1. Šilumos perdavimo laidumu apibrėžimas
Jei sėdite medinėje kėdėje, jos paviršius įšyla. Ir atvirkščiai, jei sėdite plastikinėje ar metalinėje kėdėje, metalinės ar plastikinės kėdės paviršius po atsisėdimo nejaučiamas šiltas. Kodėl medinės kėdės paviršius įkaista, o metalinės – ne? Kodėl miegojimas ant šaltų grindų be čiužinio gali sukelti skausmą? Ar kada nors dėvėjote striukę nuo šalčio? Kodėl dauguma striukių nuo šalčio yra pagamintos iš vilnos? Vis dar yra daug dalykų, į kuriuos galima atsižvelgti ir užduoti klausimus, susijusius su šilumos perdavimu laidumu.
Kai viena aukštos temperatūros objekto dalis liečiasi su žemos temperatūros objektu, energija pereina iš aukštos temperatūros objekto į žemos temperatūros objekto dalį. Energijos pridėjimas verčia atomus ir molekules judėti greičiau. Judėdama molekulė turi kinetinę energiją (KE = 1/2 mv 2 ). Greičiau judančios molekulės (didesnė kinetinė energija) daužo šalia esančias molekules. Molekulė atsitrenkia į kitą šalia esančią molekulę. Ir taip toliau. Taigi, molekulės susiduria viena su kita, judėdamos energija. Šilumos perdavimas, vykstantis dėl objekto molekulių susidūrimų, vadinamas šilumos perdavimu laidumu.
2. Šilumos perdavimo laidumu lygtis
Kairėje pusėje esantis objektas turi aukštesnę temperatūrą (T1), o dešinėje esantis objektas turi žemesnę temperatūrą (T2). Dėl temperatūros skirtumo (T1 - T2), šiluma juda iš aukštos temperatūros objekto į žemos temperatūros objektą (šilumos srauto kryptis į dešinę). Objektas, pro kurį praeina šiluma, turi skerspjūvio plotą (A) ir ilgį (l).
Remiantis eksperimento rezultatais, per tam tikrą laiko intervalą (Q/t) judanti šiluma yra tiesiogiai proporcinga temperatūrų skirtumui (T1 – T2 ) ,
skerspjūvio plotas (A), objekto pobūdis (k = šilumos laidumas) ir atvirkščiai proporcingas objekto ilgiui. Šilumos perdavimo laidumu formulė:
Aprašymas: Q/t = šilumos perdavimo greitis, k = šilumos laidumas, A = skerspjūvio plotas, T1 = aukšta temperatūra, T2 = žema temperatūra, l = objekto ilgis.
3. Šilumos laidumas (k)
Kodėl dauguma virtuvės reikmenų gaminami iš aliuminio? Jei kaire ranka laikote lygintuvą, dešine – stiklą, tada geležis ir stiklas liečiasi su ugnimi. Kairė ar dešinė ranka jaučiasi greičiau? Šie ir galbūt kiti klausimai, kuriuos užduosite, yra susiję su objektų šilumos laidumu. Objekto šilumos laidumas yra objekto gebėjimas perduoti šilumą per objektą. Objektai, turintys didelį šilumos laidumą (k), yra geri šilumos laidininkai (geri šilumos laidininkai). Ir atvirkščiai, objektai, turintys mažą šilumos laidumą, yra blogi šilumos laidininkai (blogi šilumos laidininkai).
4. Šilumos perdavimo laidumo būdu taikymas
Kodėl plytelės atrodo vėsesnės nei kilimas? Plytelės pasižymi didesniu šilumos laidumu nei kilimai. Todėl plytelės yra geros šilumos laidininkės, o kilimas – blogos. Kai vaikštome kilimu, šiluma teka nuo pėdų link kilimo. Taip atsitinka todėl, kad mūsų kūno temperatūra yra aukštesnė nei kilimo temperatūra. Kilimas yra blogas šilumos laidininkas, todėl nuo mūsų pėdų sklindanti šiluma kaupiasi kilimo paviršiuje, todėl kilimas tampa šiltesnis. Kai vaikštome plytelėmis ar keramika, šiluma teka nuo pėdų link plytelių ar keramikos. Kadangi plytelės yra geros šilumos laidininkės, šiluma neužstringa plytelių paviršiuje. Šiluma teka sklandžiai, todėl mūsų pėdos jaučiasi šaltos.
Miegas ant namo grindų be pjedestalo gali sukelti skausmą. Kodėl? Taip yra dėl šilumos kiekio, kuris pereina iš kūno į grindis. Šiluma yra energija, kuri juda. Kai jūsų kūnas praranda daug šilumos, jame sumažėja energijos. Jei trūksta energijos, galite susirgti!
Kokios yra langų ir durų funkcijos? Kodėl durys ir langai turėtų būti mediniai? Naktį temperatūra namo išorėje yra žemesnė nei oro temperatūra namo viduje. Dėl šio oro temperatūros skirtumo šiluma pereina iš namo vidaus į išorę. Todėl paprastai naktį uždarome duris ar langus. Oras, patekęs į lango ar durų vidų, yra geras izoliatorius. Kuo mažesnis objekto šilumos laidumas, tuo sunkiau perduoti šilumą laidumo būdu per objektą.
Be to, kad drabužiai padeda mums išlikti civilizuotiems ir normaliems žmonėms, jie taip pat padeda palaikyti stabilią kūno temperatūrą. Mūsų drabužiai paprastai prisitaiko prie oro temperatūros. Kai oro temperatūra pakankamai žema, dėvime storesnius drabužius. Storos antklodės ar drabužiai (striukės ir kt.) neleidžia orui judėti. Oras įstringa tarp odos ir striukės ar antklodės. Kadangi tarp mūsų kūno ir įstrigusio oro yra temperatūrų skirtumas, šiluma iš kūno pereina į orą. Dėl šilumos pridėjimo iš kūno padidėja įstrigusio oro temperatūra (oras tampa šiltesnis). Oro šilumos laidumo vertė yra minimali. Todėl šiluma negali išeiti iš kūno. Mūsų kūno temperatūra taip pat palaikoma. Jei nedėvime striukės, kai oras pakankamai šaltas, iš mūsų kūno išeina šiluma. Kuo daugiau šilumos išeina iš kūno, tuo kūnas praranda daug energijos!
