Geleidingsvermoë is die vermoë van 'n liggaam of materiaal om hitte oor te dra. Sodoende beweeg dit deur 'n soliede voorwerp of van een voorwerp na 'n ander, want beide van hulle is in kontak met mekaar. Dit is die enigste manier waarop hitte deur die hele liggaam kan beweeg. Die vraag ontstaan: "Hoe gelei lug en ander materiale hitte?" Vind uit in die artikel!
Termiese geleiding
Die vermoë om hitte binne 'n voorwerp oor te dra, word termiese geleidingsvermoë genoem. Hierdie eienskap word aangedui met die letter k, en word gemeet in W / (m × K). Termiese geleidingswaardes verskil vir verskillende materiale. Dus, goud, silwer en koper het 'n hoë termiese geleidingsvermoë. Terloops, hierdie materiale is ook goeie geleiers van elektrisiteit. Hoe gelei lug hitte? Die antwoord is kort: dit is 'n swak kondukteur. Die hoë geleidingsvermoë van goud, silwer en koper is te wyte aan die feit dat die elektrone wat verantwoordelik is vir die oordrag van lading ook deelneem aan die oordrag van termiese energie.
Maar materiale soos glas en minerale wol het lae termiese geleidingsvermoë. Dit word verklaar deur die feit dat hulle baie min "vrye" elektrone het vir die oordrag van termiese energie binne die vaste stof. Materiale van hierdie tipe word isolators genoem. Die tempo van hitte-oordrag (dit wil sê die bewegingstempo van termiese energie) hang direk af van die termiese geleidingsvermoë, temperatuurverskil en kontakarea en materiaal waaroor die liggaam beskik. Om dieselfde rede kan daar nie gesê word dat lug hitte goed gelei nie.
As die materiaal 'n goeie geleier van hitte is, beweeg dit vinnig deur die liggaam. Metale word wyd gebruik vir hitte-oordragdoeleindes aangesien dit eienskappe het wat toelaat dat hitte sirkuleer terwyl dit terselfdertyd die uiterste temperature wat met verhitting geassosieer word, weerstaan.
Dit is die elektrone wat verantwoordelik is vir die oordrag van termiese energie, sowel as elektriese lading. Daarom is metale goeie geleiers van hitte en elektrisiteit! Dit is waar die antwoord op die vraag lê: "Waarom is lug 'n swak geleier van hitte?"
Moet egter nie elektriese geleidingsvermoë (wat verband hou met die lading van elektrone) verwar wanneer jy termiese geleiding bedoel (wat verband hou met elektronenergie-oordrag nie).
Ons bewys deur ondervinding
Probeer om die een punt van 'n metaalstaaf oor 'n vlam te hou - na 'n paar minute sal dit warm word.
Hou nou die punt van 'n houtstok in 'n vlam en die punt sal so warm word dat dit uiteindelik aan die brand sal slaan. Maar die einde van die stok waarvoorjy hou vas, bly relatief koel.
Warmte versprei nie deur die volume van die liggaam nie as gevolg van die samestelling daarvan: die struktuur daarvan maak dit moeilik vir elektrone om hitte deur die materiaal oor te dra.
Daarom wys alledaagse ondervinding dat hout nie 'n goeie geleier van hitte is nie. As jy al ooit’n stuk hout onder’n mikroskoop gesien het, het jy waarskynlik die struktuur van hout opgemerk: dit bestaan uit individuele selle wat as isoleerders optree omdat hulle nie onderling verbind is nie. Selle is soos klippe in 'n stroom gestrooi. Hitte beweeg baie stadiger deur so 'n materiaal as in metale, waar die atome in 'n driedimensionele "rooster" saamgebind is.
Lug is 'n swak geleier van hitte. Die ervaring van die alledaagse lewe wys: onthou die struktuur van vensters. Hulle bestaan altyd uit ten minste twee glase, waartussen daar 'n lug-"kussing" is. Hierdie laag help om hitte in die kamer te hou sonder om dit uit te laat.
Dus, as termiese energie direk op een deel van 'n soliede voorwerp toegepas word, word die elektrone in die voorwerp opgewonde. Dit lei tot atoomroostervibrasies wat deur die voorwerp beweeg, wat die temperatuur verhoog terwyl hulle verbygaan. Hoe nader die skakels binne 'n vaste stof, hoe vinniger is die hitte-oordrag.
Vloeistowwe is swak geleiers van hitte
As jy 'n ysblokkie aan die onderkant van 'n proefbuis water vasmaak (jy moet 'n gewig gebruik om dit te doen, anders sal dit op die oppervlak dryf, sosoos ys 'n laer digtheid as water het) en dan die water bo-op die buis verhit, sal jy vind dat die water bo-op die buis sal kook en die ysblokkie sal gevries bly.
Dit is te wyte aan die feit dat water 'n swak geleier van hitte is. Die meeste van die hitte sal in 'n konveksiestroom binne die water aan die bokant van die buis beweeg, net 'n klein deel daarvan sal na die ysblokkie sink.
Hoe gelei lug hitte?
Lug is 'n versameling gasse. Alhoewel dit uitstekend is vir konveksie, is die hoeveelheid hitte wat dit kan oordra minimaal omdat die klein massa materie nie baie hitte kan berg nie – daarom word dit nie as 'n goeie geleier beskou nie. Die isolerende eienskappe van lug word deur die mensdom in die alledaagse lewe gebruik. Hulle word dus gebruik om verkoelers in die mure van 'n gebou te isoleer. Selfs die werk van 'n termosfles is gebaseer op die feit dat lug nie hitte goed gelei nie. Daar is regtig baie voorbeelde!
So wat veroorsaak hierdie verskynsel? Omdat lug nie dig is nie, is daar 'n sekere hoeveelheid massa beskikbaar om termiese energie deur geleiding oor te dra. Daarom is dit 'n swak geleier, maar 'n uitstekende isolator. Nietemin, die antwoord op die vraag: "Gelei lug hitte?" - nie so ondubbelsinnig nie. So, oorweeg die volgende verskynsels.
Bestraling is die oordrag van energie deur golwe of opgewekte deeltjies. Die lug skep 'n termiese gaping wat nie toelaat dat termiese energie dit oorkom nie. Hitte moet vanaf die oppervlak uitgestraal word nalugdeeltjies, dan moet dit uit die lug na die teenoorgestelde oppervlak uitgestraal word. Hitte beweeg baie stadig tussen die drie materiale, en die meeste van die oorgedra hitte-energie word in die lug geabsorbeer.
Konveksie is die beweging van hitte deur 'n vloeistof of gas as gevolg van 'n afname in digtheid as gevolg van hitte-absorpsie. In hierdie geval word die eienskappe van lug uiters nuttig. Dit beweeg ook opwaarts deur hitte van 'n geïsoleerde houer of ruimte oor te dra. Daarom word konveksie gebruik om hitte te verwyder en kan dit gebruik word om die oppervlak af te koel. Die verspreiding van hitte deur konveksie in lug is ietwat ondoeltreffend, maar dit word vir baie verkoelingsdoeleindes gebruik. Ja, lug is 'n swak geleier van hitte.
Isolasievoorbeelde
Isolasie word vir baie doeleindes gebruik. Sommige hiervan sluit in koeldranke en kos, die skep van luggapings in mure, en die inbring van lugsakke in kombuisgereedskap. Kenmerke van hoe lug hitte gelei is selfs van toepassing op isoleerskuim.
Gevolgtrekking
Geleidingsvermoë is die deurgang van hitte deur 'n soliede liggaam. Dit verskil van die verskynsel van konveksie deurdat geen beweging van materie in die proses plaasvind nie. Nou weet ons of lug hitte goed gelei, en hoekom.
