се движи, молекулата има кинетична енергия (KE = 1/2 mv 2 ). Молекулите, които се движат по-бързо (с по-голяма кинетична енергия), се удрят в молекулите до тях. Молекулата се удря в друга молекула до нея. И така нататък. Така молекулите се сблъскват една с друга, докато пренасят енергия. Преносът на топлина, който се осъществява чрез сблъсъци между молекулите на обекта, се нарича топлопренос чрез проводимост.
2. Уравнението на топлопреноса чрез проводимост
Обектът, разположен отляво, има по-висока температура (T1), докато обектът, разположен отдясно, има по-ниска температура (T2). Поради температурната разлика (T1 - T2), топлината се премества от обект с висока температура към обект с ниска температура (посоката на топлинния поток е надясно). Обектът, през който преминава топлината, има площ на напречното сечение (A) и дължина (l).
Въз основа на резултатите от експеримента, топлината, която се движи през определен интервал от време (Q/t), е право пропорционална на температурната разлика (T1 – T2 ) ,
площта на напречното сечение (A), естеството на обекта (k = топлопроводимост) и обратно пропорционална на дължината на обекта. Формулата за топлопренос чрез проводимост:
Описание: Q/t = скорост на топлопреминаване, k = топлопроводимост, A = площ на напречното сечение, T1 = висока температура, T2 = ниска температура, l = дължина на обекта.
3. Коефициент на топлопроводимост (k)
Защо повечето съдове за готвене са изработени от алуминий? Ако лявата ви ръка държи ютията, а дясната - стъклото, тогава желязото и стъклото се докосват до огъня. Лявата или дясната ръка се усещат по-бързо? Тези въпроси и може би други въпроси, които ще си зададете, са свързани с топлопроводимостта на предметите. Топлопроводимостта на даден предмет е способността му да пренася топлина през него. Предметите, които имат голяма топлопроводимост (k), са добри топлопроводници (добри топлопроводници). Обратно, предметите, които имат малка топлопроводимост, са лоши топлопроводници (лоши топлопроводници).
4. Приложение на топлопреноса чрез проводимост
Защо плочките се усещат по-хладни от килима? Плочките имат по-голяма топлопроводимост от килимите. Следователно, плочките са добър топлопроводник, докато килимът е лош. Когато ходим по килима, топлината се насочва от краката към килима. Това се случва, защото телесната ни температура е по-висока от температурата на килима. Килимът е лош топлопроводник, така че топлината, която се насочва от краката ни, се натрупва върху повърхността на килима, така че килимът се затопля. Когато ходим по плочки или керамика, топлината се насочва от краката към плочките или керамиката. Тъй като плочките са добър топлопроводник, топлината не се задържа върху повърхността на плочките. Топлината тече плавно, така че краката ни са студени.
Спането на пода на къщата без пиедестал може да причини болка. Защо? Това се дължи на количеството топлина, което се пренася от тялото към пода. Топлината е енергията, която се движи. Когато тялото ви губи много топлина, енергията в него намалява. Ако ви липсва енергия, можете да се разболеете!
Какви са функциите на прозорците и вратите? Защо вратите и прозорците трябва да са дървени? През нощта температурата извън къщата е по-ниска от температурата на въздуха вътре в къщата. Тази разлика в температурата на въздуха кара топлината да се премества от вътрешността на къщата към външната ѝ страна. Затова обикновено през нощта затваряме врати или прозорци. Въздухът, задържан от вътрешната страна на прозореца или вратата, служи като добър изолатор. Колкото по-малка е топлопроводимостта на даден обект, толкова по-трудно е пренасянето на топлина чрез проводимост през него.
В допълнение към поддържането на статута ни на цивилизовани и нормални човешки същества, облеклото също така функционира, за да поддържа стабилна телесната ни температура. Дрехите, които използваме, обикновено са съобразени с температурата на въздуха. Когато температурата на въздуха е достатъчно ниска, дрехите, които използваме, са по-дебели. Дебелите одеяла или дрехи (якета и др.) не позволяват на въздуха да се движи. Въздухът се задържа между кожата и якето или одеялото. Тъй като има температурна разлика между тялото ни и задържания въздух, топлината се премества от тялото към въздуха. Добавянето на топлина от тялото води до повишаване на температурата на задържания въздух (въздухът става по-топъл). Стойността на топлопроводимостта на въздуха е минимална. Следователно, топлината не може да излезе от тялото. Телесната ни температура също се поддържа. Ако не използваме яке, когато въздухът е достатъчно студен, топлината излиза от тялото ни. Колкото повече топлина излиза от тялото, толкова повече енергия губи тялото!
