Která kapalina má nejlepší tepelnou vodivost?

Tepelná vodivost je schopnost materiálu (resp kapaliny) vést teplo. To je důležitý parametr při navrhování systémů Topení и chlazení, stejně jako při výběru materiálů pro izolaci nebo chladič. V tomto článku zvážímejaké materiály vedou teplo лучшеa O, které kapaliny jsou nejlepšími vodiči tepla.

Co je tepelná vodivost

Tepelná vodivost je schopnost materiálu vést teplo přenosem tepelné energie z molekuly na molekulu. Tepelná vodivost se měří v jednotkách přenosu tepla na jednotku času, za jednotku náměstí a na jednotkový teplotní rozdíl. Ten vyšší tepelná vodivost, tím lépe materiál vede teplo.

Které materiály nejlépe vedou teplo?

Nejlepší vodiče tepla jsou – kovyzvláště stříbro a měď. Je to kvůli jejich e-mailu struktura a vysokou mobilitu elektrony, které hrají klíčovou roli při přenosu tepla. Hliník je na druhém místě v tepelné vodivosti. To jsou nejhorší vodiči tepla. MateriályJak vzduchu, cítil a dřevo – jsou dobrými tepelnými izolanty. Také užitečné vědětŽe vlna a baculatá nebo vata jsou špatné vodiče teplo, nicméně drží dobře teplov důsledku přítomnosti vzduchových kapes ve struktuře materiálu.

Co tě nejlépe zahřeje?

Pro zachování tepla, speciální Materiály, které mají nízké tepelná vodivost a dobře udrží teplo. Mezi takové materiály můžeme vyzdvihnout sklo, plastický a ocel. Jednoduché experimenty ukázánože skleněná baňka udrží teplotu v rozmezí ±15-20°C do 12 hodin, plastové – až 6 hodin, a ocel – až 20 hodin. kromě na, dobrými izolanty jsou materiály s dutými struktura, jako je mobilní telefon plastický a keramzit.

Které kapaliny nejlépe vedou teplo?

Porovnejme tepelnou vodivost různých kapaliny:

1. Tekutý kov (například, roztavené olovo sloučenina) – 83 W/m∙K.
2. Glycerin – 0,3 W/m∙K.
3. Voda – 0,6-0,7 W/m∙K.
4. olej – 0,13-0,22 W/m∙K.
5. Ethylenglykol – 0,25-0,4 W/m∙K.

Jak je vidět od stolu, tekutý kov je nejlepší vodič teploa ropa je nejhorší. Ale, Důležité značka, který je pro většinu aplikací izolovaný potrubí a topné systémy používají vodu – protože je to snadné přístupné a levný zdroj.

Jaká kombinace materiálů a kapalin nejlépe vede teplo?

Pro zvýšení tepelné vodivosti systémů Topení nebo chlazení, často používají složené Materiály, skládající se z několika vrstev s různými fyzikálními vlastnostmi. Například, jsou často vyráběny trubky pro topné systémy z mědi nebo hliník, které jsou dobrými vodiči tepla. V moderních systémech chlazení a ohřev se používají kapalné chladiče, které jsou směsí voda a ethylenglykol.

Jak se přenáší teplo

Existují tři jednoduché mechanismy přenosu tepla − tepelná vodivost, proudění a tepelné záření. Tepelné vedení je přenos tepla tělesem bez pohybu samotného tělesa. Konvekce je přenos tepla v proudění kapaliny nebo plyn. Tepelné záření je přenos tepla ve formě elektromagnetických vln. Například, otopné soustavy s radiátory využívají k přenosu konvekci teplo, zatímco infrazářiče využívají tepelné záření.

Užitečné tipy a závěry

• Kovy jsou nejlepšími vodiči tepla. K izolaci tepla, materiály s nízkou tepelná vodivost, takový jako sklo, plastický a ocel.
• Voda je nejběžnějším zdrojem pro systémy Topení nebo chlazení.
• Použití kompozitních materiálů může zvýšit tepelnou vodivost systému.
• Existují tři přenosové mechanismy teplo: tepelná vodivost, proudění a tepelné záření. Každý z nich má svůj vlastní výhody a nevýhody.
• Při výběru systému Topení nebo chlazení, mějte na paměti tepelnou vodivost materiály и kapaliny, stejně jako převodový mechanismus teplo, který bude v systému použit.

Které látky vedou teplo nejlépe a které hůře?

Pro přenos tepla mohou látky působit jako vodiče nebo izolanty. Z vodičů si s tímto úkolem nejlépe poradí kovy, zejména měď a stříbro, které jsou 2x schopnější vést teplo než železo. Ale kromě pevných látek mohou teplo přenášet i kapaliny, i když mnohem hůře než kovy. Zároveň existují materiály, které se tu a tam používají jako izolanty, protože špatně vedou teplo. Příklady zahrnují tepelně odolné plasty, sklo, azbest a další materiály. Díky těmto vlastnostem vznikají různá provedení a materiály pro tepelné izolace, které lze využít v různých oborech od elektrotechniky až po stavebnictví.

Proč shoří čerpadlo topení?

Jedním z hlavních důvodů, proč tepelná čerpadla selhávají, je provoz bez vody. Pokud čerpadlo běží bez vody, motor se přehřívá a může shořet, zvláště pokud nefunguje tepelná ochrana. Jedním z důvodů poruch třífázových čerpadel je také porucha jedné z fází. V tomto případě čerpadlo nebude pracovat na plný výkon a může se přehřát, což v budoucnu povede k jeho poruše. Aby k takové situaci nedošlo, je nutné pravidelně kontrolovat přítomnost vody a zajistit správné napětí na všech třech fázích. Pokud zjistíte jakékoli poruchy, měli byste okamžitě zavolat odborníka, aby čerpadlo topení opravili.

Jak se rozpouští gumová barva?

Gumová barva se rozpouští ve vodě, což zajišťuje její pružnost. Pokud je barva příliš hustá, lze ji zředit vodou. Filmotvorné látky jsou glykolestery a acetáty, které se rozpouštějí a pomáhají vytvářet tenký film na povrchu, na který se nanáší barva. Kaučuková barva se tedy skládá ze dvou hlavních složek: pigmentů, které dodávají barvu, a rozpouštědla, které zajišťuje vazbu mezi pigmenty a povrchem. Je důležité zvolit správné rozpouštědlo pro gumovou barvu, aby nedošlo k narušení její struktury nebo poškození lakovaného povrchu. Při správném výběru rozpouštědla a dobré kvality barvy bude její životnost a odolnost zachována po dlouhou dobu.

Které žárovky jsou nejžhavější?

Halogenové žárovky produkují během provozu velké množství tepla. Účinnost těchto lamp je nízká, protože většina spotřebované energie se spotřebuje na teplo. Halogenové žárovky jsou však oblíbenou volbou pro osvětlení, protože produkují jasné a bohaté světlo. Při dlouhodobém používání halogenových žárovek však může hrozit přehřátí. Vysoké teploty ohřevu dosahují až 1200°C, což může poškodit lampu a její okolí. V poslední době se LED žárovky staly populárnější volbou spotřebitelů, protože spotřebovávají méně energie a produkují méně tepla do životního prostředí.

Výzkum ukázal, že voda je nejúčinnější kapalinou při vedení tepla. Při porovnání tepelné vodivosti vody a vzduchu bylo zjištěno, že je 24krát větší než u vody. To znamená, že voda může vést teplo rychleji než vzduch. Vysoká tepelná vodivost vody z ní dělá ideální volbu pro použití v chladicích a topných systémech pro přenos tepla z jednoho místa na druhé. Voda pomáhá podporovat efektivní provoz zařízení pro výměnu tepla, urychluje proces vytápění a také snižuje náklady na energii, což je zvláště důležité pro průmyslovou výrobu a domácí potřeby.

Termoska – druh nádobí aktivně používaného v každodenním životě k udržení teploty potravin v něm uložených. Nejčastěji se používá v případech, kdy je potřeba udržet nápoj nebo pokrm po dlouhou dobu horký. Dobrá a kvalitní termoska je nepostradatelnou věcí při turistice a cestování: čaj, voda nebo vývar v ní udrží teplotu minimálně 60 stupňů po dobu až jednoho dne (čas a teplota závisí na kapacitě nádoby a jeho typ).

Potřeba udržovat teplotu v uzavřené nádobě nezávislou na vnějším prostředí se objevila ve druhé polovině 1881. století. V této době prováděli fyzici experimenty se zkapalněnými plyny, které tvoří atmosféru (dusík, kyslík a vodík). Uchovat výsledné látky v požadovaném stavu se však ukázalo jako poměrně obtížné, extrémně rychle se odpařovaly. Problém částečně vyřešil německý fyzik A.F. Weinhold v roce XNUMX. Vyvinul dvoustěnnou skleněnou nádobu se vzduchem uvnitř zcela evakuovaným. Odstraněním vzduchu mezi stěnami zúžený prostor omezil odpařování.

O 11 let později, v roce 1892, fyzik a chemik ze Skotska James Dewar (obrázek 1) vylepšil vynález svého německého kolegy. Tvar nádoby se změnil na baňku s úzkým horním otvorem a dvojicí stěn; tím se zabránilo rychlému odpařování vzniklých plynů. Pro lepší izolaci byl vnitřek nádoby potažen tenkou vrstvou stříbra. Tepelné záření se navíc dobře odráželo od vnitřního povrchu, který připomínal zrcadlo. Výrobek byl zavěšen pomocí pružin ve speciálním kovovém pouzdře. Dewar pomocí svého vynálezu získal a dokonce dokázal po určitou dobu uchovat vodík v kapalném i pevném stavu. Ani on, ani Weinhold si však unikátní nádobu nezačali patentovat: nevěřili, že by jejich vynálezy mohly někomu přinést významný zisk.

Obrázek 1 – James Dewar

V roce 1903 přišel Reinold Burger (obrázek 2), německý výrobce skla, s nápadem vylepšit Dewarovu baňku, aby ji bylo možné používat nejen pro vědecké účely, ale i pro každodenní použití. Baňka byla umístěna v kovovém pouzdře, pro větší těsnost byla nádoba uzavřena zátkou. Design byl doplněn o pohodlné víko, které hrálo roli malé sklenice. Novinkou byl vnitřní systém, kterým byla baňka podepřena zevnitř. Do této chvíle byla baňka upevněna pouze na hrdle celé konstrukce, a proto se jednalo o poměrně křehký produkt. Na podzim roku 1903 si R. Burger patentoval svůj vynález.

Obrázek 2 – Reynold Burger a jeho „vakuová baňka“

Příští rok založil společnost, která se zabývala výrobou nového produktu – „vakuové baňky“. Tento název si nemohl nárokovat úspěch, a tak byla brzy vyhlášena soutěž o nejzajímavější název nového produktu. Nejzvučnější možností se ukázala být termoska (v překladu z řečtiny Therme znamená „horká“), vynalezená obyvatelem Mnichova; na jaře roku 1904 se nová značka Thermos začala používat pro komerční účely.

Po 4 letech prodala Thermos GmbH své právo na výrobu termosek třem společnostem se sídlem v Americe, Kanadě a Anglii. Odtud se do celého světa začaly postupně rozšiřovat nové uzavřené nádoby na uchovávání tekutin a udržování jejich stálé teploty.

1.2 Konstrukce a účel termosky

Za více než století byl Dewarův a Burgerův vynález několikrát modifikován. K dnešnímu dni byla zahájena výroba termosek různých velikostí od objemu 0,25-1l (termohrnky na uchování nápojů) až po 40l (obrovské termonádoby pro udržení teploty pokrmů). Změn doznal i materiál, ze kterého byla baňka vyrobena. Kromě tradičních skleněných nádob jsou široce vyráběny levné plastové a drahé odolné kovové baňky.

Oblíbené jsou speciální potravinové termosky se širokým hrdlem, ale i termosky s nádobami, do kterých uložíte více nádobí najednou. Víko nádoby se nejčastěji stále používá jako cestovní hrnek, ale pro domácí použití byly vytvořeny speciální pokličky s pneumatickou pumpou. S ním můžete stisknutím tlačítka nalít nápoj. Výrobou termosek se zabývá mnoho zahraničních a ruských společností. [1]

Hlavní konstrukční prvky, které tvoří termosku:

1) Pouzdro je vyrobeno z nerezové oceli nebo plastu. Chrání láhev před poškozením. Kovové pouzdro je spolehlivější než plastové a má zvýšenou pevnost. Mezi tělesem a žárovkou je položena vrstva tepelné izolace.

2) Dvouplášťová baňka je hlavním prvkem zařízení. Mezi stěnami baňky je vytvořeno vakuum prakticky eliminující výměnu skladovaného produktu s okolím, které je určujícím faktorem pro udržení teploty produktů.

3) Zátka a kryt. Uzavírají hrdlo výrobku a mají nízkou tepelnou vodivost. Uvnitř víka je vzduchová vrstva nebo porézní tepelně izolační materiál. Víka se dodávají v běžném šroubovacím typu, s ventilem nebo s čerpadlem. Je důležité, jak je víko navrženo, protože přes něj dochází k hlavním tepelným ztrátám. Nejlepší bezpečnost poskytují víčka bez otvorů, takže často jednoduché levné termosky uchovávají potraviny mnohem déle než drahé modely s pumpičkou.

Pokud se podíváte na to, jak se vyrábí termoska v příčném řezu, můžete vidět následující strukturu (obrázek 3): vnější stěna těla; tepelně izolační vrstva; vnější stěna baňky; oblast vakua; vnitřní stěna baňky a oblast produktu [2]

Obrázek 3 – Řez termoskou

Termoska udrží chladnou teplotu 2-3x déle než teplo. Lze jej použít pro skladování nealkoholických nápojů a zmrzliny. I v extrémních vedrech poskytne studená voda osvěžující chlad 30 hodin po doplnění. U vysokoteplotních produktů dochází k úplnému ochlazení v baňkách nejvyšší kvality do 24 hodin. Vše závisí na tom, jak nízká je okolní teplota. Za normální se považuje, pokud se během 6 hodin skladování produkt nebo kapalina ochladí o 10-14 stupňů. [3]

1.3 Způsoby přenosu tepla v přírodě

Co je třeba vzít v úvahu u termosky, aby se zastavil proces přenosu tepla. Je nutné porozumět typům přenosu tepla, abychom pochopili, jak má termoska správně fungovat.

Existují tři typy přenosu tepla:

1) Tepelná vodivost je způsob přenosu tepla (energie) z více zahřívaných oblastí tělesa do méně vyhřívaných oblastí, případně z teplejších těles do méně zahřívaných přímým kontaktem. Pokud například vložíte studenou lžíci do vroucí vody, lžíce se zahřeje. Lžíci se předá určité množství tepla a voda se ochladí, tzn. předává lžíci teplo. Kovy jsou dobrými vodiči tepla, ale kapaliny jsou horšími vodiči tepla. Vzduch, plast, dřevo, pěnová pryž, polystyrenová pěna, stavební pěna atd. vedou teplo velmi špatně. Tento typ přenosu tepla je široce používán v termoskách. Mezi stěnami baňky není vzduch, je tam vakuum. Vakuum má nejnižší tepelnou vodivost, takže ochlazování kapaliny v termosce probíhá velmi pomalu.

2) Konvekce je způsob přenosu tepla (energie) proudy kapaliny nebo plynu. Například horká baterie ohřívá vzduch kolem sebe, ta se stává lehčí a stoupá nahoru, zatímco studený vzduch klesá dolů. Další várka vzduchu se ohřívá a stoupá vzhůru, zatímco chladnější vzduch klesá dolů. Takto se teplo postupně přenáší z baterie do veškerého vzduchu v místnosti. Položíte-li na sporák konvici s vodou, voda dole se zahřeje, bude lehčí a teplá voda vystoupí nahoru a studená voda klesne dolů, protože. je těžší. Tento fyzikální jev bylo možné pozorovat v termosce, pokud by hrdlo baňky nebylo uzavřeno speciální zátkou, která brání přenosu tepla z kapaliny do vzduchu.

3) Záření je způsob předávání tepla (energie) ve formě neviditelných paprsků. Všechna tělesa zahřátá na jakoukoli teplotu vyzařují neviditelné paprsky, které přenášejí teplo. Čím vyšší je tělesná teplota, tím více energie je vyzařováno. Pokud nejprve přivedete ruku ke slabě zahřáté žehličce a poté k vysoce zahřáté, vaše ruka pocítí více tepla ve druhém případě. To se vysvětluje skutečností, že horké železo vydává více energie.

Vědci zjistili, že světlé lesklé povrchy dobře odrážejí teplo, zatímco tmavé povrchy energii naopak velmi dobře pohlcují. To je důvod, proč každý nosí v létě světlé oblečení a v zimě tmavé oblečení. Tyto fyzikální jevy byly využity i v termosce. Termoska je pokryta vrstvou reflexního zrcadlového materiálu. To pomáhá odrážet energii kapaliny a méně se ochlazuje. Zrcadlový povrch se málo zahřívá, takže baňka zůstává studená. Například baňky bývaly potaženy vrstvou stříbra. Stříbro je lesklý lehký kov. V dnešní době se pro výrobu baněk stále častěji používá leštěná nerezová ocel [4].

1.4 Typy termosek

V závislosti na druhu použitého jídla lze moderní termosky pro domácnost rozdělit do následujících typů (obrázek 4):

Obrázek 4 – Typy termosek

Termosky na nápoje mají úzké hrdlo o průměru 25-55 mm.

Termoska s pneumatickou pumpou – provedení víka takové termosky má pneumatickou pumpu pro odsávání kapalin stisknutím tlačítka a vývod na straně pro nalévání. Navrženo pro stolní použití.

Termosky na jídlo mají široké hrdlo, jehož průměr se téměř rovná průměru těla (od 65-80 mm). Určeno pro skladování prvního a druhého chodu, zmrzliny a dalších druhů potravin.

Univerzální termosky se od potravinářských termosek liší pouze provedením zátky, která má navíc užší otvor pro nalévání nápojů.

Termosky na jídlo s nádobami jsou termosky, ve kterých jsou 2-3 plastové nebo kovové nádoby (nádoby) umístěny ve stohu, na sobě, což umožňuje současně ukládat různé druhy nádobí odděleně – například na oběd: studený předkrm s prvním a druhým kurzem.

Termální hrnek nebo termohrnek[5]

2 Výzkumná část

2.1 Studie tepelně izolačních vlastností

Je známo, že termoska dokáže udržet nejen teplo, ale i chlad, proto jsem při svých pokusech pro názornost použil sníh. Rozhodl jsem se ověřit, jak přítomnost izolantu a průhlednost povrchu nádoby ovlivňují tepelnou izolaci a udržení teploty. Na to jsem si připravil plastové nádoby, alobal, sklenice, lampu, hodiny, molitan a sníh.

Studie č. 1 – Studie tepelně izolačních vlastností vzduchu.

Účel studie: dokázat, že vzduch je špatným vodičem tepla.

Do malých nádob jsem dala stejné množství sněhu a přikryla je pokličkou. Jednu z nádob jsem umístil do velké nádoby, kterou jsem také uzavřel. A sledoval jsem, ve které nádobě roztaje sníh jako první. Sníh roztál nejprve v jedné nádobě (obrázek 5) a poté ve dvojité nádobě, protože teplo se nepřenáší z místnosti na sníh.

To znamená, že vzduch špatně vede teplo. Proto je v termosce vzduchová mezera.

Obrázek 5 – Studie tepelně izolačních vlastností vzduchu

Studie č. 2 – Porovnání odrazivosti zrcadlových a průhledných ploch. Vzal jsem dvě stejné sklenice, jednu z nich přikryl fólií a natáhl na ně balónek. Rozsvítil stolní lampu a přinesl k ní sklenice s kuličkami, přičemž pozoroval deformaci kuliček. Koule natažená přes průhlednou láhev se více natáhla, protože vzduch v této sklenici se více zahříval a tlak vzduchu se více zvýšil (obrázek 6). Ukázalo se, že zrcadlový povrch se zahřívá déle nebo se nezahřívá vůbec, protože fólie odráží teplo [6]

Obrázek 6 – zrcadlové plochy odrážejí více energie

2.2 Výroba termosky

Po prostudování základních tajemství termosky jsem se pustil do výroby vlastní. K tomu jsem vzal plastovou láhev a skleněnou láhev. U plastového jsem odřízl hrdlo a skleněný přikryl fólií. Skleněnou láhev vložil do plastové a řeznou ránu na krku zalepil páskou. Ale měl jsem otázku, jak nejlépe vyplnit mezery mezi lahvemi?

Navrhl jsem, že jako tepelný izolant lze použít drcený pěnový polystyren. Nejprve jsem si ale udělal průzkum, jestli pěnový polystyren dobře izoluje teplo nebo chlad. K tomu jsem vzal velké nádoby a vložil do nich malé. Mezery ve druhé nádobě jsem vyplnil pěnovým polystyrenem a nechal jsem malou mezeru (obrázek 7).

Obrázek 7 – Výběr izolantu

Dal jsem stejné množství sněhu do malých nádob a sledoval, jak taje. Výsledky pozorování jsem zapsal do tabulky 1.