1. Definicija prenosa toplote kondukcijom
Ako sjedite na drvenoj stolici, površina drvene stolice se zagrijava. Suprotno tome, ako sjedite na stolici napravljenoj od plastike ili metala, površina metalne ili plastične stolice se ne osjeća toplo nakon sjedenja. Zašto se površina drvene stolice zagrijava, dok se površina metalne stolice ne zagrijava? Zašto spavanje na hladnom podu bez madraca može uzrokovati bol? Jeste li ikada nosili jaknu protiv hladnoće? Zašto je većina jakni protiv hladnoće napravljena od vune? Još uvijek postoji mnogo stvari koje se mogu razmotriti i dovesti u pitanje u vezi s temom prijenosa topline kondukcijom.
Kada je jedan dio objekta visoke temperature u kontaktu s objektom niske temperature, energija se prenosi s objekta visoke temperature na dio objekta niske temperature. Dodavanje energije uzrokuje da se atomi i molekuli brže kreću. Prilikom kretanja, molekula ima kinetičku energiju (KE = 1/2 mv 2 ). Molekule koje se kreću brže (s većom kinetičkom energijom) udaraju o molekule pored sebe. Molekula udara u drugu molekulu pored sebe. I tako dalje. Dakle, molekule se sudaraju jedna s drugom dok prenose energiju. Prijenos topline koji se događa sudarima između molekula objekta naziva se prijenos topline kondukcijom.
2. Jednačina prenosa toplote kondukcijom
Objekt koji se nalazi s lijeve strane ima višu temperaturu (T1) dok objekat koji se nalazi s desne strane ima nižu temperaturu (T2). Zbog temperaturne razlike (T1 - T2), toplota se kreće od objekta visoke temperature ka objektu niske temperature (smjer toplotnog toka je udesno). Objekt koji prolazi toplota ima površinu poprečnog presjeka (A) i dužinu (l).
Na osnovu rezultata eksperimenta, toplota koja se kreće tokom određenog vremenskog intervala (Q/t) je direktno proporcionalna temperaturnoj razlici (T1 – T2 ) ,
površina poprečnog presjeka (A), priroda objekta (k = toplinska provodljivost) i obrnuto proporcionalna dužini objekta. Formula za prijenos topline kondukcijom:
Opis: Q/t = brzina prijenosa topline, k = toplinska provodljivost, A = površina poprečnog presjeka, T1 = visoka temperatura, T2 = niska temperatura, l = dužina objekta.
3. Toplotna provodljivost (k)
Zašto je većina posuđa napravljena od aluminija? Ako lijevom rukom držite peglu, desnom staklo, tada se pegla i staklo dodiruju u vatri. Da li se brže osjeća lijeva ili desna ruka? Ova pitanja, a možda i druga pitanja koja ćete postaviti, odnose se na toplotnu provodljivost predmeta. Toplinska provodljivost predmeta je sposobnost predmeta da prenosi toplotu kroz predmet. Predmeti koji imaju veliku toplotnu provodljivost (k) su dobri provodnici toplote (dobri toplotni provodnici). Obrnuto, predmeti koji imaju malu toplotnu provodljivost su loši provodnici toplote (loši toplotni provodnici).
4. Primjena prijenosa topline kondukcijom
Zašto se pločice osjećaju hladnije od tepiha? Pločice imaju veću toplotnu provodljivost od tepiha. Stoga su pločice dobar provodnik toplote, dok je tepih loš provodnik toplote. Kada hodamo po tepihu, toplota teče od stopala prema tepihu. To se dešava zato što je temperatura našeg tijela viša od temperature tepiha. Tepih je loš provodnik toplote, pa se toplota koja teče od naših stopala akumulira na površini tepiha, pa tepih postaje topliji. Kada hodamo po pločicama ili keramici, toplota teče od stopala do pločica ili keramike. Budući da su pločice dobar provodnik toplote, toplota se ne zadržava na površini pločica. Toplota teče glatko, tako da su nam stopala hladna.
Spavanje na podu kuće bez postolja može uzrokovati bol. Zašto? To je zbog količine toplote koja se prenosi s tijela na pod. Toplota je energija koja se kreće. Kada vaše tijelo gubi mnogo toplote, energija u vašem tijelu se smanjuje. Ako vam nedostaje energije, možete se razboljeti!
Koje su funkcije prozora i vrata? Zašto bi vrata i prozori trebali biti napravljeni od drveta? Noću je temperatura izvan kuće niža od temperature zraka unutar kuće. Ova razlika u temperaturi zraka uzrokuje prelazak topline iz unutrašnjosti kuće prema vanjskom dijelu kuće. Stoga obično noću zatvaramo vrata ili prozore. Zrak zarobljen s unutarnje strane prozora ili vrata služi kao dobar izolator. Što je manja toplinska provodljivost objekta, to je teži prijenos topline provođenjem kroz objekt.
Pored održavanja našeg statusa civilizovanih i normalnih ljudskih bića, odjeća također služi za održavanje stabilne tjelesne temperature. Odjeća koju koristimo obično se prilagođava temperaturi zraka. Kada je temperatura zraka dovoljno niska, odjeća koju koristimo je deblja. Debele deke ili odjeća (jakne itd.) onemogućavaju kretanje zraka. Zrak je zarobljen između kože i jakne ili deke. Budući da postoji temperaturna razlika između našeg tijela i zarobljenog zraka, toplina se prenosi s tijela na zrak. Dodavanje topline iz tijela uzrokuje povećanje temperature zarobljenog zraka (zrak postaje topliji). Vrijednost toplinske provodljivosti zraka je minimalna. Stoga toplina ne može izaći iz tijela. Naša tjelesna temperatura se također održava. Ako ne koristimo jaknu kada je zrak dovoljno hladan, toplina izlazi iz našeg tijela. Što više topline izlazi iz tijela, tijelo gubi mnogo energije!
