Теплопроводность одежды и предметов сообщение

Обновлено: 18.05.2024

Исследование теплопроводности текстильных материалов в условиях школьного физического кабинета.

Вложение	Размер
izuchenie_teploprovodnosti_razlichnyh_vidov_tekstilnyh_materialov.pptx	1004.2 КБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Актуальность работы Возможность получения новых теплоизоляционных материалов с лучшими свойствами. Теплоизоляция играет одну из важнейших ролей в решении вопросов сохранения здоровья. В условиях умеренного климата возникает проблема соответствующей одежды, которая должна хорошо сохранять тепло, для этого она должна обладать малой теплопроводностью. Применение различных видов утеплителя, при пошиве одежды, позволяет снизить рост заболевания в случае терморегуляции организма. Такие исследования позволяют радикально углубить понимание о теплопроводности текстильных материалов и выяснить, какой материал является наиболее эффективно выгодным.

Цели и задачи работы Цель данной работы : исследовать теплопроводность текстильных материалов в условиях школьного физического кабинета. Задачи работы: изучить теоретическую основу понятие теплопроводности; экспериментально исследовать теплопроводность текстильных материалов; экспериментально определить коэффициент теплоизоляции текстильных материалов, сравнить экспериментальные и табличные значения теплопроводности материалов, сделать вывод .

Оборудование измерительные цилиндры ( мензурки ) 3 шт ; экспериментальный материал (образцы тканей); термометры 3 шт ; часы ; сантиметровая лента. В ходе выполнении данной исследовательской работы было проведено шесть экспериментов с различными видами тканей. Все образцы имеют одинаковые размеры: длину, ширину и площадь. Параметры исследуемых объектов Драп Костюмная шерстяная ткань 1 Костюмная шерстяная ткань 2 Холлофайбер Синтепон (тонкий) Синтепон (толстый) Ватин Толщина 0,4 см 0,1 см 0,1 см 2см 1 см 2 см 0,5 см Ширина 12 см 12 см 12 см 12 см 12 см 12 см 12 см Длина 13 см 13 см 13 см 13 см 13 см 13 см 13 см Площадь 156 см 2 156 см 2 156 см 2 156 см 2 156 см 2 156 см 2 156 см 2

Сравнение теплопроводности различных текстильных материалов. Для выполнения эксперимента мы оборачивали измерительные цилиндры образцами тканей, закрепляли при помощи булавок. Выбранную для эксперимента пару обернутых цилиндров и один не обернутый наполняли теплой водой одинаковой температуры. Через равные промежутки времени (5 минут) измеряли температуру воды в каждом сосуде, записывали показания в таблицу и для сравнения строили графики.

Эксперимент №1. Ткани имеют различную толщину. Температура помещения (физического кабинета 20ºС) Время Температура Костюмная ткань Драп Вода 9:30 75 75 75 9:35 69 72 68 9:40 59 60 58 9:45 56 57 53 9:50 53 55 48 Для первого эксперимента мы выбрали два вида шерстяной ткани: Первый образец - костюмная ткань, тонкая, который используется для пошива пиджаков, брюк, юбок. Второй образец – шерстяная ткань (драп), более толстая, которая используется для пошива пальто и курток. Сравнив температуру воды трех мензурок, и построив графики, мы увидели, что первый образец плохо удерживает тепло, поэтому обладает хорошей теплопроводностью. Теплопроводность второго образца (толстой шерстяной ткани)хуже, так как она лучше удерживает тепло.

Эксперимент №2 Во втором эксперименте мы исследовали утеплители. В качестве утеплителя одежды в настоящее время часто используют синтепон. Толстый синтепон хорошо задерживает тепло. Длина-13 см Ширина-12см Толщина-2см Площадь: 156 см Время Температура Толстый синтепон Вода 10:00 74 74 10:05 68 68 10:10 64 62 10:15 60 55 10:20 56 52

Эксперимент №3 Для исследования мы выбрали первый образец - толстый синтепон (синтетический материал, легкий, объёмный, упругий, нетканый материал) Второй образец черный ватин – натуральный хлопчато - бумажный материал, вязаное полотно с односторонним начесом. Время Температура Ватин Синтепон Вода 11:00 74 74 74 11:05 69 68 68 11:10 63 64 62 11:15 58 60 55 11:20 54 56 52 В результате эксперимента выяснилось, что теплопроводность синтепона хуже, чем у ватина.

Эксперимент №4 Для исследования теплопроводности утеплителей мы выбрали первый образец - ватин серый (хлопчатобумажный). Второй образец – ватин чёрный (шерстяной ). Ват и н - полушерстяной утеплитель, вязаное полотно с односторонним или двусторонним начёсом. Параметры исследуемых объектов Ватин серый Ватин чёрный Толщина 0,6 см 0,5см Ширина 12 см 12 см Длина 13 см 13 см Площадь 156 см 2 156 см 2 Ватин выпускается хлопчатобумажный, шерстяной, полушерстяной и заменяет вату при шитье тёплой одежды . Теплопроводность ватина почти одинакова, но надо учесть, что серый ватин толще. Время Температура Ватин серый Ватин черный Вода 13:45 41 41 41 13:50 39,5 38,5 38 13:55 38 37 36 14:00 36,5 36 34 14:05 35,3 34,5 32 14:10 34 33,1 31

Эксперимент №5 Мы исследовали теплопроводность синтепона разной толщины. Синтепон — является одним из самых распространенных синтетических утеплителей. Лёгкий, объёмный, упругий нетканый материал , в котором смесь (в том числе вторичных искусственных и натуральных, отходов текстильных производств) полиэфирных волокон скрепляется иглопробивным , клеевым (эмульсионным) или термическим способом. График показывает, что теплопроводность толстого синтепона на много меньше, чем у тонкого . Время Температура Толстый синтепон Вода Тонкий синтепон 14:26 32 32 32 14:31 31,9 30 31,7 14:36 30,5 29 30 14:41 29,7 28 29,3 14:46 29,5 27 28,7

Эксперимент №6 Для исследования мы выбрали первый образец - толстый синтепон, второй образец – холлофайбер. Холлофайбер Hollow fiber (полое волокно) – нетканое полотно, наполненное синтетическими волокнами в виде спиралек, шариков, пружинок и т. д. Именно такая структура делает вещь тёплой, поскольку между волокнами сохраняется много воздуха. Время Температура Холлофайбер Синтепон Вода 15:00 74 74 74 15:05 70 68 68 15:10 69 64 62 15:15 61 60 55 15:20 60 56 52 В результате эксперимента выяснилось, что теплопроводность холлофайбера хуже, чем у синтепона.

Вычисление коэффициента теплоизоляции ватина, синтепона и холлафайбера. Материал Коэффициент теплоизоляции ( Вт/ м*К) Чёрный ватин 0,48 Светлый ватин 0,32 Тонкий синтепон 0,077 Толстый синтепон 0,54 Холлафайбер 0,024

Заключение и выводы Таким образом, мы убедились, что в условиях школьного физического кабинета можно провести сравнительный анализ теплопроводности тканей, которая идет на изготовление нашей одежды. В процессе проведения экспериментов я изучил теплопроводность двух видов костюмных тканей (тонкой и драпа) и, утеплителей холлофайбера , синтепона и ватина. В результате проведенных опытов убедился в том, что самой низкой теплопроводностью обладает холлофайбер, синтепон, затем ватин, драп, и самую большую теплопроводность имеет тонкая костюмная шерстяная ткань. То есть верхняя одежда, сшитая из драпа и утепленная холлафайбером и синтепоном, хорошо сохранит наше тепло, а, значит, защитит нас от зимних холодов . Практическая значимость Теплопроводность тканей играет важную роль в одежде человека , а следовательно в его жизнедеятельности. Человек всегда должен одеваться по погоде, чтобы сохранить свое физическое здоровье.

Термобелье Для защиты человека от переохлаждения, разработано в настоящее время термобельё . Термобелье - это специальное нижнее белье , плотно прилегающее к телу специального покроя. Иначе говоря, согревающее термобелье , предназначается для низкого и среднего уровня физической активности при прохладной, холодной или очень холодной температуре внешней среды. Влаговыводящее (функциональное) термобелье . Это термобелье обладает способностью выводить излишнюю влагу (пот) с поверхности кожи. Как правило, термобелье данного вида производится из 100% синтетики. Не имеет смысла перечислять все виды синтетики, обладающие такими свойствами. Назовем лишь самые известные из них: Coolmax , QuickDry , ThermoliteBase , Polypropylene , Viloft , и многие, многие другие. Теплосберегающее + влаговыводящее термобелье (гибридное). Термобелье сочетающее два вышеуказанных свойства, т.е. и согревающее и влаговыводящее . Влаговыводящее функциональное термобелье Теплосберегающее термобелье Гибридное термобелье Термобельё справляется со многими видами функций - греть, отводить влагу, или и то и другое сразу. Термобелье позволяет вам заниматься вашими любимыми активными видами спорта в разных климатических условиях, не создавая ощущения дискомфорта, а так же бережет вашутеплоэнергию .

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Краткие сведения о шёлковой ткани. Использование шёлковой ткани для отделки различных видов одежды. 7 класс.

Краткие сведения о шёлковой ткани. Использование шёлковой ткани для отделки различных видов одежды. 7 класс. Изучение нового материала. 1.Рассказ учителя. Из истории возникновения шёлка. В Китае ш.

Тема урока: Краткие сведения о шёлковой ткани. Использование шёлковой ткани для отделки различных видов одежды. Цели: Ознакомить учащихся с происхождением шёлковой ткани; со свойствами шелка; научить .

Особенности формирования различных видов универсальных учебных действий при организации учебно-исследовательской и проектной деятельности по математике

Особенности формирования УУД при организации учебно-исследовательской и проектной деятельности на примере проекта в 8 классе по геометрии "Теорема Пифагора".

Особенности формирования различных видов универсальных учебных действий при организации учебно-исследовательской и проектной деятельности по математике

Особенности формирования различных видов универсальных учебных действий при организации учебно-исследовательской и проектной деятельности по математике на примере проекта по геометрии "Теорема Пифагор.

Передача тепла в бытовых условиях происходит тремя путями: за счет теплопроводности, излучения или конвекции. При теплопроводности энергия передается от более нагретой части к менее нагретой. Она характерна для твердых тел. Все металлические предметы имеют высокую теплопроводность. Поэтому ложка, вилка или нож, опущенный в горячую жидкость, постепенно прогреваются по всей длине. Именно из-за этого нельзя трогать руками без прихваток ручки металлической сковороды или кастрюли, которая стоит на огне. Они очень горячие, хотя подогревается непосредственно только дно посуды. Чтобы сделать ручки безопасными, их покрывают полимерными материалами, не способными проводить тепло.

За счет низкой теплопроводности человек не мерзнет в шерстяной одежде, шубах, куртках с синтепоном. Кирпичи, специальные утеплители (пенопласт, минеральная вата) защищают дома от промерзания, они плохо проводят тепло.

При конвекции тепло переносится потоками вещества, этот вид теплопередачи характерен для газов и жидкостей. Примером в быту служит холодильник. Хладагент перемещается по трубкам и охлаждает воздух, который в свою очередь понижает температуру помещенных в холодильник продуктов. В холодное время года батареи передают тепло воздуху, за счет которого обогревается помещение. При этом холодный воздух всегда опускается вниз, а теплый поднимается вверх. Обычный теплый или холодный ветер также является примером конвекции.

Тепло от огня (костер, печка, камин) передается греющемуся возле него человеку именно за счет конвекции. Тяга, образующаяся в дымоходе – это тоже пример конвекции. Теплый дым поднимается вверх, поскольку он легкий.

При излучении энергия передается за счет волн, чаще всего инфракрасного излучения. Так одежда темного цвета больше нагревается на солнце и в ней зимой теплее, а летом очень жарко и можно получить тепловой удар. Светлые поверхности отражают волны, поэтому они так сильно не нагреваются. В белой одежде летом не так жарко. Из-за этого свойства самолеты окрашивают в светлый цвет, иногда дома и крыши в жарких странах. Под действием излучения Солнца, проходящего сквозь стекло, нагреваются помещения.

Благодаря теплопередаче обустраивают теплицы, в том числе и маленькие для комнатных растений. Излучение Солнца проникает сквозь пленку или банку, нагревает черный грунт, но теплый воздух не может покинуть теплицу. Вот и получается парниковый эффект. Теплопередача нашла широкое применение в быту.

Виды теплопередачи в быту

Наверное, нет такой профессии, которая была бы не нужна человеку. А вот без помощи электрика вы не сможете включить ни один прибор, и придется сидеть в темноте. У него должно быть острое мышление, зоркий глаз и самое главное,

В творчестве А.С. Пушкина отмечают несколько периодов его творчества, но одним из плодотворных считают поздний период. Именно в этот период ему пришлось приехать в село Болдино для решения своих проблем перед свадьбой.

Якутия или Республика Саха представляет собой самый большой регион в России и располагается в Дальневосточном Федеральном округе. Ее местность соседствует с Красноярском, Хабаровском, Иркутской, Читинской, Амурской,

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Министерство образования Республики Мордовия

Отдел образования администрации городского округа Саранск

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Научно-исследовательская работа

секция физика

Автор проекта: ученик 9А класса

Липасов Михаил Павлович

Научный руководитель: учитель физики

Палаева Нина Павловна

Климат Мордовии умеренно континентальный, характеризуется холодной морозной зимой и умеренно жарким летом.

В основном территория республики находится под воздействием воздушных масс умеренных широт, переносимых господствующими западными воздушными потоками. Нередко погоду определяют теплые воздушные массы, поступающие с южными циклонами с Черного, Средиземного и Каспийского морей. Сравнительно часто республика попадает под воздействие сухих континентальных воздушных масс, приносимых с юго-востока. Холодные воздушные массы вторгаются со Скандинавии и Баренцева моря.

Средняя годовая температура воздуха равна +4,1…+4,4 °С. Самым холодным месяцем, является январь: средняя месячная температура воздуха находится в пределах от –11,1 до –11,6 °С. Абсолютный минимум составлял –42…–47 °С. Самый теплый месяц – июль. Средняя его температура +18,7…+19,1 °С. Абсолютный максимум достигал +37…+39 °С, в 2010 г. – +39…+41 °С, на МП МГУ – +42 °С.

Начало, конец и продолжительность сезонов носят условный характер. Они определяются исходя из дат устойчивого перехода средней суточной температуры через 0 и +15 °С.

Год делится на два периода: теплый и холодный. Теплый период года устанавливается с момента перехода средней суточной температуры через0 °С к положительным значениям. Начинается он 31 марта – 2 апреля, заканчивается 4–6 ноября, продолжительность его составляет 217–221 день. Холодный период года наступает с момента устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха через 0 °С к отрицательным значениям. Продолжается он около 5 месяцев (144–148 дней).

Весна начинается в конце марта – начале апреля. Ее предвестником является прилет грачей, в начале апреля прилетают скворцы и жаворонки. В середине мая зацветает черемуха, в конце месяца – сирень. Заканчивается весна с переходом средней суточной температуры воздуха через +15 °С (27–29 мая), продолжительность весны 57–58 дней. Неблагоприятными явлениями в весенний период являются возвраты холодов и заморозки, засухи и суховеи. Последние отмечаются ежегодно. Признаками суховея являются относительная влажность воздуха меньше 30 % при температуре воздуха выше +25 °С и ветре не менее 5 м/с.

Период со средней суточной температурой воздуха +15 °С и выше принято считать летним, продолжительность его составляет 91–96 дней, заканчивается он 28–31 августа. Неблагоприятными явлениями летом являются сильные ливни, град, гроза, шквал, засуха, суховеи. Ливневые дожди размывают верхний плодородный слой почвы, уносят ценный почвенный материал в овраги, реки, вызывают полегание растительности. Ежемесячно среднее число дней с сильными ливнями (более 10 мм) составляет 1–2, с суховеями средней интенсивности – 3–8.

Осень наступает 29 августа – 1 сентября, заканчивается в первой декаде ноября. Продолжительность ее составляет 65–69 дней. В начале сентября начинается листопад у тополя, к середине сентября – у березы, клена. Режим погоды осенью неустойчив, осадки часто имеют смешанный характер. Неблагоприятные явления осени: ранние заморозки на поверхности почвы и в воздухе, туманы, гололед.

В условиях преобладания разной температуры возникает проблема соответствующей одежды, которая если не греет, то хорошо сохраняет тепло. Одежда должна обладать малой теплопроводностью. И поэтому мы решили исследовать некоторые виды тканей на теплопроводность.

Глава I .Обзор работы

1. Обоснование работы :

Данную тему я выбрал, потому что хотел более подробно разобраться в этом физическом процессе.

2. Актуальность работы :

Возможность получения новых теплоизоляционных материалов с лучшими свойствами.

Теплоизоляция играет одну из важнейших ролей в решении вопросов сохранения здоровья.

В условиях умеренного климата возникает проблема соответствующей одежды, которая должна хорошо сохранять тепло, для этого она должна обладать малой теплопроводностью.

Применение различных видов утеплителя, при пошиве одежды, позволяет снизить рост заболевания в случае терморегуляции организма.

Такие исследования позволяют радикально углубить понимание о теплопроводности текстильных материалов и выяснить, какой материал является наиболее эффективно выгодным.

3. Цель данной работы: исследовать теплопроводность текстильных материало в в условиях школьного физического кабинета.

Задачи работы: изучить теоретическую основу понятие теплопроводности; экспериментально исследовать теплопроводность текстильных материалов; экспериментально определить коэффициент теплоизоляции текстильных материалов, сравнить экспериментальные и табличные значения теплопроводности материалов, сделать вывод.

Основной показатель теплоизоляционных свойств материала — коэффициент теплопроводности.

5. Оборудование:

- измерительные цилиндры ( мензурки ) 3 шт;

- экспериментальный материал (образцы тканей);

- термометры 3 шт ;

6.Теоретические обоснования.

Теплопроводность — это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. Теплопроводность - один из видов переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры. При теплопроводности перенос энергии в теле осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц (молекул, атомов, электронов), обладающих большей энергией, частицам с меньшей энергией. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям.

Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры.

Коэффициент теплопроводности – это количество теплоты, проходящее за единицу времени через 1 м3 материала при разности температур на его противоположных поверхностях равной 1 градусу.

P — полная мощность тепловых потерь, S — площадь сечения параллелепипеда, ΔT — перепад температур граней, h — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K).

Чем меньше коэффициент теплопроводности, тем лучшими теплоизоляционными свойствами обладает материал.

Различают теплоизоляционные и теплопроводящие материалы.

7. Характеристики исследуемых видов тканей.

Различные по назначению ткани обладают различными физическими свойствами и характеристиками: прочность, устойчивость к смятию, способность противостоять к истиранию (о различные предметы, о тело человека), усадка, цепкость, воздухопроницаемость, паропроницаемость, водоупорность, теплостойкость. Весьма важными свойствами бытовых тканей являются теплопроводность, т.е. способность ткани пропускать тепло. Ткани, предназначенные для защиты от холода, должны обладать минимальной теплопроводностью. Так, например, высокая теплостойкость и водоупорность важны для технических тканей, используемых для изготовления одежды пожарников.

Основу всех материалов и тканей составляю волокна. Друг от друга волокна отличаются по химическому составу, строению и свойствам. В основу существующей классификации текстильных волокон положено два основных признака - способ их получения (происхождение) и химический состав, так как именно они определяют основные физико-механические и химические свойства не только самих волокон, но и изделий, полученных из них.

Рассмотрим четыре вида тканей, образцы которых будем исследовать.

Костюмные ткани – из натуральных волокон – шерсть.

Шерстью называют волосяной покров овец, коз, верблюдов и других животных. Основную массу шерсти (94-96%) для предприятий текстильной промышленности поставляет овцеводство.

Особенностью шерсти является ее способность к свойлачиванию, что объясняется наличием на ее поверхности чешуйчатого слоя, значительной извитостью и мягкостью волокон. Благодаря этому свойству из шерсти вырабатывают довольно плотные ткани, сукна, драпы, фетр, а также войлочные и валяные изделия. Шерсть обладает малой теплопроводностью, что делает ее незаменимой при выработке пальтовых, костюмно-плательных тканей и трикотажных изделий зимнего ассортимента.

Натуральные утеплители

Ват и н - полушерстяной утеплитель, вязаное полотно с односторонним или двусторонним начёсом. Ватин выпускается хлопчатобумажный, шерстяной, полушерстяной и заменяет вату при шитье тёплой одежды.

В середине-конце прошлого века в советской швейной промышленности использовался при пошиве спецодежды, а также в качестве утеплителя для зимних пальто

Ватин различается по составу (хлопчатобумажный, шерстяной), толщине полотна, способу скрепления волоков.

В настоящее время ватин всё менее популярен.

Недостатки: большой вес и сравнительно высокие влагоудерживающие свойства.

Синтетические утеплители

Синтепон —является одним из самых распространенных синтетических утеплителей. Лёгкий, объёмный, упругий нетканый материал, в котором смесь (в том числе вторичных искусственных и натуральных, отходов текстильных производств) полиэфирных волокон скрепляется иглопробивным, клеевым (эмульсионным) или термическим способом.

Синтепон в последнее время чаще всего изготавливают из вторичного полиэфирного сырья (втор-ПЭТ), переплавленных пластиковых отходов (ПЭТ-бутылок, пакетов, одноразовой посуды и т. п.). Это существенно удешевляет продукт, однако критично снижает качественные и эксплуатационные характеристики.

Синтепон - нетканый материал, полученный синтетических волокон. Он гораздо легче ватина, упругий, не теряет форму и не сваливается. Синтепон не гигроскопичный, благодаря чему сильно не намокает и легко высушивается. К тому же он выпускается белого цвета и при стирке утепленных вещей не линяет и не оставляет пятен на ткани верха. Изделие после стирки сохраняет форму и не теряет объемности.

Преимущества синтепона заключаются в лёгкости, хороших теплозащитных свойствах и малом весе, а также в относительной безвредности для человека. Синтепон используют для всех видов утеплённой одежды, в том числе детской, а также для изготовления одеял, покрывал, спальных и бивачных мешков и других текстильных изделий. Легкий, теплый, объемный, дешевый – одно время такой утеплитель был на пике популярности.

Однако, как показало время, синтепон имеет ряд недостатков: повышенная влагопроницаемость, воздухонепроницаемость, быстрая деформация и недолговечность материала - все это привело к тому, что синтепон используют в качестве утеплителя для производства более дешевой демисезонной и зимней одежды.

Холлофайбер Hollowfiber (полое волокно) – нетканое полотно, наполненное синтетическими волокнами в виде спиралек, шариков, пружинок и т. д. Именно такая структура делает вещь тёплой, поскольку между волокнами сохраняется много воздуха.

По праву считается утеплителем 21 века. Легкий, теплый, влаго- и формоустойчивый, гипоаллергенный - является прекрасным материалом для производства отличных утеплителей для зимней одежды.

Разновидности - полифайбер, термофайбер, файберскин, файбертек и др.

Глава II . Экспериментально-исследовательские работы

Ход выполнения работы:

В ходе выполнении данной исследовательской работы было проведено шесть экспериментов с различными видами тканей. Все образцы имеют одинаковые размеры: длину, ширину и площадь (фото 1). Площадь образцов совпадает с площадью поверхностью измерительного цилиндра(таблица №1)

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.

Классификация

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:

Перенос энергии от разогретой подошвы утюга к тканям.
Нагрев металлической вставки рукоятки ножа после опускания его кончика в кипящую воду.
Ручка металлического половника становится огненной, после опускания его в горячий суп.
Нагрев плафона освещения от лампы накаливания, размещенной внутри люстры.

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.

Материалы

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.

Закономерности вокруг нас

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.

Закономерности дома

По утрам наливая кружку горячего чая, какие мы можем увидеть виды теплопередачи? Их учёт и использование в быту будет выглядеть так:

Кружка горячего чая помещается в подстаканник из слабо проводящего тепло материала. Часто этот вариант используется проводниками в поездах.
Металлические кастрюли оборудуются крышками с ручками из пробкового дерева либо пластмассы. Последние материалы практически не нагреваются.
Ручки ножей, ложек, половников также оформляются пластиковыми вставками.
У газовых и электрических плит поверхность духового шкафа покрывается фольгированным материалом, способным отражать тепло. А между корпусом и нагревающимися элементами предусмотрены воздушные зазоры.

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.

Отличия

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.

Излучение

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.

Доказательства закономерностей опытами

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.

Опыты с различными материалами

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.

Читайте также: