šilumos laidumas arba tiesiog laidumas yra šilumos perdavimo procesas, vykstantis kietųjų medžiagų viduje, dėl a skirtumasįtemperatūra. Vairuodamas Šiluminė energija yra perkeliamas tarp atomai ir molekulės ant vieno kietas neperdavus materijos, kol bus padaryta šiluminė pusiausvyra.
Šis reiškinys pasireiškia visose medžiagose, nepaisant jų fizinė būklė, nepaisant daugiaudažnasįkietosios medžiagos. Taip atsitinka todėl, kad kietoje būsenoje fiksuota atomų padėtis, išsidėsčiusi kristalinėje gardelėje, palankiai vertina energijos mainus tarp atomų dėl jų susidūrimo dažnio dalelės.
Pažiūrėktaip pat:Viskas, ką reikia žinoti apie termologiją
Kaip vyksta šilumos laidumas?
Procesas vairuojaterminis būdinga sąveika tarp atomų daug skirtingųtemperatūros. Kai kaitiname kūną, jo atomai ima svyruoti didesne amplitude. Tie labiau sujaudinti atomai perduoti dalį savo kinetinė energija į kaimyninius atomus susidūrimų ir vibracijų būdu, tokiu būdu jie sulėtėja, o bet mažiaususijaudinęslaimėtigreitis. Per šį mechanizmą šiluma palaipsniui perduodama iš aukštesnės temperatūros regionų į žemesnės temperatūros regionus, kol visa sistema bus toje pačioje temperatūroje.
JAV dujos, pavyzdžiui, šilumos perdavimas laidumu vyksta tik susidūrus atomams. JAV nemetalinės kietosios medžiagos, šilumos laidumas vyksta per vibracijas išilgai medžiagos kristalinės gardelės. JAV metalinės kietosios medžiagos - geriausi šilumos laidininkai - laidumas vyksta tiek skleidžiant vibracijas kristalinėje gardelėje, tiek chaotiškai judant laisviesiems elektronams.
Izoliatoriai ir šilumos laidininkai
Skirtingos materijos būsenos šilumą perduoda skirtingais mechanizmais. Vadinamosios medžiagos laidininkai, pavyzdžiui, ar tie, kurie gali perduoti šilumą dideliais lengvumas - yra daugumos atveju metalai. Medžiagos izoliatoriai, savo ruožtu jie yra tie, kurie trukdo praeiti šilumai, pavyzdžiui, polistirenas, a guma, The mediena ir kt.
Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)
Laidumo, konvekcijos ir radiacijos skirtumai
Vairuoja, konvekcija ir radiacija yra trys skirtingos sklidimo formos šilumos. Bendras šių trijų procesų taškas yra tas, kad turi būti a skirtumasįtemperatūra tarp skirtingų kūnų arba skirtinguose to paties kūno taškuose.
vairuoja, kaip sakoma, tai vyksta per tiesioginį kontaktą tarp molekulių, kurios susidūrusios perduodamos kinetinė energija į kaimynines molekules. Tokio tipo šilumos perdavime nėra jokio transporto. Savo ruožtu konvekcija vyksta tik skysčiuose ir, taip pat vairuoja, pasitaiko tik materialiomis priemonėmis. Skirtumas tarp laidumo ir konvekcijos yra tas, kad konvekcijoje jų yra transportasįmakaronai konvekcinėmis srovėmis. radiacija ir perkėlimasįšilumos už elektromagnetinės bangosTodėl šis šilumos perdavimo procesas gali vykti vakuume.
Šilumos srautas arba Furjė dėsnis
Vadinamas šilumos kiekis, kuris perduodamas tarp dviejų kūnų viduje esančių taškų kas sekundę tekėtiįšilumos. Ši koncepcija susijusi su tuo, kaip greitai šiluma perduodama kūno viduje. Kai kurios medžiagos turi didelę talpą šilumos perdavimas, todėl mes sakome, kad jie yra geri šilumos laidininkai, nes sugeba ją greičiau išsklaidyti.
O tekėtiįšiluma, kuris apibrėžiamas kaip pastoviosios k funkcija, matuojamas vatais (W) pagal Tarptautinė vienetų sistema, bet jį taip pat galima išmatuoti kalorijųužantra. Šis energijos srautas yra proporcingas à skirtumasįtemperatūra tarp dviejų kūno taškų ir atitinka energijos kiekį, kuris šilumos pavidalu teka į kiekvieną paviršiaus kvadratinį metrą per vieną sekundę.
formulė naudojamas skaičiuojant šilumos laidumą, dar žinomą kaip šilumos srauto formulė arba TeisėįFurjė yra toks:
Φ - šilumos srautas (cal / s arba W)
Klausimas - šiluma (kalkės arba J)
t - laiko intervalas (-ai)
A - plotas (m² arba cm²)
T2 ir t1 - 1 ir 2 taškų temperatūra (K arba ºC)
k - šilumos laidumo koeficientas (J / s.m.K arba cal / s.cm.ºC)
O šilumos laidumo koeficientas (k) nustato, ar kūnas yra geras šilumos laidininkas. Šis koeficientas susijęs su daugeliu medžiagos savybių, pavyzdžiui, temperatūra,valstijafizikas,Grynumas,tankis ir kt. Be to, formulė rodo, kad šilumos kiekis Klausimas tekanti per teritoriją , tam tikru laikotarpiu t, yra proporcinga temperatūros skirtumui (T2 - T.1) tarp dviejų šios srities veidų ir atvirkščiaiproporcingas iki storio ir, kuris juos skiria. Laikykitės šios diagramos, kurioje parodytas šilumos laidumas kietoje terpėje pagal pateiktus kintamuosius:
Šilumos laidumo pratimai
Klausimas 1) Saulėtą dieną pro 15 minučių lauke stovėjusios transporto priemonės langus praeina didelis šilumos kiekis - apie 180 kal. Tokiu atveju nustatykite šilumos srautą per šios transporto priemonės langus.
a) 10 000 cal / s
b) 2000 cal / s
c) 50 cal / s
d) 300 cal / s
e) 500 cal / s
Šablonas: B raidė
Rezoliucija:
Norėdami išspręsti pratimą, paprasčiausiai apskaičiuokite šilumos kiekį, kuris kiekvieną sekundę praeina pro transporto priemonės langus. Žiūrėti:
Remiantis skaičiavimais, per sekundę pro automobilio langus praeina apie 2000 kalorijų, taigi teisinga alternatyva yra B raidė.
2 klausimas) Patikrinkite alternatyvą, kur vyksta tik šilumos laidumas:
a) Karštas vanduo sumaišomas su šaltu vandeniu.
b) Saulės šviesos deginamas popierius, sutelktas didinamuoju stiklu.
c) Geležis, deginanti marškinius.
d) Vandens garai, verdami daržoves.
Šablonas: C raidė
Rezoliucija:
Tarp išvardytų procesų pirmasis yra konvekcinis šilumos perdavimas; tada mes turime spinduliuotę B raidėje; vairavimas, raidėje C; pagaliau paskutine alternatyva vėl konvekcija. Todėl teisinga alternatyva yra raidė C.
Autorius M.e Rafaelis Helerbrockas
Fizikos mokytoja
