Тепловая энергия является термином, который мы используем для описания уровня активности молекул в объекте. Повышенная возбужденность, так или иначе, связана с увеличением температуры, в то время как в холодных объектах атомы перемещаются намного медленней. Примеры теплопередачи можно встретить повсюду - в природе, технике и повседневной жизни. Самым большим примером передачи тепла является солнце, которое согревает планету Земля и все, что на ней находится. В повседневной жизни можно встретить массу подобных вариантов, только в гораздо менее глобальном смысле. Итак, какие же примеры теплопередачи можно наблюдать в быту? Вот некоторые из них: Тепловые потоки находятся в постоянном движении. Основными способами их передачи можно назвать конвенцию, излучение и проводимость. Давайте рассмотрим эти понятия более подробно. Возможно, многие не раз замечали, что в одном и том же помещении ощущения от прикосновения с полом могут быть совершенно разные. Приятно и тепло ходить по ковру, но если зайти в ванную комнату босыми ногами, ощутимая прохлада сразу дает чувство бодрости. Только не в том случае, где есть подогрев полов. Так почему же плиточная поверхность мерзнет? Это все из-за теплопроводности. Это один из трех типов передачи тепла. Всякий раз, когда два объекта различных температур находятся в контакте друг с другом, тепловая энергия будет проходить между ними. Примеры теплопередачи в этом случае можно привести следующие: держась за металлическую пластину, другой конец которой будет помещен над пламенем свечи, со временем можно почувствовать жжение и боль, а в момент прикосновения к железной ручке кастрюли с кипящей водой можно получить ожог. Хорошая или плохая проводимость зависит от нескольких факторов: В форме уравнения это выглядит следующим образом: скорость передачи тепла к объекту равна теплопроводности материала, из которого изготовлен объект, умноженной на площадь поверхности в контакте, умноженной на разность температур между двумя объектами и деленной на толщину материала. Все просто. Прямая передача тепла от одного объекта к другому называются проводимостью, а вещества, которые хорошо проводят тепло, называются проводниками. Некоторые материалы и вещества плохо справляются с этой задачей, их называют изоляторами. К ним относят древесину, пластмассу, стекловолокно и даже воздух. Как известно, изоляторы фактически не останавливают поток тепла, а просто его замедляют в той или иной степени. Такой вид теплопередачи, как конвекция, происходит во всех жидкостях и газах. Можно встретить такие примеры теплопередачи в природе и в быту. Когда жидкость нагревается, молекулы в нижней части набирают энергию и начинают двигаться быстрее, что приводит к уменьшению плотности. Теплые молекулы текучей среды начинают двигаться вверх, в то время как охладитель (более плотная жидкость) начинает тонуть. После того как прохладные молекулы достигают дна, они опять получают свою долю энергии и снова стремятся к вершине. Цикл продолжается до тех пор, пока существует источник тепла в нижней части. Примеры теплопередачи в природе можно привести следующие: при помощи специального оборудованной горелки теплый воздух, наполняя пространство воздушного шара, может поднять всю конструкцию на достаточно большую высоту, все дело в том, что теплый воздух легче холодного. Когда вы сидите перед костром, вас согревает исходящее от него тепло. То же самое происходит, если поднести ладонь к горящей лампочке, не дотрагиваясь до нее. Вы тоже почувствуете тепло. Самые крупные примеры теплопередачи в быту и природе возглавляет солнечная энергия. Каждый день тепло солнца проходит через 146 млн. км пустого пространства вплоть до самой Земли. Это движущая сила для всех форм и систем жизни, которые существуют на нашей планете сегодня. Без этого способа передачи мы были бы в большой беде, и мир был бы совсем не тот, каким мы его знаем. Излучение - это передача тепла с помощью электромагнитных волн, будь то радиоволны, инфракрасные, рентгеновские лучи или даже видимый свет. Все объекты излучают и поглощают лучистую энергию, включая самого человека, однако не все предметы и вещества справляются с этой задачей одинаково хорошо. Примеры теплопередачи в быту можно рассмотреть при помощи обычной антенны. Как правило, то, что хорошо излучает, также хорошо и поглощает. Что касается Земли, то она принимает энергию от солнца, а затем отдает ее обратно в космос. Эта энергия излучения называется земной радиацией, и это то, что делает возможной саму жизнь на планете. Передача энергии, в частности тепловой, является фундаментальной областью исследования для всех инженеров. Излучение делает Землю пригодной для обитания и дает возобновляемую солнечную энергию. Конвекция является основой механики, отвечает за потоки воздуха в зданиях и воздухообмен в домах. Проводимость позволяет нагревать кастрюлю, всего лишь поставив ее на огонь. Многочисленные примеры теплопередачи в технике и природе очевидны и встречаются повсюду в нашем мире. Практически все из них играют большую роль, особенно в области машиностроения. Например, при проектировании системы вентиляции здания инженеры высчитывают теплоотдачу здания в его окрестностях, а также внутреннюю передачу тепла. Кроме того, они выбирают материалы, которые сводят к минимуму или максимизируют передачу тепла через отдельные компоненты для оптимизации эффективности. Когда атомы или молекулы жидкости (например, воды) подвергаются воздействию значительного объема газа, они имеют тенденцию самопроизвольно войти в газообразное состояние или испариться. Это происходит потому, что молекулы постоянно движутся в разных направлениях при случайных скоростях и сталкиваются друг с другом. В ходе этих процессов некоторые из них получают кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы отталкиваться от источника нагревания. Однако не все молекулы успевают испариться и стать водяным паром. Все зависит от температуры. Так, вода в стакане будет испаряться медленнее, чем в нагреваемой на плите кастрюле. Кипение воды значительно увеличивает энергию молекул, что, в свою очередь, ускоряет процесс испарения. Многочисленные примеры теплопередачи в природе и технике (картинки выше) указывают на то, что эти процессы должны быть хорошо изучены и служили во благо. Инженеры применяют свои знания о принципах передачи тепла, исследуют новые технологии, которые связаны с использованием возобновляемых ресурсов и являются менее разрушительными для окружающей среды. Ключевым моментом является понимание того, что перенос энергии открывает бесконечные возможности для инженерных решений и не только. fb.ru Металлы – это вещества, имеющие кристаллическую структуру. При нагревании они способны плавиться, то есть переходить в текучее состояние. Одни из них имеют невысокую температуру плавления: их можно расплавить, поместив в обычную ложку и держа над пламенем свечи. Это свинец и олово. Другие возможно расплавить только в специальных печах. Высокой температурой плавления обладают медь и железо. Для ее понижения в металл вводят добавки. Полученные сплавы (сталь, бронза, чугун, латунь) имеют температуру плавления ниже, чем исходный металл. От чего же зависит температура плавления металлов? Все они имеют определенные характеристики – теплоемкость и теплопроводность металлов. Теплоемкостью называют способность при нагревании поглощать теплоту. Ее численный показатель – удельная теплоемкость. Под ней подразумевается количество энергии, которое способна поглотить единица массы металла, нагреваемая на 1°С. От этого показателя зависит расход топлива на нагревание металлической заготовки до нужной температуры. Теплоемкость большинства металлов находится в пределах 300-400 Дж/(кг*К), металлических сплавов – 100-2000 Дж/(кг*К). Теплопроводность металлов – это перенос тепла от более горячих частиц к более холодным по закону Фурье при их макроскопической неподвижности. Она зависит от структуры материала, его химического состава и типа межатомной связи. В металлах передача тепла производится электронами, в других твердых материалах – фононами. Теплопроводность металлов тем выше, чем более совершенную кристаллическую структуру они имеют. Чем больше металл имеет примесей, тем более искажена кристаллическая решетка, и тем ниже теплопроводность. Легирование вносит такие искажения в структуру металлов и понижает теплопроводность относительно основного металла. У всех металлов хорошая теплопроводность, но у одних выше, чем у других. Пример таких металлов – золото, медь, серебро. Более низкая теплопроводность – у олова, алюминия, железа. Повышенная теплопроводность металлов является достоинством либо недостатком, в зависимости от сферы их использования. Например, она необходима металлической посуде для быстрого нагрева пищи. В то же время применение металлов с высокой теплопроводностью для изготовления ручек посуды затрудняет ее использование – ручки слишком быстро нагреваются, и до них невозможно дотронуться. Поэтому здесь используют теплоизолирующие материалы. Еще одна характеристика металла, влияющая на его свойства – тепловое расширение. Оно выглядит как увеличение в объеме металла при его нагревании и уменьшение – при охлаждении. Это явление обязательно необходимо учитывать при изготовлении металлических изделий. Так, например, крышки кастрюль делают накладными, у чайников тоже предусмотрен зазор между крышкой и корпусом, чтобы при нагревании крышку не заклинило. Для каждого металла вычислен коэффициент теплового расширения. Его определяют нагреванием на 1°С опытного образца, имеющего длину 1 м. Самый большой коэффициент имеют свинец, цинк, олово. Поменьше он у меди и серебра. Еще ниже – железа и золота. По химическим свойствам металлы делятся на несколько групп. Существуют активные металлы (например, калий или натрий), способные мгновенно вступать в реакцию с воздухом или водой. Шесть самых активных металлов, составляющий первую группу периодической таблицы, называют щелочными. Они имеют маленькую температуру плавления и так мягки, что могут быть разрезаны ножом. Соединяясь с водой, они образуют щелочные растворы, отсюда и их название. Вторую группу составляют щелочноземельные металлы – кальций, магний и пр. Они входят в состав многих минералов, более твердые и тугоплавкие. Примерами металлов следующих, третьей и четвертой групп, могут служить свинец и алюминий. Это довольно мягкие металлы и они часто используются в сплавах. Переходные металлы (железо, хром, никель, медь, золото, серебро) менее активны, более ковки и часто применяются в промышленности в виде сплавов. Положение каждого металла в ряду активности характеризует его способность вступать в реакцию. Чем активнее металл, тем легче он забирает кислород. Их очень трудно выделить из соединений, в то время, как малоактивные виды металлов можно встретить в чистом виде. Самые активные из них – калий и натрий – хранят в керосине, вне его они сразу же окисляются. Из металлов, используемых в промышленности, наименее активным является медь. Из нее делают резервуары и трубы для горячей воды, а также электрические провода. fb.ru Передача тепла в среде происходит при наличии разности температур. При этом тепло распространяется из области повышенных температур в область пониженных. Например, зимой в отапливаемых зданиях теплопередача происходит через наружные ограждения из здания, а летом при сильном нагреве поверхностей стен за счет солнечной радиации – в здание. Различают три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение. 1. Теплопроводность - способность материала передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на противоположных поверхностях. Теплопроводность характеризуется количеством теплоты, проходящей за 1 ч через образец материала толщиной 1 м, площадью 1 м2 при разности температур на противоположных поверхностях образца 1 градуса Цельсия. Наиболее полно теплопроводность проявляется в сплошных твердых телах, но также имеет место и в капельных жидкостях и газах. Теплопроводность выражается в Вт/(м К) или Вт/(м градус Цельсия). Теплопроводность зависит от средней плотности и химико-минерального состава материала, его структуры, пористости, влажности и средней температуры материала. Чем больше пористость (меньше средняя плотность), тем ниже теплопроводность материала. С увеличением влажности материала теплопроводность резко увеличивается, т.е. снижаются показатели теплоизоляционных свойств материала. Различные материалы проводят теплоту по - разному: одни - быстрее (например: металлы), другие - медленнее (теплоизоляционные материалы). Количественным показателем теплопроводности различных тел служит коэффициент теплопроводности – λ (лямбда). Коэффициент теплопроводности численно равен количеству тепла в Джоулях(Дж), проходящему через 1м 2 ограждения толщиной в 1 м в единицу времени при разности температур поверхностей ограждения 1 °С, и имеющим размерность Вт/(м×°С). Строительные материалы имеют коэффициенты теплопроводности в пределах от 3,5 (гранит) до 0,04 Вт/(м×°С) (пенополистирол). Определяется λ экспериментальным путем и зависит от плотности, влажности, температуры и структуры материала. Для большинства случаев увеличение плотности, влажности и температуры материала приводит к повышению величины λ. 2. Конвекция – процесс передачи тепла движущими массами жидкости и газа. Движение это может быть естественным за счет температурного перепада в пределах среды или искусственным, вызванным каким-либо внешним возбуждением, например, работой вентилятора. 3. Тепловое излучение – перенос тепла в газообразной среде или пустоте (вакууме) в виде электромагнитных волн. При взаимном облучении двух поверхностей происходит двойной процесс преобразования тепловой энергии. Вначале на поверхности излучающего тела происходит преобразование тепловой энергии в лучистую, а затем лучистой в тепловую на поверхности тела, поглощающего лучистое тепло. Процессы передачи тепла в зданиях и их ограждающих конструкциях связаны со всеми тремя видами теплопередачи. При этом в воздушной среде у поверхности ограждений, в воздушных прослойках и пустотах преобладает теплообмен конвекцией и излучением. В твердых материалах конструкций основным видом передачи тепла является теплопроводность. Теплозащитные (теплоизоляционные) материалы и их основные характеристики. Теплозащитными называют строительные материалы и изделия, предназначенные для тепловой защиты конструкций зданий и сооружений, а также различных технических применений. Основной особенностью теплозащитных материалов является их высокая пористость и, следовательно, малая средняя плотность и низкая теплопроводность. Применение теплозащитных материалов в строительстве позволяет снизить массу конструкций, уменьшить потребление конструкционных строительных материалов (бетон, кирпич, древесина и др.). Теплозащитные материалы существенно улучшают комфорт в жилых помещениях. Важнейшей целью теплозащиты строительных конструкций является сокращение расхода энергии на отопление здания. Основной путь снижения энергозатрат на отопление зданий лежит в повышении термического сопротивления ограждающих конструкций с помощью теплозащитных материалов. Свойства теплозащитных материалов применительно к строительству характеризуются следующими основными параметрами. Важнейшей технической характеристикой теплозащитных материалов является теплопроводность. На величину теплопроводности теплозащитных материалов оказывают влияние плотность материала, вид, размеры и расположение пор (пустот) и т.д. Сильное влияние на теплопроводность оказывает также температура материала и, особенно, его влажность. Пористость определяет содержание пор в материале и выражается процентным соотношением объема пор к общему объему материала. Для строительных материалов она изменяется от нуля до 90 %. У материалов типа пенополистирола она может быть еще выше. Плотность - отношение массы сухого материала к его объему, определенному при заданной нагрузке (кг/м3). Прочность на сжатие - это величина нагрузки (кПа), вызывающей изменение толщины изделия на 10%. Сжимаемость - способность материала изменять толщину под действием заданного давления. Сжимаемость характеризуется относительной деформацией материала под действием нагрузки 2 кПа. Паропроницаемость — свойство материалов ограждающей конструкции пропускать влагу под действием разности парциальных давлений водяного пара на ее наружной и внутренней поверхностях. Водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать в порах (пустотах) влагу при непосредственном контакте с водой. Водопоглощение теплозащитных материалов характеризуется количеством воды, которое впитывает сухой материал при выдерживании в воде, отнесенным к массе или объему сухого материала. Для снижения водопоглощения ведущие производители теплозащитных материалов вводят в них гидрофобизирующие добавки. Влажность – содержание в материале химически свободной воды. С повышением влажности теплозащитных материалов повышается их теплопроводность. Морозостойкость - способность материала в насыщенном влагой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. От этого показателя существенно зависит долговечность всей конструкции. Воздухопроницаемость. Теплозащитные свойства тем выше, чем ниже воздухопроницаемость теплозащитного материала. Огнестойкость - способность материала выдерживать воздействие высоких температур без воспламенения, нарушения структуры, прочности и других его свойств. Теплоемкость – способность материала поглощать тепло при повышении температуры. Количественно теплоемкость характеризуется удельной теплоемкостью с, равной количеству тепла в Дж, необходимому для повышения температуры 1 кг материала на 1 °С, и имеющей размерность Дж/(кг×°С). Величина с зависит от степени влажности материала: при увеличении влажности, теплоемкость увеличивается. Термическое сопротивление - важнейшая характеристика качества наружных ограждающих конструкции, связанная с теплопроводностью материалов. От нее зависит толщина наружных стен и расход топлива на отопление зданий. Теплозащита ограждающих конструкций. К строительным ограждающим конструкциям относят стены, кровлю, окна – все то, что ограждает нас от перепадов температур, влаги, ветра и т.д. Устройство хорошей теплозащиты позволяет экономить до 50% энергии, расходуемой на отопление и обогрев здания площадью около 200м2 , затратив 15кВт вместо 30кВт, что в настоящее время особенно важно из – за нехватки и дороговизны энергии. Итак, мы выяснили, что уменьшить затраты на отопление можно изменив конструкцию стены. Так какой же она должна быть? Теплозащитные свойства ограждающей конструкции зависят от ее толщины и коэффициента теплопроводности материала, из которого она построена. Если стена состоит из нескольких слоев (например, кирпич – утеплитель – кирпич), то ее термическое сопротивление будет складываться из коэффициентов теплопроводности, которые приведены в таблице № 3. Однослойные кирпичные или шлакобетонные стены толщиной 500-650 мм обеспечивают уровень теплозащиты, как выяснилось, приблизительно в три раза меньше требуемой. Высокими характеристиками, соответствующими современным требованиям, обладают трехслойные ограждения, где между наружными и внутренними стенами, соединенными гибкими связями в виде защищенных от коррозии арматурных или стеклопластиковых стержней или каркасов, уложенные в горизонтальные швы кладки, помещен слой теплозащитного материала. Если материал стенок, обеспечивающих прочность конструкции, вопросов не вызывает и достаточно традиционен (кирпич, стеновые панели, шлакоблоки). То материал, идущий на утепление, весьма разнообразен как по виду (маты, плиты, рулоны) так и по названиям, изготовителю и цене. Мягкий пористый утеплитель из минеральной ваты или стекловолокна удобен при заполнении полостей сложной конфигурации, а твердые утеплители, в виде плит определенных размеров (пенопласт, пеноизол, пенополиуретан), более технологичны. Все подобные материалы не горючи, пожаробезопасны, высокогигиеничны. Различаются пористые теплоизоляционные материалы и по назначению: одни больше подходят для утепления трубопроводов и резервуаров в промышленном строительстве. Другие - для внутренних перегородок здания или изготовленные с элементами парозащиты для использования в вентилируемых фасадах. Помимо того, что подобные материалы хорошо сохраняют нужную температуру внутри помещений, они являются отличным звукоизолятором, повышая комфортность и качество жилья. Что касается коэффициента теплопроводности, то он у всех материалов подобного рода аналогичен (таблица № 4). Необходимо лишь заметить, что коэффициенты теплопроводности пористых минеральных утеплителей, даны для их сухого состояния и при эксплуатации в районах средней полосы при естественной влажности их значение необходимо увеличивать примерно в полтора раза. В помещении, где колебания температуры нечасты и невелики - строительство домов , утеплитель располагают ближе к наружной поверхности, защищая его от атмосферной влаги пленками, а от осадков - сайдингом, вагонкой или другими покрытиями, обеспечивающими защиту стены. Стены здания, используемого от случая к случаю (мастерские, подсобные помещения, бани) для уменьшения количества тепла и времени, затрачиваемого на его обогрев, требует иного расположения утеплителя - как можно ближе к внутренней стороне. В этом случае уменьшается количество энергии, идущей на прогрев основного массива стены, материала который потребляет тепла в 15 - 20 раз больше, чем тонкий слой утеплителя. В случае подобной конструкции следует обязательно предусмотреть хорошую внутреннюю пароизоляцию утеплителя, так как влажность внутри помещения всегда выше, чем снаружи. В любом случае во всех помещениях здания необходимо предусмотреть вентиляцию, обеспечивающую достаточный воздухообмен в объемах не меньших, чем требуют санитарные нормы. Однако многослойным ограждающим конструкциям присущи и некоторые недостатки, снижающие их эффективность. Поэтому, применение многослойных конструкций в строительстве целесообразно именно при реконструкции существующих зданий и сооружений, не отвечающих возросшим требованиям теплотехнических норм. И тем не менее для многослойных ограждающих конструкций характерна большая трудоемкость возведения и малая воздухопроницаемость, теплотехническая неоднородность и, наконец, возможность конденсации влаги между разнородными слоями такой стены - все это серьезный недостаток многослойных композиций. Теплотехническая однородность однослойных ограждений в 1.3-1.5 раз больше, чем в многослойных. Кроме того, проблема долговечности различных типов утеплителей в многослойных ограждающих конструкциях недостаточно изучена. Поэтому современное капитальное строительство развивается именно по пути возведения не многослойных, а однослойных ограждающих конструкций. Из современных строительных материалов, имеющих высокие показатели теплосопротивления, малый объемный вес и, поэтому являющихся оптимальным материалом для возведения теплоэффективных однослойных ограждающих конструкций, можно отметить ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон) и бетоны на легких заполнителях (полистиролбетон, вермикулитобетон). Для этих материалов характерно, что при средней плотности 600кг/м3 коэффициент теплопроводности в среднем составляет 0.14 - 0.145 Вт/ (м*Со), что позволяет создавать ограждающие конструкции, обеспечивающие требуемое теплосопротивление при умеренной толщине наружных стен. Итак, рассмотрев основные виды энергосберегающих материалов, применяемых в современном строительстве, можно выделить наиболее целесообразную область применения этих видов. При реконструкции существующих зданий, несмотря на значительные трудозатраты, наиболее перспективным представляется использование утеплителей на основе пенополистирола и волокнистых минеральных плит. Однако при капитальном строительстве, либо при сложных реконструкциях зданий (например надстройка дополнительного этажа, устройство мансарды и т.д.), целесообразно применение однослойных ограждающих конструкций на основе теплоэффективных строительных материалов (пенобетон, газобетон, полистиролбетон) Узнать стоимость строительство домов можно здесь из различных материалов и проектов xn--i1adjheebb.xn--p1ai БИЛЕТ №1 ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ. ТЕМПЕРАТУРА. ТЕРМОМЕТРЫ. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ. Тепловые явления – явления, связанные с изменением температуры тел. Тепловое движение – хаотическое движение частиц, из которых состоят тела. Интенсивность теплового движения очень высока. Например, при комнатной температуре средняя скорость молекул – несколько сотен метров в секунду (скорость пули). Температура – физическая величина, определяющая направление теплопередачи: при теплопередаче внутренняя энергия всегда переходит от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. Тела с одинаковой температурой находятся в состоянии теплового равновесия. Температуру измеряют с помощью термометров. Часто используют жидкостные термометры, действие которых основано на том, что жидкость при нагревании расширяется. Измеряют температуру в градусах. В шкале Цельсия за 0° принята температура плавления льда. Градусы Цельсия обозначают °С. В шкале Фаренгейта за 0° принята температура плавления льда, а за 100° температура кипения воды при атмосферном давлении. Градусы Фаренгейта обозначают °F. В шкале Кельвина за 0° принята температура абсолютного нуля (состояние, соответствующее минимальной теоретически возможной внутренней энергии тела). Градусы Кельвина обозначают K. 0°С = 32°F = 273 К БИЛЕТ №2 ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ И СПОСОБЫ ЕЕ ИЗМЕРЕНИЯ. ОБЪЯСНЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ УЧЕНИЯ О МОЛЕКУЛЯРНОМ СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА. Энергия характеризует способность тела или системы взаимодействующих тел совершить работу.Частицы, из которых состоят тела, движутся и взаимодействуют друг с другом. Поэтому они обладают и кинетической, и потенциальной энергией.Внутренняя энергия тела – сумма кинетической энергии хаотического движения и потенциальной энергии взаимодействия частиц, из которых состоит тело. U – внутренняя энергияВнутренняя энергия тела изменяется при его нагревании или охлаждении, изменении агрегатного состояния и при химических реакциях. Внутренняя энергия Кинетическая энергия движущихся молекул Потенциальная энергия взаимодействия молекул Внутренняя энергия зависит от t тела агрегатного состояния тела m тела m1 < m2U1 < U2 Способы изменения внутренней энергии Совершение работы Теплопередача трение, деформация передача тепла от более нагретоготела к менее нагретому без совершенияработыЕ – энергия (Дж)Еп = mgh (А - работа)Ек = U = Еп + Ек БИЛЕТ №3 ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ. ПРИМЕРЫ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В ПРИРОДЕ, БЫТУ, ТЕХНИКЕ. Теплопроводность – вид теплопередачи, обусловленный передачей энергии от одного тела к другому в результате теплового движения и взаимодействия молекул.Передача энергии посредством теплопередачи может происходить и между частями одного тела.При теплопроводности происходит передача энергии, но не происходит переноса вещества.Теплопроводностью называют также способность вещества проводить тепло. Высокой теплопроводностью обладают все металлы. Намного хуже проводят тепло: вода, кирпич и стекло. Вакуум тепло не проводит.Особенно мала теплопроводность газов. Дело в том, что в газах молекулы находятся далеко друг от друга, а теплопроводность обусловлена взаимодействием молекул между собой. Примеры: 1. Птицы зимой сидят нахохлившись. Перья задерживают воздух, а он обладает плохой теплопроводностью. 2. Ручки чайников, сковородок и т.д. из пластмассы, т.к. она плохо нагревается; корпус посуда из металла – он лучше проводит тепло и еда быстрее нагревается. 3. Пористые вещества (пенопласт, ткани, паралон и т.д.) – хорошая теплоизоляция, т.к. воздух обладает плохой теплопроводностью. БИЛЕТ №4 megaobuchalka.ru Выбор этой потенциальной функции обусловлен тем, что многочисленные эксперименты показали хорошее соответствие между значениями вириальных коэффициентов, вычисленными при помощи потенциала Леннарда-Джонса, и значениями, полученными непосредственно из опыта для многих неполярных молекул. Необходимо, правда, иметь в виду, что применение потенциальной функции с параметрами е и б, определенными из экспериментальных значений второго вириального коэффициента, полученных при низких температурах, для вычисления значений вириальных коэффициентов при высоких температурах в общем случае незаконно и может привести к значительным ошибкам. Вычисление вириальных коэффициентов по силовым постоянным межмолекулярного потенциала, полученным из измерений вязкости, диффузии или теплопроводности, в ряде случаев также может привести к [c.998] На чувствительность катарометра оказывают влияние сила тока, газ-носитель и температура. При уве.личении силы тока в два раза, чувствительность возрастает в 4—8 раз. Однако следует учитывать, что слишком сильное увеличение тока может привести к перегоранию нити и нестабильности нулевой линии. Газ-носитель необходимо выбирать с максимально возлюжной теплопроводностью. Для органических соединеннй наиболее высокая чувствительность детектирования достигается при применении в качестве газа-носителя водорода или гелия. Повышение температуры нити приводит к увеличению чувствительности детектора. Она должна быть достаточно высокой, чтобы избежать конденсации пробы внутри детектора. Несмотря на это следует все же стараться поддерживать, если это возможно, более низкую температуру детектора. [c.41] В последнее время резко возрастает значение графита в машиностроении и химическом аппаратостроении. Графит оказывается незаменимым антифрикционным материалом, заменяющим жидкие смазочные масла в условиях работы машин как при высоких, так и при особо низких температурах и при больших скоростях. В одних США выпуском графитовых антифрикционных материалов заняты более 12 фирм, производящих свыше 70 видов этих материалов, специализированных по областям применения. В машиностроении широко применяются также графитовые подшипники, поршневые кольца и другие подобные детали машин. В химической же промышленности широко внедряются в связи с химической стойкостью и теплопроводностью графита всякого рода теплообменные аппараты из графитопласта. [c.517] В 1910 г, польский ученый М. Смолуховский опубликовал результаты своих работ по теплопередаче через порошки в условиях вакуума. Он установил, что коэффициент теплопроводности порошков быстро снижается при уменьшении давления газа. Поток тепла через пространство, заполненное некоторыми порошками при низком вакууме, был близок по величине к потоку через пустое пространство при высоком вакууме между стенками с высокой отражательной способностью. Опыты Смолуховского и развитая им теория наметили пути изучения вакуумно-порошковой изоляции. Исторический обзор исследований этого вида изоляции до 1959 г. дан в работе [62]. Промышленное применение вакуумно-порошковой изоляции началось лишь в 40-х годах нашего века. С тех пор эта изоляция получила широкое распространение в технике низких температур. [c.6] Тепло в изоляционных материалах переносится, в основном, газом, заполняющим пустоты между частицами материала. Перенос тепла газом можно значительно уменьшить и даже практически полностью исключить, откачав газ из изоляционной полости, т. е. создав вакуум в пустотах между частицами. В зависимости от вида изоляционного материала получают в результате вакуумно-порошковую или вакуумно-волокнистую теплоизоляцию. Коэффициент теплопроводности такой изоляции в несколько десятков раз ниже коэффициента теплопроводности обычной (насыпной) изоляции. Благодаря высокой эффективности вакуумно-порошковая теплоизоляция нашла широкое применение в технике низких температур. [c.90] Из таблиц видно, что для многих порошкообразных материалов кажущийся коэффициент теплопроводности при температурах граничных стенок 293—300° К и 77—90° К и давлении менее 0,1 н/л12 составляет 1—2 мет м-град), т. е. в 10—20 раз меньше, чем у наилучших изоляционных материалов при атмосферном давлении. К материалам для вакуумно-порошковой теплоизоляции предъявляется ряд дополнительных требований, вследствие чего на практике нашли применение лишь немногие материалы. К этим требованиям, помимо низкого коэффициента теплопроводности относятся малая объемная масса, отсутствие легколетучих примесей, доступность и дешевизна, негорючесть, медленное возрастание теплопроводности при ухудшении вакуума. [c.112] Основным достоинством нестационарных методов является быстрота проведения эксперимента. Это достоинство, к сожалению, не может быть использовано при исследовании вакуумных видов теплоизоляции для низких температур. Время, необходимое для создания требуемого вакуума в изоляции и охлаждения ее до температуры опыта, обычно столь велико, что применение нестационарных методов не дает существенной экономии времени, если учесть к тому же усложнение вычисления измеряемой величины из опытных данных. В практических расчетах теплопередачи через изоляцию низкотемпературного оборудования необходимо применять величину кажущегося коэффициента теплопроводности при условии, что одна граничная температура равна температуре окружающей среды, а другая — температуре изолируемого аппарата. Указанная величина непосредственно определяется при измерениях по методам стационарного режима, тогда как нестационарными методами определяют теплофизические свойства при сравнительно небольших перепадах температур в испытываемом образце. [c.167] Возможность получения холода путем непосредственной затраты электрической энергии была доказана еще в 1834 г, французским физиком Пельтье, который установил, что при прохождении тока в замкнутой цепи, спаянной из двух разных металлов (термопара), один спай нагревается, а другой охлаждается. Чтобы холодный спай постоянно имел низкую температуру и был источником охлаждения, теплый спай необходимо охлаждать, иначе теплота от него будет передаваться путем теплопроводности холодному спаю. Более ста лет эффект Пельтье не находил практического применения. Только в 1949 г. благодаря работам советских ученых во главе с академиком А. Ф. Иоффе термоэлектрическое охлаждение стали применять в технике. [c.24] Вещество, выбранное в качестве хладоносителя, должно иметь низкую температуру замерзания, малые вязкость и плотность, высокие теплопроводность н теплоемкость, быть безопасным и безвредным, химически стойким, инертным по отношению к металлам, а также недефицитным и недорогим. Почти всем этим требованиям отвечает вода. Однако сравнительно высокая температура замерзания воды ограничивает область ее применения установками кондиционирования воздуха. Для охлаждения камер до температур, близких к О °С, требуется подавать в батареи хладоноситель, температура которого около —10 °С. Вода в этих условиях будет замерзать. [c.41] Наибольшее применение в технике имеет гелий. Его применяют для получения низких температур, в производстве и хранении взрывчатых веществ (в атмосфере гелия исключается возможность взрыва теплопроводность гелия очень велика, и нагревание ВВ в его атмосфере происходит равномерно). Водолазам подают для дыхания смесь кислорода с гелием, что создает возможность более длительного пребывания их под водой. Гелием наполняют аэростаты. [c.157] Опережающее развитие химической промышленности позволяет все больше внедрять в производство пластмассы, фторполимеры и другие синтетические материалы. Находит применение в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности оборудование, изготовленное из фторопласта-4, в том числе с использованием фторопластовых труб (теплообменники, конденсаторы и т. п.). Отечественный фторопласт-политетрафторэтилен получают полимеризацией тетрафторэтилена. По химической стойкости фторопласт-4 превосходит даже благородные металлы, эмали, специальные стали. Самые агрессивные химические вещества не оказывают на фторопласт-4 никакого воздействия даже при сравнительно высокой температуре (до +260° С). Наряду с положительными свойствами фторопласт-4 имеет и отрицательные низкую теплопроводность и твердость, малую стойкость к истиранию, низкую температуру плавления, хладо-текучесть, что сдерживает его широкое внедрение в промышленность. [c.41] Фторид лития входит в состав флюсов, употребляемых при сварке алюминия и легких сплавов. Карбонат и нитрат лития используются в пиротехнике, так как пары их окрашивают пламя в интенсивно красный цвет. Гипохлорит и перекись лития являются сильными окислителями и применяются в текстильной промышленности для отбеливания тканей. В последние годы литий находит все большее применение в новой отрасли техники — при производстве и преобразовании ядерной энергии. Высокая теплоемкость, широкая область жидкого состояния (180—1336°), высокая теплопроводность, низкая вязкость и плотность жидкого лития представляют удобную комбинацию свойств для теплоносителя в урановых реакторах. Применение лития в этом случае упрощает конструкцию тепловыделяющих элементов, так как давление паров лития при рабочей температуре (500°) составляет всего несколько десятков миллиметров ртутного столба. [c.6] Для переработки полиамидов в большинстве случаев применяют литьевые машины с предварительной пластикацией. Необходимость применения предварительной пластикации диктуется специфичностью свойств полиамидов низкой теплопроводностью, высокой температурой плавления, узким интервалом температур, плавления и разложения. [c.281] Осуществление первого метода встречает значительные трудности из-за громоздкости установки и малого диапазона низких температур, которых можно достичь. Второй метод может быть использован только для исследования образцов, обладающих хорошей теплопроводностью, т. е. главным образом для металлических объектов. Методы обдувки и обливки образцов применяются в различных вариантах. Однако описанные в литературе способы применения этих методов связаны с использованием специальных камер, в большинстве случаев громоздких и сложных в изготовлении. Ниже описана аппаратура для низкотемпературной съемки с использованием распространенных типов рентгеновских камер без их переделок или с незначительными изменениями. Аппаратура разработана в Физико-химическом институте имени Л. Я. Карпова и НИИ физики МГУ на основе методов обдувки и обливки. [c.140] Другое затруднение при применении вакуумметров с горячей проволокой связано с изменением точности показания прибора при изменении состава газа. Например, если сухой воздух имеет теплопроводность, равную единице, то водород — в пять раз больще, поэтому в случае поступления водорода проволока будет иметь более низкую температуру при том же давлении, и прибор будет ошибочно показывать более высокое давление. В большинстве систем этот газ не встречается. Однако очень часто в системы попадают другие газы, которые оказывают некоторое влияние на показания прибора. К ним относятся СОг, водяной пар, азот, пары спирта, ртути и масла. Теплопроводность различных комбинаций этих газов хотя и отличается от теплопроводности воздуха, но достаточно близка к ней для того, чтобы в промышленных условиях производить измерения с требуемой точностью. [c.116] Молибден обладает высокой температурой плавления (2625°), достаточно удовлетворительными показателями механической прочности, сопротивлением ползучести при высоких температурах, высокой теплопроводностью, низкой теплоемкостью и высокой коррозионной стойкостью. Низкое сечение поглощения тепловых нейтронов в сочетании с высокой температурой плавления позволяет его использовать в атомной технике. Однако применение молибдена в качестве конструкционного материала весьма ограничено вследствие его окисляемости при повышенных температурах и плохой свариваемости. [c.258] Эти свойства, а также низкая температура плавления высокая теплопроводность алюминия требуют от сварщика большого навыка в работе с алюминием, заставляя особенно внимательно следить за мощностью пламени, за правильным применением надлежащего флюса, растворяющего окислы металла, и пр. [c.104] Наиболее широкое промышленное применение из всех тугоплавких карбидов имеет карбид кремния [52], сравнение основных физических свойств которого со свойствами других карбидов показывает, что он обладает высокой теплопроводностью, низким коэффициентом термического расширения, малой плотностью и высокими значениями твердости и температуры диссоциации [1]. [c.57] Высота спирально навитых ребер ограничена пределом растяжения металла на вершине ребра в процессе его навивки. Этот предел может быть увеличен посредством шлицевания вершины винтовых ребер (см. рис. 2.1, ж) или с помощью складок у основания ребер (рис. 2.7, з). В зависимости от назначения навитая спиралью лента может быть припаяна мягким или твердым припоем или приварена роликовым швом к трубе, впрессована в прорезанную канавку или завальцована. Стенки канавки можно плотно осадить при заваль-цовке для жесткого сцепления с ребрами. Достоинство предлагаемых конструктивных исполнений с использованием механических, сварных или паяных соединений заключается в том, что ребра могут изготавливаться из материала, обладающего высокой теплопроводностью, например меди или алюминия, в то время как трубы — из более дешевых, прочных и коррозионностойких сплавов (углеродистых и нержавеющих сталей). На рис. 2.7, з представлены оребренные трубы с круглыми или квадратными выштампованными ребрами с дистанциопирующими распорками у основания. Для создания механически прочного соединения эти ребра могут быть напрессованы на трубы или припаяны мягким или твердым припоем. Напрессовывание ребер на трубу является дешевой операцией, применяемой для теплообменников, работающих при низких температурах, когда коррозия невелика пайка мягким или твер-. ым припоем, будучи более дорогой операцией, рекомендуется в тех случаях, когда высокая температура или коррозия ослабляют прессовую посадку и термическую связь между трубами и ребрами [61. Пальцевидные ребра, показанные на рис. 2.7, и, находят широкое применение в конструкциях многих тппот( котлов. Их преимуществом перед плоскими ребрами являются большая механическая прочность и устойчивость по отношению к коррозии и эрозии. [c.29] Подшипники скольжения на основе фафитов, обладают малым коэффициенто.м фения, высокими теплопроводностью и стойкостью в агрессивных средах. Особенно эффективно их применение в узлах трения, где другие антифрикционные материалы, требующие смазки, не работают из-за высоких или низких температур и афессивности среды. [c.165] Идея метода состоит в использовании двух последовательно соединенных образцов парамагнитных солей. Низкая температура, достигнутая при размагничивании первого образца является начальной температурой для второго образца, при размагничивании которого достигается минимальная температура. Такая система также требует надежных тепловых ключей. Ее схема во многом аналогична схеме магнитного рефрижератора (см. рис. 124). При этом вместо охлаждаемого объекта 2 помещается рабочая соль второй ступени охлаждения и предусматривается соответствующий магнит для управления ее рабочим циклом. Температура размагничивания первой ступени, равная температуре намагничивания второй ступени, составляет 0,2—0,1° К. Применение такой схемы позволяет при сравнительно невысоких полях [0,4 Ма1м (5 кэ)1 получить температуры порядка 0,001° К- Основная проблема при использовании двухступенчатого цикла состоит в обеспечении хорошего теплового контакта между ступенями, что затруднено из-за малой теплопроводности солей в этой температурной области. Сведение внешних теплопритоков к минимуму также является первостепенной задачей. [c.241] Используя формулы (4.101) или (4.102), выделяют теплопроводность аморфной и полностью кристаллической частей полимера. К такого рода расчетам следует относиться с большой осторожностью, так как параметры У.К и Ха сильно изменяются при изменении температуры в широком интервале. При этом значительно изменяются и плотности аморфного ра и кристаллического Рк образцов. Между тем в формулы (4.101) и (4.102), как правило, подставляют значения стеиени кристалличности X, рассчитанные из измерений рк и ра при комнатной температуре. Вопрос о применении формулы (4.102) вообще представляется весьма проблематичным, так как она справедлива лишь в том случае, если кристалличе ские области равномерно распределены в виде вклю чений в аморфной матрице. В отношении высококри сталлических полимеров, какими могут быть, например полиэтилен и политетрафторэтилен, можно говорить ско рее о неупорядоченных областях, распределенных в де фектных кристаллах, и формула (4.102) теряет смысл Кроме того, формула (4.102) даже качественно не со гласуется с эксиернментальными данными ири низких температурах. Более оправдано использование формулы (4.101). [c.158] Алюминий обладает большой легкостью, низкой температурой плавления, большой пластичностью, высокой электропроводностью и теплопроводностью. Такие качества обеспечивают широкое применение его в виде различных сплавов. Особенно важным сплавом является дуралюминий, который приблизительно содержит 94% А1, 4% Си и по 0,5% Mg, Мп, Ре и 8. Изделия из дуралюминия при равной прочности почти в 3 раза легче стальных, что особенно важно в авиационной промышленности. [c.377] При сравнительных исследованиях молекулярных сит Бэннок [90] обнаружил, что цеолит типа 5А превосходит остальные по быстроте откачки и по сорбционной емкости для воздуха. Изотермы адсорбции сит этого типа для обычных газов представлены на рис. 20. Наиболее легко конденсируемые газы насыщают цеолит при адсорбции около 100 л. мм рт. ст. г"1. Это, как полагают, соответствует монослойному покрытию адсорбцией поверхности. Резкий подъем кривой для метана при давлениях около 10 мм рт. ст. свидетельствует о начале многослойной адсорбции, см. разд. ЗА Адсорбционная емкость для Hj, Ne и Не при 77 К значительно меньше, что связано с их более низкими температурами конденсации. В соответствии с тенденцией, наблюдаемой на рис. 20, при давлениях ниже 10 мм рт. ст. адсорбция всех газов быстро падает [96]. Стерн и Ди Паоло [97] установили, что в этом интервале давлений после повторного десорбционно-адсорбционного цикла значительно увеличивается емкость для Nj. Возможность достижения максимальной адсорбционной емкости реализуется лишь при условии отсутствия значительных количеств паров воды. Даже при комнатной температуре цеолит 5 А адсорбирует эти пары в количестве до 18% от собственного веса или приблизительно 20 мм рт. ст. л паров воды на грамм веса сита [94]. И если все другие обычные газы легко десорбируются прн восстановлении температуры криосорбционного насоса до комнатной (см. табл. 3), то регенерация сита, содержащего пары воды, требует нескольких часов прогрева до 350° С. Обычно нагревание выше этой температуры не рекомендуется из-за начинающегося разрушения гранул цеолита, однако некоторые исследователи проводят обезгаживание при температурах до 450° С [98]. Еще одним фактором, который нужно учитывать при использовании криосорбционных насосов, является плохая теплопроводность молекулярных сит. И поскольку их эффективность зависит от охлаждения, то сита закрепляются в корпусе ловушки либо в виде тонких вкладышей, удерживаемых металлическим экраном, либо распределяются в узких каналах. Бэннок [90] использовал трубчатые элементы диаметром 2 см, длиной 60 см. Сэндс и Дик [93] методом плазменного распыления цеолита наносили на металлические трубки прочно сидящие слои адсорбента, чем обеспечили лучший тепловой контакт. Этот метод требует нанесения вторичного потока частичек цеолита, поскольку материал из плазменного потока теряет свои адсорбционные свойства и служит в основном в качестве биндера. При применении этого метода должна быть решена проблема пыли, появляющейся из-за плохой прессовки слоев цеолита, приводящей к загрязнению вакуумной камеры. Бейли [94] наблюдал пылинки диаметром от 3 до 8 мкм от молекулярного сита, которые он был [c.202] Для переработки полиамидов в большинстве случаев применяют литьевые машины с предварительной пластикацией. Необходимость применения предварительной пластикации диктуется специфичностью свойств полиамидоз низкой теплопроводностью, высокой температурой плавления, узким интервалом температур плавления и разложения. В предпластикаторе происходит гомогенизация материала, и в литьевую форму впрыскивается расплав полимера с одинаковой в любой точке литьевой массы температурой, вязкостью и заданным молекулярным весом. Вследствие этого отливаемые изделия имеют более высокую степень кристалличности, меньшие внутренние напряжения, повышенную механическую прочность. [c.241] Отсюда ясно, что камера и сопло, лишенные охлаждения, смогут служить лишь в течение ограниченного времени. Часто в горловине наблюдается эрозия, хотя камера остается неповрежденной. Такое явление объясняется интенсивной теплопередачей в этом месте. Несмотря на это, лишенные охлаждения камеры и сопла могут служить в течение практически достаточного времени, которое будет зависеть от их размеров и конструкции, а также от температуры и природы продуктов сгорания. Срок службы можно продлить. за счет относительного утяжеления конструкции и за счет применения материалов, обладающих высокой удельной теплопроводностью, как, например, медь или серебро более быстрое распределение тепла по стенкам камеры допускает более продолжительные тепловые воздействия, предел которых определяется достижением температуры плавления. Таким образом, пороховой двигатель (работающий на кордите и развивающий тягу в 23 кг при температуре газов сгорания 2800° К) при цельностальной конструкции корпуса и графитовой горловине легко выдерживает рабочий период, равный 60 сек. В агрегате Люббока, где применена графитовая футеровка и сжигается смесь жидкого кислорода с бензином, при тяге 900 кг и почти той же температуре газов, возможна непрерывная работа в течение 30 сек., но ири значительной эрозии горловины. Некоторые разработанные в США и лишенные охлаждения агрегаты для двухкомпонентного топлива (азотная кислота и анилин) работают в течение 20—25 сек. при температуре сгорания около 2800° К, а при более низких температурах— в течение [c.43] Рассмотренные обобщения уравнения Фурье — Кирхгофа имеют сравнительно ограниченную область применения. Это связано с тем, что скорость распространения теплоты в больщин-стве твердых тел соизмерима со скоростью звука и соответственно времена релаксации очень малы. Например, для алюминия время релаксации 10 с, для газов 10 с. Из-за малости времени релаксации рещения гиперболического уравнения переноса теплоты практически совпадают с решениями классического параболического уравнения теплопроводности. Значительные отличия обнаруживаются только в начальные моменты времени на протяжении 3—10т и в областях аномально высоких температурных градиентов. Релаксационные функции й(0) и /(0), которые входят в уравнения переноса теплоты для материалов с памятью (1.103) и (1.105) для большинства веществ при высоких и умеренных температурах очень быстро затухают со временем. Это также приводит к тому, что решения интегро-дифференциальных уравнений переноса теплоты вида (1.103) и (1.105) для реальных типов релаксационных функций мало отличаются от решений классического параболического уравнения переноса теплоты. Релаксационные функции имеют заметную протяженность только при очень низких температурах. Так, например, уравнение (1.103) было с успехом использовано при анализе процесса распространения тепловых возмущений в жидком гелии-П и в некоторых диэлектриках [c.36] Теплофизические свойства пенопластов характеризуются коэффициенто.м теплопроводности и температурой размягчения. Коэффициент теплопроводности зависит от кажущейся плотности пенопласта чем ниже плотность, т. е. чем больше газовой фазы в пеноматериале, тем меньше коэффициент теплопроводности. Теплопроводность вспененных пластмасс значительно ниже теплопроводности невспененных (например, коэффициент теплопроводности пенополистирола при плотности 650 кг/м- вдвое ниже, чем для невспененного). Низкая теплопроводность пенопластов обусловливает применение их в качестве теплоизоляционных материалов. [c.377] Содержание свободного и карбонатного углерода в окиси хрома, полученной восстановлением КгСггО древесным углем, составляет 0,3—0,5%. Для получения металлургической окиси хрома, содержащей не более 0,15% углерода, производят его выжигание при 650—700° в электрических вращающихся печах. Этот процесс протекает крайне медленно из-за плохой теплопроводности материала и малого содержания выжигаемого углерода. Процесс возможно осуществить при более низкой температуре с применением окислителя, например Nh5NO3 или СгОз 2 . В присутствии 10% Nh5NO3 (от веса СггОз) выгорание углерода за 1 час при 350° протекает на 85—90%. [c.419] Трудно найти вакуумный прибор, в котором бы не применялся никель или его сплавы. Из этих материалов изготавливаются керны оксидных катодов почти всех выпускаемых в настояш,ее время вакуумных приборов, а также аноды и сетки приемно-усилительных ламп и ряд других деталей как внеламповой, так и внутри-ламповоп арматуры приборов самого различного назначения. Широкое применение никеля и его сплавов в производстве этих приборов обусловлено присушим им рядом положительных свойств — благоприятным сочетанием прочности и пластичности в отожженном состоянии, способностью воспринимать все виды механической обработки (ковку, штамповку, прокатку и волочение) даже в холодном состоянии, необходимыми для изготовления деталей различного назначения. В то же время никель обладает и некоторыми недостатками, затрудняющими, а в отдельных случаях просто исключающими его применение в ряде приборов. В частности, никель обладает повышенной испаряемостью, незначительной теплопроводностью, низким пределом текучести, малой формоустой-чивостью при длительном воздействии высокой температуры и др. [c.25] Гелий (атомный вес 4,0026) — газ, обладающий весьма низкой плотностью, малой растворимостью в воде и других жидкостях, высокой теплопроводностью и электропроводностью, весьма низкох критической температурой (—267,97° С) и температурой кипения ( 1 ип= —268,94° С при 760 мм рт. ст.) он также химически инертен. Эти свойства обусловили применение его в весьма важных областях техники при сварке ряда металлов, в металлургии при получении некоторых чистых металлов, в криогенной технике для получения весьма низких температур, для получения искусственных атмосфер нри кессонных и водолазных работах, в медицине. [c.178] chem21.info Основные виды теплопередачи в быту — это перераспределение температур путем нагрева, излучения или конвекции. Разные материалы имеют отличные друг от друга свойства. Хорошими проводниками являются все металлические изделия. Существуют основные виды теплопередачи в быту: теплопроводность (между твердыми телами), конвекция (имеет отношение к газовым средам), излучение (передача тепла бесконтактным способом). Теплопередача обозначает действие преобразования энергии внутри предмета без осуществления внешнего воздействия на него. Перенос тепла происходит благодаря внутренним процессам. Виды теплопередачи в быту: Перечисленные процессы описывают только некоторые виды теплопередачи в быту. Нагрев воздуха от батареи является примером конвекции, когда энергия пассивно передается от твердого тела газообразному веществу. Этот процесс описывают взаимодействием молекул между собой. Рассматривать примеры теплопередачи в природе и быту проще всего на металлических предметах. Они обладают самыми высокими показателями теплопроводности. К таким относят медные стержни (штативы, проволоку, трубы, пружины), сталь и сплавы. Доказательством теплопередачи является стеклянный термометр. Стальная ножка контактирует с ртутью, нагревается человеческим телом. Жидкое вещество начинает расширяться, что мы видим по встроенной шкале. Пластмассы тоже хорошо передают тепло. Этот процесс мы наблюдаем в процессе зарядки смартфона, планшета или ноутбука. Задняя крышка всегда более тёплая. Там и происходит перераспределение внутренней энергии. Изученные виды теплопередачи в природе, быту используются повсеместно. В обычном чайнике тепло от металлического корпуса передается жидкости. А она в свою очередь нагревает ручку из пластмассового материала. Передача энергии в последнем случае осуществляется за счет пара. Теплопередача в природе, технике, быту зависит от множества условий. Соприкасаемые друг с другом материалы передают энергию по-разному. Это мы можем увидеть на примере обычного окна. Между стеклянными поверхностями задуман промежуток из воздушной прослойки. Последняя слабо передает тепло. Стеклянные поверхности быстро принимают и отдают энергию. Пористые материалы обладают практически нулевой теплопроводностью. Поэтому их используют для утепления фасадов зданий при строительстве. Доказательством различной теплопроводности является одежда, сделанная из различных по свойствам тканей. Шерсть и другие ворсистые материалы плохо проводят тепло. А плащевка (синтетика) пропускает энергию моментально. Поэтому в изделиях из таких тканей холодно зимой. По утрам наливая кружку горячего чая, какие мы можем увидеть виды теплопередачи? Их учёт и использование в быту будет выглядеть так: Для рационального потока воздуха в комнате форточки на окнах располагаются наверху. Тепло всегда поднимается, а холодный воздух с улицы помогает равномерно распределяться энергии в помещении. Когда мы открываем окно, мерзнут в первую очередь именно ноги. Эта неравномерность выравнивается за счет конвекции. Существуют свои особенности различных видов теплопередачи. У конвекции преимущественно перенос тепла происходит за счет смешивания газов. Молекулы передают энергию за счет соприкосновения. В конце процесса температура в замкнутом объеме выравнивается. После закрытия окна в комнате температура воздуха одинакова везде, если нет других источников тепла или холода. Теплопередача зависит от вида материала. Так, сталь и медь после соприкосновения будут отличаться по температуре. Это объясняется различными свойствами передачи энергии. Нагретый металлический предмет не нагревает пробковый материал. Ложка в стакане чая раскаляется так, что невозможно ее взять в руки. Однако она может быть изготовлена из алюминиевого сплава, а он обладает низкой теплопроводностью. Излучение наблюдают во всех вышеперечисленных примерах. За счет этого явления происходит незначительная потеря энергии. В бытовых приборах это явление наблюдается особенно сильно: в нагревателях, утюгах, паяльниках. Заметить лучи можно, поднося руку на расстоянии к поверхности нагрева. Ощущаться должно небольшое тепло — это происходит за счет инфракрасного излучения. Используются все виды теплопередачи в природе, быту, технике. Излучение инфракрасного спектра можно встретить в медицинских приборах. Оно положительно влияет на поверхность тела. Таким образом прогревают мышцы, суставы, внутренние органы. В природе главным источником тепла являются солнечные лучи. Именно излучением согревается планета Земля. Все растения питаются этой энергией. Моря и океаны, воздух приходят в движение. Ветра образуются под влиянием инфракрасного спектра. Излучение учитывают при производстве всех бытовых приборов, работающих от электрического тока. Телефонные мобильные аппараты греются постоянно. Именно поэтому не рекомендуется располагать смартфоны в области сердца. Для проведения простого эксперимента потребуется медный провод небольшой длины. Оголяют два конца, один из которых берут в руку. Второй помещают над огнем или в кипящую воду. Постепенно оба конца становятся горячими. Но в области изоляции провод можно спокойно удерживать. Это есть доказательство теплопроводности. Для опыта с конвекцией достаточно открыть окно. Предметы внизу будут более холодными, чем у потолка. После закрытия форточки температура тел сравняется. Излучение можно ощутить от любого нагретого предмета. На расстоянии ощущается передача тепла. При таянии льда на расстоянии ощущается и холод. Невидимые лучи можно почувствовать рукой, если засунуть её в пространство морозилки холодильника. Теплопроводность ощущается при работе стиральной машины. Достаточно потрогать крышку люка при нагреве воды. Воск на свече нужен для снижения теплоотдачи, чтобы она горела дольше. Доказательство теплопроводности можно получить путем нагрева стальной и серебряной ложек. Два металла имеют различные свойства передачи энергии. На конец ручки каждой ложки нужно нанести воск. Далее нагревают оба предмета от одинакового источника тепла с другой стороны. У стальной ложки воск растает гораздо раньше, что говорит о лучшей теплопроводности. Вместо воска можно взять кусочек замороженного сливочного масла или маргарина для опыта в домашних условиях. Второй опыт доказывает зависимость теплопроводности от цвета материала. Потребуется темный и светлый чайники. Оба сосуда нагревают до кипения в них воды и засекают время остывания каждого. По законам физики темный чайник остывает дольше. Это доказывает, что светлые материалы нагреваются меньше. Поэтому в жаркое время носят белые панамки. Ведь солнечные лучи притягиваются черной тканью. В мороз же мы носим теплые шарфы, чтобы не произошло обледенение лица. Так, в шерстяной варежке рука абсолютно не мерзнет в морозилке. Это говорит о низкой теплопроводности материала. fb.ru В холодную, дождливую, ветреную погоду мы всегда стремимся вернуться в теплый дом, где можно, сняв пальто, почувствовать себя в тепле и уюте. Наружные стены, окна, крыша (т.е. ограждающие конструкции) защищают наш дом от низких температур, сильного ветра, осадков в виде дождя и снега и других атмосферных воздействий. При этом они препятствуют прониканию тепла из внутреннего помещения наружу вследствие своего сопротивления теплопередаче. В зависимости от толщины материала конструкция может иметь различное сопротивление теплопередаче: чем больше толщина материала, тем лучшими теплозащитными свойствами обладает ограждение. Тепло может передаваться разными способами: теплопроводностью, конвекцией, излучением. В чистом виде теплопроводность наблюдается только в сплошных твердых телах. Тепло передается непосредственно через материал или от одного материала другому при их соприкосновении. Высокой теплопроводностью обладают плотные материалы - металл, железобетон, мрамор. Воздух имеет низкую теплопроводность. Поэтому через материалы с большим количеством замкнутых пор, заполненных воздухом, тепло передается плохо, и они могут использоваться как теплоизоляционные (семищелевой кирпич, пенобетон, вспененный полиуретан, пенопласт). Конвекция характерна для жидких и газообразных сред, где перенос тепла происходит в результате движения молекул. Конвективный теплообмен наблюдается у поверхности стен при наличии температурного перепада между конструкцией и соприкасающимся с ней воздухом. В окнах жилых домов конвективный теплообмен происходит между поверхностями остекления, обращенными внутрь воздушной прослойки. Нагреваясь от внутреннего стекла, теплый воздух поднимается вверх. При соприкосновении с холодным наружным стеклом воздух отдает свое тепло и, охлаждаясь, опускается вниз. Такая циркуляция воздуха в воздушной прослойке обусловливает конвективный теплообмен. Чем больше разность температур поверхностей, тем интенсивнее теплообмен между ними. Излучение происходит в газообразной среде путем передачи тепла с поверхности тела через пространство (в виде энергии электромагнитных волн). Благодаря лучистому теплообмену поверхность Земли обогревается Солнцем, находящимся от нее на расстоянии многих световых лет. Аналогичным образом осуществляется передача тепла излучением между двумя поверхностями, расположенными в стене и разделенными воздушной прослойкой. Нагретая поверхность радиатора излучает тепло и обогревает помещение. Чем выше температура поверхности отопительного прибора, тем сильнее обогревается помещение. Все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля, излучают тепло, которое частично отражается, частично поглощается. Если вся падающая на тело лучистая энергия отражается, то такое тело называется абсолютно белым. Если вся падающая энергия поглощается, то тело называется абсолютно черным. Строительные материалы также частично отражают и частично поглощают энергию, хотя и в меньшей степени, чем абсолютное белое и абсолютно черное тела. Они называются серыми телами. Светлая и гладкая поверхность отражает большую часть падающей энергии. Чем темнее и шершавее поверхность тела, тем больше энергии она поглощает. Поглощенная телом лучистая энергия превращается в тепловую и вызывает повышение температуры. Поэтому для уменьшения перегрева помещений верхнего этажа в летнее время целесообразно покрытие крыши делать из оцинкованной кровельной стали, а не из рубероида. Благодаря блестящей светлой поверхности сталь отражает значительную часть излучения и нагревается меньше, чем рубероид, имеющий темную поверхность и интенсивнее поглощающий лучистую энергию. Утеплять помещения идеальнее всего на стадии его строительства. Рисунок 1 - Приведенное сопротивление теплопередачи для различных конструкций стен. Теплопроводность строительных материалов – это возможность через свою толщу проводить тепловой поток от одной поверхности к другой.Но это свойство действует лишь в том случае, если в изделии есть градиент потенциала переноса. Если мы имеем дело с пористыми веществами, на теплопроводность влияет характер пор, показатель пористости, вид вещественного состава изделия, температура и влажность. Стоит отметить что у плотных материалов теплопроводность выше, чем у пористых, дело в том, что у последних тепловой поток может идти не только через поры, заполненные воздухом, но и через вещество изделия. Тепловой поток получает сопротивление из-за низкой теплопроводности воздуха. Но чем меньше размер пор, тем меньшую теплопроводность можно отметить у пористых материалов. А если присутствуют сообщающиеся большие поры, можно говорить об увеличении переноса теплоты движением воздуха. Таким образом, изделия, где есть сообщающиеся поры – отличаются большей теплопроводностью. Некоторые нюансы вносит структура материалов и условия их теплопроводности. В частности, если при строительстве замечено увлажнение, в таком случае резко увеличивается теплопроводность изделий. Дело в том, что тепловой поток проходит быстрее и лучше, если поры заполнены водой. Кроме того, особое влияние на теплопроводность оказывает структура материалов. Неодинаковые свойства у изделий со слоистым и волокнистым строением. К примеру, теплопроводность пола из деревянной торцовой шашки выше подобного образца из щитового и дощатого паркетного пола. Это объясняется тем, что у древесных материалов термическое сопротивление поперек вдвое больше, чем при направлении теплового потока вдоль волокон. Такие особенности зафиксированы и при работе со слоистыми искусственными изделиями. Сейчас на рынке почти каждый день появляются все новые и новые виды утеплителей. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. Но, из самых популярных очень сложно выбрать нужный, потому что при сравнении выясняется, что один лучше другого. На самом деле универсального утеплителя не существует, и для каждой утепляемой части дома – стены, крыша, пол и так далее – нужно подбирать свой тип. Выбор теплоизоляционных материалов (ТИМ), хороших для каждой конструкции дома, задачка не из легких: за последнее десятилетие на рынке их появилось неописуемое огромное количество. Хорошо утеплить собственный дом можно только при всеохватывающем подходе к термоизоляции.Всеохватывающее утепление дома позволяет: уменьшить толщину ограждающих конструкций, повысить их теплоизоляционные свойства, понизить массу сооружений и расход стройматериалов, а в эксплуатационный период существенно уменьшить издержки на энергию при отоплении построек. Строители подсчитали, что больше половины всего тепла из дома уходит через стенки и окна, при этом, чем больше площадь наружных поверхностей, тем выше будут теплоотдачи. Один из методов минимизировать их знаком всем дачникам: пристройка к дому веранды и других подсобных помещений. В прохладное время года они делают функцию буфера, защищающего внутренние комнаты от внешнего воздуха. Самое проблемное место в доме, исходя из убеждений теплопотерь это окна. Потому нужно верно избрать тип оконного блока и детали его установки, также направить внимание на сопряжение окон со стенками, толщину оконной коробки, размещение окна в плоскости стенки. Чтоб минимизировать утраты, можно установить окна с трехслойным остеклением в спаренных древесных рамах. Фасад строения можно утеплить 3-мя методами: изнутри, снаружи и утеплением внутри стенки. Предпочтение, обычно, отдается системам внешнего утепления. Это, во-1-х, позволяет сохранить полезную площадь помещений, а, во-2-х, не заниматься устройством пароизоляции и воздушных зазоров, препятствующих конденсации пара. В качестве ТИМ для фасадного утепления можно с фурором использовать минеральную вату, стекловолокно, изделия из полистирола и др. Такой метод утепления не только защитит дом от воздействий наружной среды и уменьшит эксплуатационные издержки на отопление, но и сделает лучше звукоизоляционные характеристики дома, также облагородит его внешний облик. Не забывайте, что показатели теплопроводности очень важны при строительстве зданий. Ведь от грамотного изучения технических характеристик материалов зависят будущие расходы на отопление дома. Библиографический список www.informio.ruВиды теплопередачи в быту, их учет и использование. Применение теплопроводности
Примеры теплопередачи в природе, в быту
Примеры передачи тепловой энергии
Тепло - это движение
Что такое проводимость?
Факторы проводимости
Примеры проводимости
Конвекция
Излучение
Примеры теплопередачи в природе, быту, технике
Испарение
Основные понятия
Применение на практике
Теплопроводность металлов и ее применение
Теплопроводность или теплопередача
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ. ПРИМЕРЫ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В ПРИРОДЕ, БЫТУ, ТЕХНИКЕ
применение теплопроводность при низких температурах
В формуле (70) величина постоянной С зависит от направления теплового потока. В обычном промышленном теплообменном оборудовании ламинарный режим течения имеет место только в случае применения весьма вязких жидкостей. Вязкость таких жидкостей обычно сильно зависит от температуры. Вследствие этого в случае охлаждения слой жидкости, примыкающий к стенке и имеющий более низкую температуру, будет значительно более вязким и значительно более толстым, чем при нагреве, когда именно этот слой имеет наиболее высокую температуру. Следует иметь в виду, что примыкающий в стенке слой жидкости оказывает определяющее влияние на величину термического сопротивления, так как в непосредственной близости к стенке теплопередача может совершаться только благодаря теплопроводности. [c.57]
Проведённое исследование позволяет заключить, что при применении формулы Предводителева — Варгафтика для вычисления теплопроводности жидких топлив от низких температур до температуры кипения формула описывает температурный ход с точностью до 5%, а абсолютное значение теплопроводности топлив до 10%. [c.377]Виды теплопередачи в быту, их учет и использование
Классификация
Материалы
Закономерности вокруг нас
Закономерности дома
Отличия
Излучение
Доказательства закономерностей опытами
Опыты с различными материалами
Значение теплопроводности в строительстве — Информио
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: