Ако седите на дрвен стол, површината на дрвениот стол станува топла. Обратно, ако седите на стол направен од пластика или метал, површината на металниот или пластичниот стол не се чувствува топла откако ќе седнете на него. Зошто површината на дрвениот стол е топла, додека површината на металниот стол не е? Зошто спиењето на ладен под без душек може да предизвика болка? Дали некогаш сте носеле ладна јакна? Зошто повеќето ладни јакни се направени од волна? Сè уште има многу работи за размислување и прашања поврзани со темата за пренос на топлина преку спроводливост.
Подгответе свеќа и парче тенка жица. Држете го едниот крај од жицата и допрете го другиот крај од жицата до пламенот на свеќата. Почекајте неколку моменти додека раката не ви стане жешка. Зошто раката ви станува жешка? Кога едниот крај од жицата ќе го допре пламенот на свеќата, топлината се движи од пламенот на свеќата (висока температура) до другиот крај на жицата (ниска температура). Овој пренос на топлина предизвикува зголемување на температурата на крајот од жицата што го допира пламенот. Разликата во температурата помеѓу крајот на жицата што го допира пламенот на свеќата и другиот крај на жицата предизвикува топлината да се движи од крајот на жицата што го допира пламенот до крајот на жицата што ја допира вашата рака. Овој пренос на топлина предизвикува зголемување на температурата на крајот од жицата што е допрен. Потоа топлината се движи кон вашата поладна рака. Како резултат на тоа, вашата рака се чувствува жешка.
Кога дел од објект со висока температура ќе дојде во контакт со објект со ниска температура, топлината се движи од објектот со висока температура кон објектот со ниска температура. Дополнителната енергија предизвикува атомите и молекулите што го сочинуваат објектот да се движат побрзо. Како што се движат, молекулите имаат кинетичка енергија (EK = ½ mv 2 ). Молекулите што се движат побрзо (со поголема кинетичка енергија) се судираат со молекулите до нив. Овие молекули потоа се судираат со други молекули до нив. И така натаму. Значи, молекулите се судираат едни со други, пренесувајќи енергија. Преносот на топлина што се случува преку судири меѓу молекулите што го сочинуваат објектот се нарекува пренос на топлина со спроводливост.
Формулата за пренос на топлина со спроводливост
Објектот лево има повисока температура (T1) додека објектот од десно има пониска температура (T2Поради разликата во температурата (T1 - Т.2), топлината се движи од предмет со висока температура кон предмет со ниска температура (насоката на протокот на топлина е десно). Предметот низ кој поминува топлината има напречен пресек (A) и должина (l).
Врз основа на резултатите од експериментот, топлината пренесена во одреден временски интервал (Q/t) е директно пропорционална на температурната разлика (T 1 – T 2 ), површината на напречниот пресек (A), природата на објектот (k = топлинска спроводливост) и обратно пропорционална на должината на објектот. Формулата за брзината на пренос на топлина преку спроводливост:
Опис: Q/t = брзина на пренос на топлина, k = топлинска спроводливост, A = површина на пресек, T1 = висока температура, T2 = ниска температура, l = должина на објектот.
Примена на пренос на топлина преку спроводливост
Зошто плочките се чувствуваат поладно од тепихот? Плочките имаат поголема топлинска спроводливост од теписите. Затоа, плочките се добри спроводници на топлина, додека теписите се лоши спроводници на топлина. Кога стапнуваме на тепих, топлината тече од нашите стапала кон тепихот. Ова се случува затоа што температурата на нашето тело е повисока од температурата на тепихот. Теписите се лоши спроводници на топлина, затоа топлината што тече од нашите стапала се акумулира на површината на тепихот, правејќи го тепихот потопол. Кога стапнуваме на плочки или керамика, топлината тече од нашите стапала кон плочките или керамиката. Бидејќи плочките се добри спроводници на топлина, топлината не се задржува на површината на плочките. Топлината тече непречено, правејќи нашите стапала да се чувствуваат ладно. Ако вашата куќа е во ладна област, треба да го покриете подот во спалната соба со тепих за да вашето тело не изгуби топлина. Обратно, ако вашата куќа е во топла област, не треба да го покривате подот во спалната соба со тепих затоа што нема да се чувствувате ладно, туку топло 😉
Спиењето на подот без душек може да предизвика болест. Зошто? Тоа е затоа што голема количина на топлина се пренесува од телото на подот. Топлината е енергија во движење. Кога вашето тело губи многу топлина, неговото ниво на енергија се намалува. Ако ви недостасува енергија, можете да се разболите!
Која е функцијата на прозорците и вратите? Зошто вратите и прозорците треба да бидат направени од дрво? Ноќе, температурата на воздухот надвор од куќата е пониска од температурата на воздухот во куќата. Оваа разлика во температурата на воздухот предизвикува топлината да се движи од внатрешноста на куќата кон надвор. Затоа, ноќе обично ги затвораме вратите или прозорците. Освен што имаат за цел да ги одвратат криминалците, една од функциите на прозорците или вратите е да спречат топлината да излегува од куќата. Обично вратите или прозорците се направени од дрво. Топлинската спроводливост на дрвото е доволно ниска за да може да дејствува како топлински изолатор. Друга функција на прозорците или вратите е да го задржуваат воздухот. Воздухот заробен на внатрешната страна на прозорецот или вратата делува како добар изолатор (блокирајќи ја топлината да излегува). Топлинската спроводливост на воздухот е многу ниска. Колку е помала топлинската спроводливост на еден објект, толку е потешко топлината да се пренесе преку спроводливост низ тој објект.
Освен што го одржува нашиот статус како цивилизирани и нормални човечки суштества 🙂, облеката служи и за одржување на стабилна телесна температура. Облеката што ја носиме обично е прилагодена на температурата на воздухот. Кога температурата на воздухот е доста ниска, облеката што ја носиме е подебела. Ќебињата или дебелата облека (јакни итн.) го спречуваат воздухот да се движи непречено. Воздухот е заробен помеѓу кожата и јакната или ќебето. Бидејќи постои температурна разлика помеѓу нашето тело и заробениот воздух, топлината се движи од телото кон воздухот. Дополнителната топлина од телото предизвикува зголемување на температурата на заробениот воздух (воздухот станува потопол). Погледнете ја табелата за топлинска спроводливост погоре. Вредноста на топлинската спроводливост на воздухот е многу мала. Затоа, топлината не може да излезе од телото. Температурата на нашето тело останува стабилна. Ако не носиме јакна кога воздухот е доста ладен, топлината излегува од нашето тело. Колку повеќе топлина излегува од телото, толку повеќе енергија губи телото.
Пример за проблеми
1. Прашање за државен испит A81 бр. 10 за 2011/2012 година
Обрнете внимание на следната изјава!
(1) Проводливост на метали
(2) Температурната разлика помеѓу металните краеви
(3) Должина на метал
(4) Метална маса
Факторите што ја одредуваат брзината на ширење на топлината кај металот се...
А. (1), (2) и (3)
Б. (1) и (4)
C. (2) и (4)
Г. (3) и (4)
Е. (4) само
Дискусија
Врз основа на формулата за брзината на пренос на топлина преку спроводливост, факторите што ја одредуваат брзината на пренос на топлина се спроводливоста на металот (k), температурната разлика помеѓу краевите на металот (T) и должината на металот (l). Масата на металот нема никакво влијание.
Точниот одговор е А.
