Przewodnictwo cieplne

Znasz angielski idiom as cool as a cucumber czyli chłodny jak ogórek? Choć na polski przekłada się to jako zachowujący stoicki spokój geneza powiedzenia jest jak najbardziej fizyczna. Otóż okazuje się że dzięki wysokiej zawartości wody a ogórek ma jej więcej niż mleko oraz izolacji zapewnianej przez grubą skórkę w czasie upałów wnętrze tego warzywa może być aż o 11 stopni Celsjusza chłodniejsze niż otoczenie. O przewodzeniu ciepła i jego ograniczeniach opowiemy Ci w tej lekcji. Ważnym sposobem przekazywania ciepła między ciałami jest przewodzenie. Jeśli pomagasz w kuchni to wiesz, że metalowy garnek na włączonym palniku kuchenki szybko się nagrzewa i lepiej nie chwytać go gołą ręką bo można się oparzyć. Jeśli jednak złapiesz garnek przez łapkę albo plastikową lub drewnianą rączkę nic się nie stanie. Dlaczego? Najlepiej wyjaśni to eksperyment. Potrzebny nam będzie metalowy pręt i drewniany patyk o podobnych rozmiarach. Do tego świeczka i łapa. Ty w domu możesz użyć drewnianej klamerki do bielizny. Weźmy metalowy pręt zamocujmy go bezpiecznie tak żeby nie trzeba było go trzymać w ręku w trakcie doświadczenia. Nie chcemy się przecież poparzyć. Na jednym końcu przylepiamy kawałek wosku. Drugi koniec zaczynamy podgrzewać płomieniem świeczki. Co obserwujemy? Po chwili wosk zaczyna się topić. Teraz powtórzmy eksperyment z patykiem. Czy wosk zachował się tak samo? O nie. Zapewne prędzej zapali się koniec podgrzewany świeczką, niż stopi wosk umieszczony na przeciwległym końcu. Wniosek? Metal lepiej przewodzi ciepło, niż drewno. Ty jeśli chcesz sprawdzić co lepiej przewodzi ciepło możesz wykorzystać gorącą wodę i kubki z różnych materiałów. Weź kubek metalowy, ceramiczny i taki ze styropianu. Do każdego nalej tyle samo gorącej wody i poczekaj minutę. Dotknij każdego z kubków. Ostrożnie! Który będzie najcieplejszy a który stosunkowo chłodny? Najgorętszy będzie kubek metalowy. Pewnie nie będzie go można komfortowo wziąć w rękę. Kubek ceramiczny też jest ciepły ale już nie tak jak metalowy. Najchłodniejszy okaże się kubek ze styropianu. A teraz poczekaj 15 minut i ponownie dotknij kubków. Który jest najchłodniejszy? Po tym czasie wszystkie kubki powinny mieć podobną temperaturę. Ale gdy włożysz palec albo termometr do znajdującej się w każdym kubku wody co zaobserwujesz? Okazuje się, że w kubku ze styropianu woda jest najcieplejsza a najzimniejsza w metalowym. Wniosek? Z badanych substancji metal najlepiej przewodzi ciepło a styropian jest najlepszym izolatorem. Dlaczego jednak styropian jest tak dobrym izolatorem? To dlatego, że w przeważającej większości składa się z powietrza. I to właśnie ono odpowiada za właściwości izolacyjne styropianu. Tak, powietrze to doskonały izolator. Problem w tym, że bez zewnętrznych ograniczeń stale miesza się ze sobą o czym możesz dowiedzieć się chociażby oglądając nasz film o zjawisku konwekcji. Dlatego, aby wykorzystać jego izolacyjne właściwości musimy zastopować to mieszanie. Takie zamknięte w ocieplinie na przykład styropianie albo wacie izolacyjnej powietrze może nas świetnie chronić przed mrozem albo przed poparzeniem gorącą herbatą. Czy jednak przewodzenie zależy tylko od właściwości materiału? Weźmy dwa kubki ze szkła. Jeden z cienkiego, a drugi z grubszego. Do obu nalewamy gorącą wodę. Co się stanie? Kubek z cienkiego szkła już po chwili będzie bardzo gorący i trudno go będzie utrzymać w dłoni. Natomiast ten z grubszego szkła jest ciepły, ale można go wziąć w rękę. Wniosek? Na szybkość przewodzenia ciepła ma wpływ grubość materiału. Przewodzenie ciepła to proces przekazywania go między ciałami w wyniku ich bezpośredniego kontaktu lub wewnątrz danego ciała. Nasze doświadczenia pokazały że metale to dobre przewodniki. Czy potrafisz wymienić jakieś inne przewodniki ciepła? Świetnym przewodnikiem ciepła jest między innymi diament ze stworzonych przez człowieka arsenek boru. Zdolność przewodzenia ciepła jest powiązana z ciepłem właściwym materiału. Opowiemy Ci o tym w innym filmie z tej playlisty. A teraz zadanie dla Ciebie. Czy możesz wskazać zastosowania przewodników ciepła? A oto nasze propozycje. To teraz kolejne zadanie dla Ciebie. Wymyśl kilka zastosowań izolatorów ciepła. Już? To teraz spójrz na zastosowania wymyślone przez nas. Jeśli twoje pomysły były inne napisz nam o tym koniecznie w komentarzu pod filmem. Przewodnictwo cieplne to sposób przekazywania ciepła między ciałami który zachodzi tylko przy ich bezpośrednim kontakcie lub wewnątrz danego ciała. Bardzo dobrymi przewodnikami ciepła są metale i diamenty. Do materiałów izolacyjnych zaliczamy gumę, gips, szkło, drewno oraz plastik. Zanim pójdziesz się ochładzać ogórkiem koniecznie polub ten film. I zaglądaj do nas regularnie na pi-stacja.tv