Konduktivitet är förmågan hos en kropp eller ett material att överföra värme. Genom att göra det rör sig den genom ett fast föremål eller från ett föremål till ett annat, eftersom båda är i kontakt med varandra. Detta är det enda sättet för värme att passera genom hela kroppen. Frågan uppstår: "Hur leder luft och andra material värme?" Ta reda på det i artikeln!
Värmeledningsförmåga
Förmågan att överföra värme inom ett objekt kallas värmeledningsförmåga. Denna egenskap betecknas med bokstaven k och mäts i W / (m × K). Värmeledningsförmågan varierar för olika material. Så guld, silver och koppar har hög värmeledningsförmåga. Förresten, dessa material är också bra ledare av elektricitet. Hur leder luft värme? Svaret är kort: det är en dålig konduktör. Den höga ledningsförmågan hos guld, silver och koppar beror på att elektronerna som är ansvariga för överföringen av laddning också deltar i överföringen av värmeenergi.
Men material som glas och mineralull har låg värmeledningsförmåga. Detta förklaras av det faktum att de har väldigt få "fria" elektroner för överföring av termisk energi inuti det fasta materialet. Material av denna typ kallas isolatorer. Värmeöverföringshastigheten (det vill säga rörelsehastigheten för värmeenergi) beror direkt på värmeledningsförmågan, temperaturskillnaden och kontaktytan och materialet som kroppen besitter. Av samma anledning kan man inte säga att luft leder värme bra.
Om materialet är en bra ledare av värme, så rör sig det snabbt genom kroppen. Metaller används ofta för värmeöverföring eftersom de har egenskaper som gör att värme kan cirkuleras samtidigt som de motstår de extrema temperaturer som är förknippade med uppvärmning.
Det är elektronerna som är ansvariga för överföringen av termisk energi, såväl som elektrisk laddning. Därför är metaller bra ledare av värme och elektricitet! Det är här svaret på frågan ligger: "Varför är luft en dålig värmeledare?"
Blanda dock inte ihop elektrisk konduktivitet (som är relaterad till laddningen av elektroner) när du menar värmeledningsförmåga (som är relaterad till elektronenergiöverföring).
Vi bevisar av erfarenhet
Försök att hålla ena änden av en metallstav över en låga - efter några minuter kommer den att värmas upp.
Håll nu änden av en träpinne i en låga och änden blir så varm att den så småningom tar eld. Men i slutet av pinnen somhåll ut, håll dig relativt cool.
Värme sprids inte över hela kroppen på grund av dess sammansättning: dess struktur gör det svårt för elektroner att överföra värme genom materialet.
Därmed visar vardagserfarenheter att trä inte är en bra värmeledare. Om du någonsin har sett en sektion av trä under ett mikroskop, har du förmodligen lagt märke till träets struktur: den består av individuella celler som fungerar som isolatorer eftersom de inte är sammankopplade. Celler är utspridda som stenar i en bäck. Värme går mycket långsammare genom ett sådant material än i metaller, där atomerna är sammanbundna i ett tredimensionellt "gitter".
Luft är en dålig värmeledare. Upplevelsen av vardagen visar: kom ihåg fönsterstrukturen. De består alltid av minst två glas, mellan vilka det finns en luftkudde. Detta lager hjälper till att hålla värmen i rummet utan att släppa ut den.
Så, om termisk energi appliceras direkt på en del av ett fast föremål, exciteras elektronerna i föremålet. Detta resulterar i atomiska gittervibrationer som färdas genom föremålet, vilket höjer temperaturen när de passerar. Ju närmare länkarna i ett fast ämne, desto snabbare går värmeöverföringen.
Vätskor är dåliga värmeledare
Om du fixar en isbit i botten av ett provrör med vatten (du måste använda en vikt för att göra detta, annars flyter den på ytan, såsom att is har en lägre densitet än vatten) och sedan värma vattnet på toppen av röret, kommer du att upptäcka att vattnet kommer att koka i toppen av röret och isbiten förblir frusen.
Detta beror på att vatten är en dålig värmeledare. Det mesta av värmen kommer att röra sig i en konvektionsström inne i vattnet på toppen av röret, bara en liten del av den kommer att sjunka till isbiten.
Hur leder luft värme?
Air är en samling gaser. Även om den är utmärkt för konvektion, är mängden värme den kan överföra minimal eftersom den lilla massan av materia inte kan lagra mycket värme - varför den inte anses vara en bra ledare. Luftens isolerande egenskaper används av mänskligheten i vardagen. Så de används för att isolera kylare i väggarna i en byggnad. Även arbetet med en termos bygger på att luft inte leder värme bra. Det finns verkligen många exempel!
Så vad är det som orsakar detta fenomen? Eftersom luft inte är tät, finns det en viss mängd massa tillgänglig för att överföra värmeenergi genom ledning. Därför är det en dålig ledare, men en utmärkt isolator. Ändå, svaret på frågan: "Leder luft värme?" – inte så entydigt. Så överväg följande fenomen.
Strålning är överföring av energi genom vågor eller exciterade partiklar. Luften skapar ett termiskt gap som inte tillåter termisk energi att övervinna det. Värme ska strålas ut från ytan tillluftpartiklar, då ska det strålas ut från luften till den motsatta ytan. Värme rör sig mycket långsamt mellan de tre materialen, och det mesta av den överförda värmeenergin absorberas i luften.
Konvektion är värmerörelsen genom en vätska eller gas på grund av en minskning av densiteten på grund av värmeabsorption. I det här fallet blir luftens egenskaper extremt användbara. Den rör sig också uppåt genom att överföra värme från en isolerad behållare eller utrymme. Därför används konvektion för att avlägsna värme och kan användas för att kyla ytan. Fördelningen av värme genom konvektion i luft är något ineffektiv, men den används för många kylningsändamål. Ja, luft är en dålig värmeledare.
Isoleringsexempel
Isolering används för många ändamål. Några av dessa inkluderar kylning av drycker och mat, skapande av luftsp alter i väggar och införande av luftfickor i köksredskap. Funktioner för hur luft leder värme gäller även för isolerskum.
Slutsats
Konduktivitet är passage av värme genom en fast kropp. Det skiljer sig från fenomenet konvektion genom att ingen rörelse av materia sker i processen. Nu vet vi om luft leder värme bra och varför.
