Informații generale
Conductivitatea termică este proprietatea organismelor de redistribuire a căldurii de la mai multe părți încălzite la cele mai puțin încălzite. Această proprietate nu depinde de dimensiunea corpului, ci depinde de temperatură. Cu cât conductivitatea termică a unei substanțe este mai mare, cu atât caldura mai bună este transferată prin ea. De exemplu, lâna are o conductivitate termică mai mică decât metalul, deci dacă un copil atinge mănușa lui în timpul iernii, nimic nu i se va întâmpla. Dacă decide să guste din butonul metalic al ușii, umiditatea din limba îi îngheață și limba se îngheață.
Conductivitatea termică are multe utilizări în inginerie și în viața de zi cu zi. Este datorită ei că este posibilă reglarea temperaturii corpului oamenilor și animalelor, pregătirea alimentelor și asigurarea confortului în casă, chiar dacă vremea este rea.
Aplicarea conductivității termice
Pentru prăjirea cărnii, de exemplu, chifteluțe sau brichete de carne pentru hamburgeri, este necesară o conductivitate termică ridicată. Pentru a face acest lucru, acestea sunt uneori prajite direct pe grila metalică cu puțin ulei adăugat, astfel încât să nu ardă.
Conductivitatea termică în bucătărie
Conductivitatea termică și ajustarea acesteia sunt importante în procesul de gătit. Adesea în timpul tratamentului termic al produsului este necesar să se mențină o temperatură ridicată, astfel încât bucătăria să utilizeze metale, astfel încât conductivitatea termică și rezistența lor să fie mai ridicate decât cele ale altor materiale. Din metal se fac oale, tigăi, foi de copt și alte ustensile. Când intră în contact cu o sursă de căldură, această căldură este ușor transferată în produsele alimentare. Uneori este necesar să se reducă conductivitatea termică - în acest caz, se utilizează tigăi din materiale cu o conductivitate termică inferioară sau sunt pregătite în moduri în care alimentele sunt transferate mai puțină căldură. Prepararea vaselor într-o baie de apă este un exemplu de reducere a conductivității termice. De obicei, într-o tigaie pe foc turnat în apă, care a pus oa doua tava de mâncare. Temperatura este controlată aici datorită conductivității termice scăzute a apei și datorită faptului că temperatura de încălzire a vasului interior nu depășește punctul de fierbere al apei, adică 100 ° C (212 ° F). Această metodă este adesea utilizată cu produse care sunt ușor arse sau care nu pot fi fierte, de exemplu ciocolată.
Metalele care conduc caldura foarte bine - cupru si aluminiu. Cuprul are mai multă conductivitate termică, dar costă și mai mult. Din ambele metale sunt făcute vase, dar unele alimente, în special acizi, reacționează cu aceste metale, iar mâncarea are un gust metalic. Pentru astfel de vase, în special pentru alamă, aveți nevoie de o îngrijire amănunțită, astfel încât în bucătărie utilizați adesea mai ieftin și mai convenabil să se ocupe și să aibă grijă oale din oțel inoxidabil.
Mâncăruri japoneze de Doria, coapte într-un cuptor într-un vas din ceramică.
Brânză de caracatiță în siciliană, gătită în sos. Pentru acest fel de mâncare, conductibilitatea căldurii a vaselor ar trebui să fie scăzută, astfel încât pentru pregătirea ei se utilizează o mulțime de lichide.
Pentru vasele destinate gătitului, nu sunt întotdeauna folosite materiale cu conductivitate termică ridicată. În cuptor, de exemplu, se folosesc adesea vase ceramice, a căror conductivitate termică este mult mai scăzută decât cea a vesela metalică. Cel mai important avantaj este capacitatea de a păstra temperatura.
Unii bucătari preferă să pregătească crema într-o baie de apă pentru a reduce transferul de căldură de la încălzitor la produse.
Un bun exemplu de utilizare a materialelor cu conductivitate termică ridicată în bucătărie este o sobă. De exemplu, aragazele cu plăci electrice sunt fabricate din metal pentru a asigura un transfer bun de căldură din spirala încălzită a elementului de încălzire într-o tava sau tigaie.
Oamenii folosesc materiale cu conductivitate termică scăzută între mâini și vase, pentru a nu fi arse. Mânerele mai multor vase sunt fabricate din materiale plastice, iar tăvile de copt sunt scoase din cuptor cu cârpe de material sau plastic cu conductivitate termică scăzută.
Materiale cu conductivitate termică scăzută sunt, de asemenea, utilizate pentru menținerea neschimbată a temperaturii alimentelor. De exemplu, cafeaua de dimineață sau supa care este luată în timpul călătoriei sau în timpul mesei, rămâne fierbinte, se toarnă într-un termos, o ceașcă sau un borcan cu o bună izolare termică. Cel mai adesea, mâncarea rămâne fierbinte (sau rece) datorită faptului că există un material între pereții care nu conduce bine căldură. Poate fi spumă sau aer, care se află în spațiul închis între pereții vasului. Nu permite ca căldura să treacă în mediul înconjurător, alimente - să se răcească și să-și facă mâinile - pentru a obține o arsură. Penoplastul este utilizat și pentru cupe și recipiente pentru produse alimentare. În recipientul de vacuum Dewar (cunoscut sub numele de "termos", sub numele de marcă comercială), nu există aproape nici un aer între pereții exteriori și interiori - aceasta reduce în continuare conductivitatea termică.
Conductivitate termică pentru căldură
Folosim materiale cu conductivitate termică scăzută pentru a menține o temperatură constantă a corpului. Exemple de astfel de materiale sunt lână, puf și lână sintetică. Pielea animalului este acoperită cu blană și păsările sunt pufoase cu conductivitate termică scăzută și le împrumuțăm de la animale sau creează țesături sintetice similare și le facem haine și pantofi care ne protejează de frig. În plus, facem pături, deoarece dormitul sub ele este mai convenabil decât în haine. În plus, temperatura corpului în timpul somnului scade și avem nevoie de izolare termică suplimentară. Uneori păturile nu sunt suficiente, deoarece nu sunt atașate foilor și prin fisurile care se formează atunci când ne întoarcem într-un vis, căldura poate scăpa și aerul rece se poate scurge.
Aerul are o conductivitate termică scăzută, dar problema cu aerul rece este că se poate mișca în mod liber în orice direcție. Se deplasează aerul cald din jurul nostru și devine rece. Dacă mișcarea aerului este limitată, de exemplu, prin închiderea acestuia între pereții exteriori și cei interiori ai vasului, acesta asigură o bună izolare termică. Animalele folosesc aer pentru a îmbunătăți izolarea termică a corpului. De exemplu, păsările stau înghesuite în vreme rece pentru a adăuga un strat de aer în interiorul penajului. Acest aer aproape nu se mișcă, așa că izolează bine de frig. Avem, de asemenea, acest mecanism - dacă suntem reci, atunci avem ghemuituri. Dacă în procesul evolutiv nu ne-am pierdut lîna, atunci o astfel de "tundere" ne-ar ajuta să ne încălzim.
Zăpada are o conductivitate termică scăzută, deci asigură o bună izolare
Zăpada și gheața au de asemenea o conductivitate termică scăzută, astfel încât oamenii, animalele și plantele le folosesc pentru izolarea termică. În zăpadă proaspătă, necompactată, există aer interior care reduce în continuare conductivitatea termică, mai ales că conductivitatea termică a aerului este mai mică decât conductivitatea termică a zăpezii. Datorită acestor proprietăți, capacul de îngheț și de zăpadă protejează plantele de îngheț. Animalele săpaie găuri și peșteri întregi pentru iernare în zăpadă. Călătorii care traversează zone acoperite de zăpadă uneori săpați aceste peșteri pentru a petrece noaptea în ele. Din cele mai vechi timpuri, oamenii au construit adăposturi de gheață și acum creează centre de divertisment întregi și hoteluri. De multe ori ard foc și oamenii dorm în blănuri și saci de dormit sintetici. Oaspeții spun că toată noaptea au fost foarte calzi și confortabili, deși nu se recomandă să te ridici în mijlocul nopții la toaletă. Datorită conductivității termice scăzute a gheții, sfeșnicele sunt uneori făcute din ea, iar multe clase de master asupra fabricării lor pot fi găsite pe Internet.
Menținerea temperaturii corporale a oamenilor și a animalelor
Temperatura normală a cerbilor cu coadă albă este de la 311.4K la 313.3K sau de la 38.2 ° C la 40.1 ° C, în ciuda faptului că temperatura aerului în habitatul lor variază de la -38 până la +34 ° C. Căprioară albă, Mississauga, Ontario.
Pentru a asigura o viață normală în corpul oamenilor și al animalelor, este necesar să se mențină o anumită temperatură în limite foarte înguste. Sângele și alte fluide, precum și țesuturile au conductivitate termică diferită și pot fi ajustate în funcție de necesități și de temperatura ambiantă. De exemplu, organismul poate schimba cantitatea de sânge din corp sau din întregul corp prin dilatarea sau îngustarea vaselor de sânge. Corpul nostru poate, de asemenea, să se îngroșeze și să dilueze sângele. În acest caz, conductivitatea termică a sângelui și, în consecință, a părții corpului în care acest flux de sânge variază.
Alte aplicații
Mulți oameni preferă să se relaxeze în saune sau în băi, dar ar fi imposibil să stați pe banchetele dintr-un material cu o conductivitate termică ridicată. Este nevoie de o perioadă lungă de timp pentru a egaliza temperatura acestor materiale cu temperatura corpului, astfel încât materialele cu conductivitate termică scăzută sunt folosite în schimb, de exemplu un arbore ale cărui straturi superioare au mult mai rapidă temperatura corpului. Deoarece în saună temperatura crește destul de înaltă, oamenii pun adesea pe capul pălării din lână sau simțit pentru a proteja capul de la căldură. În baile turcești cu hamam, temperatura este mult mai scăzută, astfel încât pentru bănci se folosește un material cu o conductivitate termică mai mare - o piatră.
Acești macaci îi place să înoate în izvoarele japoneze în timpul iernii
Unele locuri pentru înot, de exemplu izvoarele calde onsen în Japonia - pe stradă. Corpul uman este bine izolat cu grăsime, care are o conductivitate termică scăzută, astfel încât oamenii să se poată relaxa și să se bucure de o baie fierbinte, chiar dacă este îngheț în afară. Oamenii nu sunt singurele ființe care apreciază această caracteristică a corpului. Macașii iubesc, de asemenea, să înoate în izvoare calde în timpul iernii.
Conductibilitatea termică a unor materiale
Coeficientul de conductivitate termică, W / m · K
Termodinamica - Căldură
Termodinamica este o ramură a fizicii care studiază relațiile și transformările căldurii și a altor forme de energie. Termodinamica definește variabilele macroscopice (numite și variabile termodinamice), cum ar fi temperatura, entropia și presiunea, care descriu proprietățile medii ale corpurilor materiale și radiației, relațiile lor și legile care guvernează schimbările lor.
Conductibilitatea termică specifică
Conductibilitatea specifică a căldurii este o cantitate fizică care caracterizează conductivitatea termică a diferitelor materiale, adică capacitatea lor de a transfera energia internă din mai multe părți încălzite ale corpului către părți mai puțin încălzite. În acest caz, energia cinetică a atomilor și a moleculelor, care determină temperatura corpului, este transferată la un alt corp în timpul interacțiunii sau transferată din regiunile mai încălzite ale corpului în zone mai puțin încălzite. Un astfel de transfer se realizează prin mutarea chaotică a particulelor corpului. Transferul de căldură în materialele cu conductivitate termică ridicată, de exemplu în metale, are o rată mai mare decât în cazul materialelor cu conductivitate termică scăzută. Prin urmare, materialele cu conductivitate termică ridicată, cum ar fi cuprul, sunt utilizate pe scară largă pentru fabricarea radiatoarelor în echipamente electronice. În același timp, materialele cu conductivitate termică scăzută, cum ar fi spume poliuretanice rigide, sunt utilizate ca izolatoare termice. Rezistența termică specifică este reciprocă a conductivității termice specifice.
În sistemul internațional de unități (SI), conductivitatea termică este măsurată în wați pe metru-kelvin. W / (m-K). De aici se poate observa că conductivitatea termică specifică este o măsură a transferului de energie per unitate de timp de la părțile mai încălzite ale corpurilor la părțile lor mai puțin încălzite datorită diferenței de temperatură. În sistemele tradiționale de măsuri americane și engleze, conductivitatea termică este măsurată în BTU / (h · ft · ° F). Pentru a măsura conductivitatea termică specifică, se utilizează și alte unități.
Folosind convertorul "Conductivitate termică specifică"
Aceste pagini conțin convertoare de unități de măsură, permițându-vă să traduceți rapid și cu precizie valori de la o unitate la alta, precum și de la un sistem de unități la altul. Convertoarele sunt utile pentru ingineri, traducători și oricine lucrează cu diferite unități de măsură.
Pentru a reprezenta numere foarte mari și foarte mici în acest calculator, este utilizată o înregistrare exponențială a calculatorului. care este o formă alternativă a înregistrării exponențiale (științifice) normalizate, în care numerele sunt scrise sub forma a · 10 x. De exemplu: 1 103 000 = 1,103 · 10 6 = 1,103E + 6. Aici E (scurt pentru exponent) - înseamnă "· 10 ^", adică ". multiplicați cu zece la putere. “. Înregistrarea exponențială a computerului este utilizată pe scară largă în calculele științifice, matematice și de inginerie.
- Selectați unitatea care trebuie convertită din lista stângă a unităților.
- Selectați unitatea care urmează să fie convertită din lista corectă a unităților.
- Introduceți un număr (de exemplu, "15") în câmpul "Valoare inițială".
- Rezultatul va apărea imediat în câmpul "Rezultat" și în câmpul "Valoare convertită".
- De asemenea, puteți introduce un număr în câmpul din dreapta "Valoare convertită" și citiți rezultatul transformării în câmpurile "Valoare originală" și "Rezultat".
Dacă observați o inexactitate în calcule sau o eroare în text sau dacă aveți nevoie de un alt convertor pentru a converti de la o unitate de măsură la alta, care nu este pe site-ul nostru - scrieți-ne!
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: