1. Определение теплопередачи путем проводимости.
Если вы сядете на деревянный стул, его поверхность нагреется. И наоборот, если вы сядете на стул из пластика или металла, поверхность металлического или пластикового стула не будет казаться теплой после того, как вы на него сядете. Почему поверхность деревянного стула нагревается, а поверхность металлического — нет? Почему сон на холодном полу без матраса может вызывать боль? Вы когда-нибудь носили куртку, защищающую от холода? Почему большинство таких курток делают из шерсти? В отношении теплопередачи путем проводимости остается еще много вопросов и проблем, которые можно рассмотреть.
Когда одна часть высокотемпературного объекта соприкасается с низкотемпературным объектом, энергия передается от высокотемпературного объекта к низкотемпературной части объекта. Сложение энергии приводит к тому, что атомы и молекулы ускоряют движение объекта. При движении молекула обладает кинетической энергией (KE = 1/2 mv²).2Молекулы, движущиеся быстрее (обладающие большей кинетической энергией), сталкиваются с соседними молекулами. Молекула ударяет другую молекулу рядом с собой. И так далее. Таким образом, молекулы сталкиваются друг с другом, передавая энергию. Передача тепла, происходящая в результате столкновений между молекулами объекта, называется теплопередачей путем проводимости.
2. Уравнение теплопередачи путем проводимости
Объект, расположенный слева, имеет более высокую температуру (Т).1) в то время как объект, расположенный справа, имеет более низкую температуру (Т).2Из-за разницы температур (Т).1 – T2Тепло передается от объекта с высокой температурой к объекту с низкой температурой (направление теплового потока вправо). Объект, через который проходит тепло, имеет площадь поперечного сечения (A) и длину (l).
На основании результатов эксперимента установлено, что тепло, передаваемое за определенный интервал времени (Q/t), прямо пропорционально разности температур (T).1 - Т2),
Площадь поперечного сечения (A) зависит от природы объекта (k = теплопроводность) и обратно пропорциональна длине объекта. Формула для теплопередачи путем проводимости:
Описание: Q/t = скорость теплопередачи, k = теплопроводность, A = площадь поперечного сечения, T1 = высокая температура, Т2 = низкая температура, l = длина объекта.
3. Теплопроводность (k)
Почему большинство кухонной утвари изготавливается из алюминия? Если вы держите железо в левой руке, а стекло в правой, то железо и стекло соприкасаются с огнем. Левая или правая рука быстрее реагирует? Эти и, возможно, другие вопросы, которые вы зададите, связаны с теплопроводностью предметов. Теплопроводность предмета — это способность предмета передавать тепло через себя. Предметы с высокой теплопроводностью (k) являются хорошими проводниками тепла (хорошими теплопроводниками). И наоборот, предметы с низкой теплопроводностью являются плохими проводниками тепла (плохими теплопроводниками).
4. Применение теплопередачи путем проводимости.
Почему плитка кажется прохладнее ковра? Плитка обладает большей теплопроводностью, чем ковры. Поэтому плитка хорошо проводит тепло, а ковер — плохо. Когда мы ходим по ковру, тепло передается от ног к ковру. Это происходит потому, что температура нашего тела выше, чем температура ковра. Ковер плохо проводит тепло, поэтому тепло, передаваемое от ног, накапливается на поверхности ковра, из-за чего ковер становится теплее. Когда мы ходим по плитке или керамике, тепло передается от ног к плитке или керамике. Поскольку плитка хорошо проводит тепло, тепло не задерживается на ее поверхности. Тепло передается плавно, поэтому наши ноги кажутся холодными.
Сон на полу дома без подставки может вызывать боль. Почему? Это связано с тем, сколько тепла передается от тела к полу. Тепло — это энергия, которая перемещается. Когда ваше тело теряет много тепла, энергия в вашем организме уменьшается. Если вам не хватает энергии, вы можете заболеть!
Каковы функции окон и дверей? Почему двери и окна должны быть сделаны из дерева? Ночью температура снаружи дома ниже, чем температура воздуха внутри дома. Эта разница температур воздуха приводит к перемещению тепла изнутри дома наружу. Поэтому обычно ночью мы закрываем двери или окна. Воздух, задерживающийся внутри окна или двери, служит хорошим изолятором. Чем меньше теплопроводность объекта, тем сложнее передача тепла путем теплопроводности через этот объект.
Помимо поддержания нашего статуса цивилизованных и нормальных людей, одежда также способствует поддержанию стабильной температуры тела. Обычно мы носим одежду, подобранную в соответствии с температурой воздуха. Когда температура воздуха достаточно низкая, одежда становится толще. Толстые одеяла или одежда (куртки и т. д.) препятствуют циркуляции воздуха. Воздух задерживается между кожей и курткой или одеялом. Поскольку существует разница температур между нашим телом и запертым воздухом, тепло передается от тела к воздуху. Приток тепла от тела приводит к повышению температуры запертого воздуха (воздух становится теплее). Теплопроводность воздуха минимальна. Следовательно, тепло не может выходить из тела. Таким образом, поддерживается и температура тела. Если мы не носим куртку, когда воздух достаточно холодный, тепло уходит из нашего тела. Чем больше тепла уходит из тела, тем больше энергии теряет организм!
