Теплопровідність, фізика

Теплопровідність - це вид теплопередачі, при якому відбувається безпосередня пе-редача енергії від часток (молекул, атомів) більш нагрітої частини тіла до частинкам його менш нагрітої частини.

Розглянемо ряд дослідів з нагріванням твердого тіла, рідини і газу.

Закріпимо в штативі товсту мідний дріт, а до дроту прикріпимо воском або плас-тіліном кілька цвяхів. При нагріванні вільного кінця дроту в полум'ї спиртівки віск плавиться, і гвоздики поступово відпадають від дроту. Причому спочатку відпадають ті, що знаходяться ближче до полум'я, потім по черзі всі інші. Пояснюється це наступним обра-зом. Спочатку збільшується швидкість руху тих частинок металу, які знаходяться ближче до полум'я. Температура дроту в цьому місці підвищується. При взаємодії цих частинок з сусідніми швидкість останніх також збільшується, в результаті чого підвищується температура наступній частині дроту. Потім збільшується швидкість руху наступних частинок і т. Д. Поки не прогріється вся дріт.

Слід пам'ятати, що при теплопровідності саме речовина не переміщується вздовж тіла, пере-носиться лише енергія.

Розглянемо тепер теплопровідність рідин. Візьмемо пробірку з водою. Покладемо в неї шматочок льоду і станемо нагрівати верхню частину пробірки. Вода у поверхні скоро закипить. Лід ж на дні пробірки за цей час майже не розтане. Значить, у рідин теплопровідність невелика, за винятком ртуті і рідких металів.

Це пояснюється тим, що в рідинах молекули розташовані на великих відстанях один від одного, ніж в твердих тілах.

Досліджуємо теплопровідність газів. Суху пробірку одягнемо на палець і нагріємо в полум'ї спиртівки денце. Палець при цьому довго не відчуває тепла.

Це пов'язано з тим, що відстань між молекулами газу ще більше, ніж у рідин і твердих тіл. Отже, теплопровідність газів ще менше.

Отже, теплопровідність різних речовин різна.

Найбільшою теплопровідністю володіють метали, особливо срібло і мідь. Якщо ТЕПЛОПРОМ-водність різних речовин порівнювати з теплопровідністю міді, то виявиться, що у заліза вона менше приблизно в 5 разів, у води - в 658 разів, у пористого цегли - в 848 разів, в якого щойно випав-шего снігу - майже в 4000 разів, у вати, деревної тирси і овечої вовни - майже в 10 ТОВ раз, а у повітря вона менше приблизно в 20 000 разів. Поганою теплопровідністю володіють також воло-си, пір'я, папір, пробка та інші пористі тіла. Це пов'язано з тим, що між волокнами цих речовин міститься повітря. Найнижчою теплопровідністю володіє вакуум (звільнене від повітря простір). Пояснюється це тим, що теплопровідність - це перенесення енергії від однієї частини тіла до іншої, який відбувається при взаємодії молекул або інших частинок. У просторі, де немає часток, теплопровідність здійснюватися не може.

Якщо виникає необхідність захистити тіло від охолодження або нагрівання, то застосо- ють речовини з малою теплопровідністю. Так, ручки для каструль, сковорідок виготовляють з пластмаси. Будинки будують з колод або цегли, що володіють поганою теплопровідністю, а зна-чит, оберігають приміщення від охолодження. На застосуванні вакууму в якості теплоізоля-ційного «матеріалу» заснований пристрій термоса, або судини Дьюара, який був винайдений в 1892 р англійським вченим Джеймсом Дьюара.