1. Skilgreining á varmaleiðni
Ef þú situr í tréstól hlýnar yfirborðið. Ef þú situr hins vegar í stól úr plasti eða málmi, þá finnst yfirborð málm- eða plaststóls ekki hlýtt eftir að þú hefur setið. Af hverju hitnar yfirborð tréstólsins en málmstóllinn ekki? Af hverju getur það valdið sársauka að sofa á köldu gólfi án dýnu? Hefur þú einhvern tíma notað kuldagalla? Af hverju eru flestir kuldagallar úr ull? Það eru samt margir hlutir sem hægt er að íhuga og spyrja spurninga varðandi varmaleiðni.
Þegar hluti af háhitahluta kemst í snertingu við lághitahluta færist orka frá háhitahluta til lághitahluta hlutarins. Viðbót orku veldur því að atóm og sameindir hreyfast hraðar. Þegar sameindin hreyfist hefur hún hreyfiorku (KE = 1/2 mv 2 ). Sameindirnar sem hreyfast hraðar (meiri hreyfiorka) lenda á sameindunum við hliðina á þeim. Sameindin lendir á annarri sameind við hliðina á henni. Svo framvegis. Þannig rekast sameindir saman á meðan þær flytja orku. Varmaflutningurinn sem á sér stað við árekstra milli sameinda hlutarins kallast varmaleiðni.
2. Jafna varmaflutnings með leiðni
Hluturinn vinstra megin hefur hærra hitastig (T1) en hluturinn sem er staðsettur hægra megin hefur lægra hitastig (T2Vegna hitamismunarins (T1 - T2), færist varmi frá hlut við háan hita til hluta við lágan hita (átt varmaflæðisins er til hægri). Hluturinn sem hitinn fer í gegnum hefur þversniðsflatarmál (A) og lengd (l).
Samkvæmt niðurstöðum tilraunarinnar er varmi sem hreyfist á ákveðnu tímabili (Q/t) í réttu hlutfalli við hitamismuninn (T1 – T2 ).
þversniðsflatarmál (A), eðli hlutar (k = varmaleiðni) og í öfugu hlutfalli við lengd hlutarins. Formúlan fyrir varmaflutning með leiðni:
Lýsing: Q/t = varmaflutningshraði, k = varmaleiðni, A = þversniðsflatarmál, T1 = hátt hitastig, T2 = lágt hitastig, l = lengd hlutar.
3. Varmaleiðni (k)
Hvers vegna eru flest eldhúsáhöld úr áli? Ef vinstri höndin heldur á járninu, sú hægri heldur á glerinu, þá snertast járnið og glerið við eldinn. Finnst vinstri eða hægri hönd hraðar? Þessar spurningar og kannski aðrar spurningar sem þú munt spyrja tengjast varmaleiðni hluta. Varmaleiðni hlutar er hæfni hlutar til að flytja varma í gegnum hann. Hlutir sem hafa mikla varmaleiðni (k) eru góðir varmaleiðarar. Aftur á móti eru hlutir sem hafa litla varmaleiðni slæmir varmaleiðarar.
4. Notkun varmaflutnings með leiðni
Hvers vegna finnst flísar kaldari en teppi? Flísar hafa meiri varmaleiðni en teppi. Þess vegna eru flísar góður varmaleiðari en teppi slæmur. Þegar við göngum á teppinu streymir hiti frá fótunum að teppinu. Þetta gerist vegna þess að líkamshiti okkar er hærri en hitastig teppisins. Teppið er slæmur varmaleiðari, þannig að hitinn sem streymir frá fótunum safnast fyrir á yfirborði teppisins, þannig að teppið verður hlýrra. Þegar við göngum á flísum eða keramikflísum streymir hiti frá fætinum að flísunum eða keramikflísunum. Þar sem flísar eru góðir varmaleiðarar festist hitinn ekki á yfirborði flísanna. Hitinn streymir mjúklega þannig að fæturnir okkar verða kaldir.
Að sofa á gólfinu í húsinu án stalls getur valdið sársauka. Af hverju? Þetta er vegna þess hve mikill hiti flyst frá líkamanum til gólfsins. Hiti er orkan sem flyst. Þegar líkaminn missir mikinn hita minnkar orkan í honum. Ef þú skortir orku geturðu veikst!
Hver eru hlutverk glugga og hurða? Hvers vegna ættu hurðir og gluggar að vera úr tré? Á nóttunni er hitastigið utan hússins lægra en lofthitinn inni í húsinu. Þessi munur á lofthita veldur því að hiti flyst innan úr húsinu út fyrir húsið. Þess vegna lokum við venjulega hurðum eða gluggum á nóttunni. Loftið sem er fast innan í glugganum eða hurðinni þjónar sem góð einangrunarefni. Því minni sem varmaleiðni hlutar er, því erfiðara er að flytja varma með leiðni í gegnum hlutinn.
Auk þess að viðhalda stöðu okkar sem siðmenntaðra og eðlilegra einstaklinga, þá þjóna föt einnig hlutverki þess að halda líkamshita okkar stöðugum. Fötin sem við notum eru yfirleitt aðlöguð að lofthita. Þegar lofthitinn er nógu lágur eru fötin sem við notum þykkari. Þykkar teppi eða föt (jakkar o.s.frv.) gera loftið ófært um að hreyfast. Loftið er fast á milli húðarinnar og jakkans eða teppsins. Vegna þess að það er hitamunur á milli líkama okkar og fasta loftsins, færist hiti frá líkamanum í loftið. Viðbót hita frá líkamanum veldur því að hitastig fasta loftsins eykst (loftið hlýnar). Gildi varmaleiðni loftsins er í lágmarki. Þess vegna kemst hiti ekki út úr líkamanum. Líkamshitastig okkar er einnig viðhaldið. Ef við notum ekki jakka þegar loftið er nógu kalt, þá fer hiti út úr líkama okkar. Því meiri hiti sem kemur út úr líkamanum, því meiri orku tapar líkaminn!
