Jeśli usiądziesz na drewnianym krześle, jego powierzchnia stanie się ciepła. Natomiast jeśli usiądziesz na krześle wykonanym z plastiku lub metalu, powierzchnia metalowego lub plastikowego krzesła nie będzie ciepła w dotyku. Dlaczego powierzchnia drewnianego krzesła jest ciepła, a metalowego nie? Dlaczego spanie na zimnej podłodze bez materaca może powodować ból? Czy kiedykolwiek nosiłeś kurtkę chroniącą przed zimnem? Dlaczego większość kurtek chroniących przed zimnem jest wykonana z wełny? Jest jeszcze wiele kwestii do przemyślenia i zapytania w związku z tym tematem. przenoszenie ciepła przez przewodzenie.
Przygotuj świeczkę i kawałek cienkiego drutu. Przytrzymaj jeden koniec drutu i dotknij drugim końcem drutu płomienia świecy. Odczekaj chwilę, aż poczujesz ciepło w dłoni. Dlaczego czujesz ciepło w dłoni? Gdy jeden koniec drutu dotyka płomienia świecy, ciepło przemieszcza się z płomienia świecy (wysoka temperatura) na drugi koniec drutu (niska temperatura). To przenoszenie ciepła powoduje wzrost temperatury końca drutu dotykającego płomienia. Różnica temperatur między końcem drutu dotykającym płomienia świecy a drugim końcem drutu powoduje, że ciepło przemieszcza się z końca drutu dotykającego płomienia do końca drutu dotykanego dłonią. Obecność przenoszenie ciepła Powoduje to wzrost temperatury dotykanego końca przewodu. Ciepło przenosi się następnie na chłodniejszą dłoń, sprawiając, że dłoń staje się ciepła.
Kiedy jedna część obiektu ma suhu kontakt z przedmiotem o niskiej temperaturze, kalor Przemieszczanie się z obiektu o wysokiej temperaturze do obiektu o niskiej temperaturze. Dodatkowa energia powoduje, że atomy i cząsteczki tworzące obiekt poruszają się szybciej. Podczas ruchu cząsteczki mają energię kinetyczną (EK = ½ mV).2). Cząsteczki poruszające się szybciej (z większą energią kinetyczną) zderzają się z cząsteczkami znajdującymi się obok nich. Te cząsteczki następnie zderzają się z innymi cząsteczkami znajdującymi się obok nich. I tak dalej. W ten sposób cząsteczki zderzają się ze sobą, przekazując energię. Przenoszenie ciepła, które następuje poprzez zderzenia między cząsteczkami tworzącymi obiekt, nazywa się przenoszeniem ciepła przez przewodzenie.
Wzór na przenoszenie ciepła przez przewodzenie
Obiekt po lewej ma wyższą temperaturę (T1) podczas gdy obiekt po prawej ma niższą temperaturę (T2) Ze względu na różnicę temperatur (T1 - T2), ciepło przemieszcza się z obiektu o wysokiej temperaturze do obiektu o niskiej temperaturze (kierunek przepływu ciepła jest w prawo). Obiekt, przez który przepływa ciepło, ma pole przekroju poprzecznego (A) i długość (l).
Na podstawie wyników eksperymentu można stwierdzić, że ciepło przekazywane w pewnym przedziale czasu (Q/t) jest wprost proporcjonalne do różnicy temperatur (T1 - T2), pole przekroju poprzecznego (A), właściwości obiektu (k = przewodność cieplna) i jest odwrotnie proporcjonalne do długości obiektu. Wzór na szybkość przewodzenia ciepła:
Opis: Q/t = szybkość wymiany ciepła, k = przewodność cieplna, A = pole przekroju poprzecznego, T1 = wysoka temperatura, T2 = niska temperatura, l = długość obiektu.
Zastosowanie przenoszenia ciepła przez przewodzenie
Dlaczego płytki wydają się chłodniejsze niż dywan? Płytki mają większą przewodność cieplną niż dywany. Dlatego płytki dobrze przewodzą ciepło, a dywany słabo. Kiedy stąpamy po dywanie, ciepło przepływa z naszych stóp do dywanu. Dzieje się tak, ponieważ temperatura naszego ciała jest wyższa niż temperatura dywanu. Dywany słabo przewodzą ciepło, dlatego ciepło płynące z naszych stóp kumuluje się na powierzchni dywanu, sprawiając, że dywan jest cieplejszy. Kiedy stąpamy po płytkach lub ceramice, ciepło przepływa z naszych stóp do płytek lub ceramiki. Ponieważ płytki dobrze przewodzą ciepło, ciepło nie jest zatrzymywane na ich powierzchni. Ciepło przepływa płynnie, więc nasze stopy odczuwają zimno. Jeśli Twój dom znajduje się w zimnej okolicy, powinieneś przykryć podłogę w sypialni dywanem, aby Twoje ciało nie traciło ciepła. I odwrotnie, jeśli Twój dom znajduje się w gorącej okolicy, nie powinieneś przykrywać podłogi w sypialni dywanem, ponieważ nie będziesz odczuwał chłodu, a jedynie ciepło 😉
Spanie na podłodze bez materaca może powodować choroby. Dlaczego? Dzieje się tak, ponieważ duża ilość ciepła jest przenoszona z ciała na podłogę. Ciepło to energia w ruchu. Kiedy ciało traci dużo ciepła, jego poziom energii spada. Brak energii może prowadzić do choroby!
Jaka jest funkcja okien i drzwi? Dlaczego drzwi i okna powinny być wykonane z drewna? W nocy temperatura powietrza na zewnątrz domu jest niższa niż temperatura powietrza w domu. Ta różnica temperatur powietrza powoduje, że ciepło przemieszcza się z wnętrza domu na zewnątrz. Dlatego w nocy zazwyczaj zamykamy drzwi lub okna. Oprócz ochrony przed przestępcami, jedną z funkcji okien lub drzwi jest zapobieganie ucieczce ciepła z domu. Zazwyczaj drzwi lub okna są wykonane z drewna. Przewodność cieplna drewna jest na tyle niska, że może ono działać jako izolator termiczny. Inną funkcją okien lub drzwi jest zatrzymywanie powietrza. Powietrze uwięzione po wewnętrznej stronie okna lub drzwi działa jako dobry izolator (blokując ucieczkę ciepła). Przewodność cieplna powietrza jest bardzo niska. Im niższa przewodność cieplna obiektu, tym trudniej jest przekazywać ciepło przez przewodzenie przez ten obiekt.
Oprócz utrzymywania naszego statusu cywilizowanych i normalnych ludzi 🙂, odzież służy również do utrzymania stabilnej temperatury ciała. Ubrania, które nosimy, są zazwyczaj dostosowane do temperatury powietrza. Gdy temperatura powietrza jest dość niska, ubrania, które nosimy, są grubsze. Koce lub grube ubrania (kurtki itp.) uniemożliwiają swobodny przepływ powietrza. Powietrze jest uwięzione między skórą a kurtką lub kocem. Ponieważ istnieje różnica temperatur między naszym ciałem a uwięzionym powietrzem, ciepło przemieszcza się z ciała do powietrza. Dodatkowe ciepło z ciała powoduje wzrost temperatury uwięzionego powietrza (powietrze staje się cieplejsze). Spójrz na powyższą tabelę przewodnictwa cieplnego. Wartość przewodnictwa cieplnego powietrza jest bardzo mała. Dlatego ciepło nie może uciec z ciała. Temperatura naszego ciała pozostaje stabilna. Jeśli nie nosimy kurtki, gdy powietrze jest dość zimne, ciepło ucieka z naszego ciała. Im więcej ciepła ucieka z ciała, tym więcej energii ciało traci.
Przykłady soal
1. Egzamin Państwowy 2011/2012 Pytanie A81 nr 10
Zwróć uwagę na następujące stwierdzenie!
(1) Przewodność metali
(2) Różnica temperatur między końcami metalu
(3) Długość metalu
(4) Masa metalowa
Czynniki, które określają szybkość rozprzestrzeniania się ciepła w metalu to...
A. (1), (2) i (3)
B. (1) i (4)
C. (2) i (4)
D. (3) i (4)
E. (4) tylko
Pembahasan
Na podstawie wzoru na szybkość przewodzenia ciepła, czynnikami determinującymi szybkość przewodzenia ciepła są przewodność elektryczna metalu (k), różnica temperatur między końcami metalu (T) oraz długość metalu (l). Masa metalu nie ma wpływu.
Prawidłowa odpowiedź to A.
