1. Ջերմահաղորդման սահմանումը
Եթե նստեք փայտե աթոռի վրա, փայտե աթոռի մակերեսը տաքանում է։ Եվ հակառակը, եթե նստեք պլաստմասե կամ մետաղական աթոռի վրա, նստելուց հետո մետաղական կամ պլաստմասե աթոռի մակերեսը տաք չի զգացվում։ Ինչո՞ւ է փայտե աթոռի մակերեսը տաքանում, մինչդեռ մետաղական աթոռի մակերեսը՝ ոչ։ Ինչո՞ւ կարող է սառը հատակին առանց ներքնակի քնելը ցավ պատճառել։ Դուք երբևէ կրե՞լ եք հակամրսածության բաճկոն։ Ինչո՞ւ են հակամրսածության բաճկոնների մեծ մասը պատրաստված բրդից։ Կան դեռ շատ բաներ, որոնք կարելի է քննարկել և հարցականի տակ դնել ջերմահաղորդականության միջոցով փոխանցման թեմայի հետ կապված։
Երբ բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմնի մի մասը շփվում է ցածր ջերմաստիճան ունեցող մարմնի հետ, էներգիան բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմնից տեղափոխվում է մարմնի ցածր ջերմաստիճան ունեցող մասը։ Էներգիայի ավելացումը ստիպում է ատոմներին և մոլեկուլներին ավելի արագ շարժվել։ Շարժվելիս մոլեկուլն ունի կինետիկ էներգիա (KE = 1/2 մվ² ) ։ Ավելի արագ շարժվող մոլեկուլները (ավելի մեծ կինետիկ էներգիա) հարվածում են իրենց կողքին գտնվող մոլեկուլներին։ Մոլեկուլը հարվածում է իր կողքին գտնվող մեկ այլ մոլեկուլի։ Եվ այսպես շարունակ։ Այսպիսով, մոլեկուլները բախվում են միմյանց՝ էներգիան շարժելիս։ Մարմնի մոլեկուլների միջև բախումների միջոցով տեղի ունեցող ջերմափոխանակումը կոչվում է ջերմահաղորդություն՝ հաղորդականությամբ։
2. Ջերմահաղորդման հավասարումը
Ձախ կողմում գտնվող օբյեկտն ունի ավելի բարձր ջերմաստիճան (T1), մինչդեռ աջ կողմում գտնվող օբյեկտն ունի ավելի ցածր ջերմաստիճան (T2)։ Ջերմաստիճանի տարբերության պատճառով (T1 - T2), ջերմությունը բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմնից տեղափոխվում է ցածր ջերմաստիճան ունեցող մարմնին (ջերմային հոսքի ուղղությունը դեպի աջ): Ջերմության միջով անցնող մարմինը ունի լայնական հատույթի մակերես (A) և երկարություն (l):
Փորձի արդյունքների համաձայն, որոշակի ժամանակահատվածում (Q/t) շարժվող ջերմությունը ուղիղ համեմատական է ջերմաստիճանների տարբերությանը (T 1 – T 2 ),
լայնական հատույթի մակերեսը (A), մարմնի բնույթը (k = ջերմահաղորդականություն) և հակադարձ համեմատական է մարմնի երկարությանը։ Ջերմահաղորդականությամբ ջերմափոխանակման բանաձևը՝
Նկարագրություն՝ Q/t = ջերմափոխանակման արագություն, k = ջերմահաղորդականություն, A = լայնական հատույթի մակերես, T1 = բարձր ջերմաստիճան, T2 = ցածր ջերմաստիճան, l = առարկայի երկարություն։
3. Ջերմահաղորդականությունը (կ)
Ինչո՞ւ են խոհանոցային սպասքի մեծ մասը պատրաստված ալյումինից: Եթե ձեր ձախ ձեռքը բռնում է երկաթը, աջ ձեռքը՝ ապակին, ապա երկաթն ու ապակին դիպչում են կրակին: Ձախ ձեռքը, թե՞ աջ ձեռքը ավելի արագ են զգում: Այս հարցերը և, հնարավոր է, այլ հարցեր, որոնք դուք կտաք, վերաբերում են առարկաների ջերմահաղորդականությանը: Առարկայի ջերմահաղորդականությունը առարկայի ջերմությունը առարկայի միջով փոխանցելու ունակությունն է: Բարձր ջերմահաղորդականություն (k) ունեցող առարկաները լավ ջերմահաղորդիչներ են (լավ ջերմահաղորդիչներ): Եվ հակառակը, փոքր ջերմահաղորդականություն ունեցող առարկաները վատ ջերմահաղորդիչներ են (վատ ջերմահաղորդիչներ):
4. Ջերմափոխանակման կիրառումը ջերմահաղորդականությամբ
Ինչո՞ւ է սալիկն ավելի զով զգացվում, քան գորգը։ Սալիկներն ավելի մեծ ջերմահաղորդականություն ունեն, քան գորգերը։ Հետևաբար, սալիկն լավ ջերմահաղորդիչ է, մինչդեռ գորգը՝ վատ ջերմահաղորդիչ։ Երբ մենք քայլում ենք գորգի վրայով, ջերմությունը ոտքերից հոսում է դեպի գորգը։ Սա տեղի է ունենում, քանի որ մեր մարմնի ջերմաստիճանը ավելի բարձր է, քան գորգի ջերմաստիճանը։ Գորգը վատ ջերմահաղորդիչ է, ուստի մեր ոտքերից հոսող ջերմությունը կուտակվում է գորգի մակերեսին, ուստի գորգն ավելի տաք է դառնում։ Երբ մենք քայլում ենք սալիկի կամ կերամիկայի վրայով, ջերմությունը հոսում է ոտքից դեպի սալիկը կամ կերամիկան։ Քանի որ սալիկները լավ ջերմահաղորդիչներ են, ջերմությունը չի կպչում սալիկի մակերեսին։ Ջերմությունը սահուն է հոսում, այնպես որ մեր ոտքերը սառը են զգացվում։
Տան հատակին առանց պատվանդանի քնելը կարող է ցավ պատճառել։ Ինչո՞ւ։ Սա պայմանավորված է մարմնից հատակին փոխանցվող ջերմության քանակով։ Ջերմությունը շարժվող էներգիան է։ Երբ ձեր մարմինը շատ ջերմություն է կորցնում, ձեր մարմնի էներգիան նվազում է։ Եթե ձեզ էներգիա է պակասում, կարող եք հիվանդանալ։
Ի՞նչ գործառույթներ են կատարում պատուհաններն ու դռները: Ինչո՞ւ պետք է դռներն ու պատուհանները փայտից լինեն: Գիշերը տան դրսի ջերմաստիճանը ցածր է տան ներսում օդի ջերմաստիճանից: Օդի ջերմաստիճանի այս տարբերությունը ստիպում է ջերմությանը տան ներսից տեղափոխվել դեպի դուրս: Հետևաբար, սովորաբար գիշերը մենք փակում ենք դռները կամ պատուհանները: Պատուհանի կամ դռան ներսի մասում կուտակված օդը ծառայում է որպես լավ մեկուսիչ: Որքան փոքր է առարկայի ջերմահաղորդականությունը, այնքան ավելի դժվար է ջերմափոխանակումը առարկայի միջով:
Բացի մեր քաղաքակիրթ և նորմալ մարդկանց կարգավիճակը պահպանելուց, հագուստը նաև ծառայում է մեր մարմնի ջերմաստիճանը կայուն պահելուն։ Մեր օգտագործած հագուստը սովորաբար հարմարեցված է օդի ջերմաստիճանին։ Երբ օդի ջերմաստիճանը բավականին ցածր է, մեր օգտագործած հագուստը ավելի հաստ է։ Հաստ վերմակները կամ հագուստը (բաճկոններ և այլն) թույլ չեն տալիս օդը շարժվել։ Օդը մնում է մաշկի և բաճկոնի կամ վերմակի միջև։ Քանի որ մեր մարմնի և փակված օդի միջև ջերմաստիճանի տարբերություն կա, ջերմությունը մարմնից տեղափոխվում է օդ։ Մարմնից ջերմության ավելացումը հանգեցնում է փակված օդի ջերմաստիճանի բարձրացմանը (օդը դառնում է ավելի տաք)։ Օդի ջերմահաղորդականության արժեքը նվազագույն է։ Հետևաբար, ջերմությունը չի կարող դուրս գալ մարմնից։ Մեր մարմնի ջերմաստիճանը նույնպես պահպանվում է։ Եթե մենք բաճկոն չենք օգտագործում, երբ օդը բավականին ցուրտ է, ջերմությունը դուրս է գալիս մեր մարմնից։ Որքան շատ ջերմություն է դուրս գալիս մարմնից, այնքան մարմինը շատ էներգիա է կորցնում։
