1. Definición de transferencia de calor por condución
Se te sentas nunha cadeira de madeira, a superficie da cadeira de madeira quéntase. Pola contra, se te sentas nunha cadeira de plástico ou metal, a superficie dunha cadeira de metal ou plástico non se sente quente despois de sentarte. Por que se quenta a superficie da cadeira de madeira, mentres que a superficie da cadeira de metal non? Por que pode causar dor durmir nun chan frío sen colchón? Usaches algunha vez unha chaqueta anticorrío? Por que a maioría das chaquetas anticorrío están feitas de la? Aínda hai moitas cousas que se poden considerar e cuestionar relacionadas co tema da transferencia de calor por condución.
Cando unha parte dun obxecto a alta temperatura está en contacto cun obxecto a baixa temperatura, a enerxía móvese dun obxecto a alta temperatura a unha parte do obxecto a baixa temperatura. A adición de enerxía fai que os átomos e as moléculas fagan que as cousas se movan máis rápido. Ao moverse, a molécula ten enerxía cinética (KE = 1/2 mv² ) . As moléculas que se moven máis rápido (maior enerxía cinética) golpean as moléculas que están ao seu carón. A molécula choca con outra molécula que está ao seu carón. Así sucesivamente. Así, as moléculas chocan entre si mentres moven enerxía. A transferencia de calor que se produce a través de colisións entre as moléculas do obxecto chámase transferencia de calor por condución.
2. A ecuación da transferencia de calor por condución
O obxecto situado á esquerda ten unha temperatura máis alta (T1) mentres que o obxecto situado á dereita ten unha temperatura máis baixa (T2). Debido á diferenza de temperatura (T1 - T2), a calor móvese dun obxecto de alta temperatura a un obxecto de baixa temperatura (a dirección do fluxo de calor cara á dereita). O obxecto polo que pasa a calor ten unha área de sección transversal (A) e unha lonxitude (l).
Segundo os resultados do experimento, a calor que se move durante un certo intervalo de tempo (Q/t) é directamente proporcional á diferenza de temperatura (T1 – T2 ).
área da sección transversal (A), a natureza dun obxecto (k = condutividade térmica) e inversamente proporcional á lonxitude do obxecto. A fórmula para a transferencia de calor por condución:
Descrición: Q/t = taxa de transferencia de calor, k = condutividade térmica, A = área da sección transversal, T1 = alta temperatura, T2 = baixa temperatura, l = lonxitude do obxecto.
3. A condutividade térmica (k)
Por que a maioría dos utensilios de cociña están feitos de aluminio? Se a túa man esquerda sostén o ferro e a dereita o vidro, entón o ferro e o vidro entran en contacto co lume. Sentíndote máis rápido coa man esquerda ou coa dereita? Estas preguntas e quizais outras que fagas están relacionadas coa condutividade térmica dos obxectos. A condutividade térmica dun obxecto é a capacidade dun obxecto para mover a calor a través del. Os obxectos que teñen unha gran condutividade térmica (k) son bos condutores de calor (bos condutores térmicos). Pola contra, os obxectos que teñen unha pequena condutividade térmica son malos condutores de calor (malos condutores térmicos).
4. Aplicación da transferencia de calor por condución
Por que a baldosa se sente máis fría que a alfombra? As baldosas teñen unha maior condutividade térmica que as alfombras. Polo tanto, a baldosa é un bo condutor da calor, mentres que a alfombra é un mal condutor da calor. Cando camiñamos sobre a alfombra, a calor flúe dos pés cara á alfombra. Isto ocorre porque a temperatura do noso corpo é máis alta que a temperatura da alfombra. A alfombra é un mal condutor da calor, polo que a calor que flúe dos nosos pés acumúlase na superficie da alfombra, polo que a alfombra quéntase máis. Cando camiñamos sobre unha baldosa ou cerámica, a calor flúe do pé á baldosa ou cerámica. Debido a que as baldosas son un bo condutor da calor, a calor non se adhire á superficie da baldosa. A calor flúe suavemente, de xeito que os nosos pés se senten fríos.
Durmir no chan da casa sen pedestal pode causar dor. Por que? Isto débese á cantidade de calor que se move do corpo ao chan. A calor é a enerxía que se move. Cando o teu corpo perde moita calor, a enerxía do teu corpo diminúe. Se che falta enerxía, podes enfermar!
Cales son as funcións das fiestras e portas? Por que deberían ser de madeira as portas e fiestras? Pola noite, a temperatura exterior da casa é máis baixa que a temperatura do aire interior. Esta diferenza na temperatura do aire fai que a calor se mova do interior da casa ao exterior. Polo tanto, normalmente pola noite, pechamos portas ou fiestras. O aire atrapado no interior da fiestra ou porta serve como un bo illante. Canto menor sexa a condutividade térmica dun obxecto, máis difícil será a transferencia de calor por condución a través do obxecto.
Ademais de manter o noso status como seres humanos civilizados e normais, a roupa tamén serve para manter estable a temperatura corporal. A roupa que usamos adoita estar axustada á temperatura do aire. Cando a temperatura do aire é o suficientemente baixa, a roupa que usamos é máis grosa. As mantas ou roupa grosa (chaquetas, etc.) impiden que o aire se mova. O aire queda atrapado entre a pel e a chaqueta ou manta. Debido a que hai unha diferenza de temperatura entre o noso corpo e o aire atrapado, a calor móvese do corpo ao aire. A adición de calor do corpo fai que a temperatura do aire atrapado aumente (o aire quéntase). O valor da condutividade térmica do aire é mínimo. Polo tanto, a calor non pode saír do corpo. A temperatura corporal tamén se mantén. Se non usamos unha chaqueta cando o aire está o suficientemente frío, a calor sae do noso corpo. Canta máis calor sae do corpo, o corpo perde moita enerxía!
