Konduktivitet er evnen til en kropp eller et materiale til å overføre varme. Ved å gjøre det beveger den seg gjennom en fast gjenstand eller fra en gjenstand til en annen, fordi begge er i kontakt med hverandre. Dette er den eneste måten for varme å passere gjennom hele kroppen. Spørsmålet oppstår: "Hvordan leder luft og andre materialer varme?" Finn ut det i artikkelen!
Vermeledningsevne
Evnen til å overføre varme i et objekt kalles termisk ledningsevne. Denne egenskapen er betegnet med bokstaven k, og måles i W / (m × K). Verdiene for termisk ledningsevne varierer for forskjellige materialer. Så gull, sølv og kobber har høy varmeledningsevne. Forresten, disse materialene er også gode ledere av elektrisitet. Hvordan leder luft varme? Svaret er kort: det er en dårlig dirigent. Den høye ledningsevnen til gull, sølv og kobber skyldes at elektronene som er ansvarlige for overføringen av ladning også tar del i overføringen av termisk energi.
Men materialer som glass og mineralull har lav varmeledningsevne. Dette forklares med at de har svært få "frie" elektroner for overføring av termisk energi inne i det faste stoffet. Materialer av denne typen kalles isolatorer. Hastigheten på varmeoverføringen (det vil si bevegelseshastigheten til termisk energi) avhenger direkte av den termiske ledningsevnen, temperaturforskjellen og kontaktområdet og materialet som kroppen besitter. Av samme grunn kan det ikke sies at luft leder varme godt.
Hvis materialet er en god varmeleder, beveger det seg raskt gjennom kroppen. Metaller er mye brukt til varmeoverføringsformål, da de har egenskaper som gjør at varme kan sirkuleres samtidig som de tåler de ekstreme temperaturene forbundet med oppvarming.
Det er elektronene som er ansvarlige for overføringen av termisk energi, samt elektrisk ladning. Derfor er metaller gode ledere av varme og elektrisitet! Det er her svaret på spørsmålet ligger: "Hvorfor er luft en dårlig varmeleder?"
Men ikke forveksle elektrisk ledningsevne (som er relatert til ladningen av elektroner) når du mener termisk ledningsevne (som er relatert til elektronenergioverføring).
Vi beviser av erfaring
Prøv å holde den ene enden av en metallstang over en flamme - etter noen minutter vil den varmes opp.
Hold nå enden av en trepinne i en flamme og enden blir så varm at den til slutt tar fyr. Men slutten av pinnen somhold deg fast, hold deg relativt kjølig.
Varme spres ikke gjennom hele kroppen på grunn av sammensetningen: strukturen gjør det vanskelig for elektroner å overføre varme gjennom materialet.
Dermed viser hverdagserfaringen at tre ikke er en god varmeleder. Hvis du noen gang har sett en treseksjon under et mikroskop, har du sannsynligvis lagt merke til treets struktur: den består av individuelle celler som fungerer som isolatorer fordi de ikke er sammenkoblet. Celler er spredt som steiner i en bekk. Varme går mye langsommere gjennom et slikt materiale enn i metaller, hvor atomene er bundet sammen i et tredimensjon alt "gitter".
Luft er en dårlig varmeleder. Opplevelsen av hverdagen viser: husk strukturen til vinduer. De består alltid av minst to glass, mellom hvilke det er en luft "pute". Dette laget bidrar til å holde varmen i rommet uten å slippe den ut.
Så, hvis termisk energi tilføres direkte til en del av et fast objekt, blir elektronene i objektet eksitert. Dette resulterer i atomgittervibrasjoner som beveger seg gjennom objektet, og øker temperaturen når de passerer. Jo nærmere leddene i et fast stoff, desto raskere går varmeoverføringen.
Væsker er dårlige ledere av varme
Hvis du fester en isbit i bunnen av et reagensrør med vann (du må bruke en vekt for å gjøre dette, ellers vil den flyte på overflaten, såsom is har lavere tetthet enn vann) og deretter varme opp vannet på toppen av røret, vil du oppdage at vannet vil koke på toppen av røret og isbiten forblir frossen.
Dette skyldes at vann er en dårlig varmeleder. Mesteparten av varmen vil bevege seg i en konveksjonsstrøm inne i vannet på toppen av røret, bare en liten del av den vil synke til isbiten.
Hvordan leder luft varme?
Air er en samling av gasser. Selv om den er utmerket for konveksjon, er mengden varme den kan overføre minimal fordi den lille materiemassen ikke kan lagre mye varme – og derfor anses den ikke som en god leder. De isolerende egenskapene til luft brukes av menneskeheten i hverdagen. Så de brukes til å isolere kjølere i veggene til en bygning. Selv arbeidet med en termos er basert på det faktum at luft ikke leder varme godt. Det er virkelig mange eksempler!
Så hva er årsaken til dette fenomenet? Fordi luft ikke er tett, er det en viss mengde masse tilgjengelig for å overføre termisk energi gjennom ledning. Derfor er det en dårlig leder, men en utmerket isolator. Likevel, svaret på spørsmålet: "Leder luft varme?" – ikke så entydig. Så tenk på følgende fenomener.
Stråling er overføring av energi gjennom bølger eller eksiterte partikler. Luften skaper et termisk gap som ikke lar termisk energi overvinne det. Varme skal utstråles fra overflaten tilluftpartikler, så skal det utstråles fra luften til motsatt overflate. Varme beveger seg veldig sakte mellom de tre materialene, og mesteparten av den overførte varmeenergien absorberes i luften.
Konveksjon er bevegelsen av varme gjennom en væske eller gass på grunn av en reduksjon i tetthet på grunn av varmeabsorpsjon. I dette tilfellet blir luftens egenskaper ekstremt nyttige. Den beveger seg også oppover ved å overføre varme fra en isolert beholder eller plass. Derfor brukes konveksjon for å fjerne varme og kan brukes til å avkjøle overflaten. Fordelingen av varme gjennom konveksjon i luft er noe ineffektiv, men den brukes til mange kjøleformål. Ja, luft er en dårlig varmeleder.
Isolasjonseksempler
Isolasjon brukes til mange formål. Noen av disse inkluderer å kjøle ned drikke og mat, skape luftsp alter i vegger og introdusere luftlommer i kjøkkenutstyr. Egenskaper ved hvordan luft leder varme gjelder til og med isolasjonsskum.
Konklusjon
Konduktivitet er passasje av varme gjennom en solid kropp. Det skiller seg fra fenomenet konveksjon ved at det ikke skjer noen bevegelse av materie i prosessen. Nå vet vi om luft leder varme godt, og hvorfor.
