Коэффициенты теплопроводности и теплоемкости утеплителей и материалов

теплопроводность и теплоемкость материалов
При выборе теплоизоляционного материала или утеплителя очень важно знать его характеристики. И самыми важными являются коэффициенты теплопроводности и теплоемкости. В принципе, эти параметры взаимозависимые.

Итак, теперь немного вспомним общей информации из школьных уроков физики, что бы более подробно разобраться.

Теплопередача - процесс передачи тепловой энергии, который происходит обязательно при разности энергий ( температуры ) между атомами или молекулами при взаимодействии друг с другом. Он может быть как внутри одного вещества, между областями с разными температурами, так и через границу соприкосновения разных веществ. Скорость теплопередачи зависит от свойств вещества и разности температур.

Теплопроводность - это способность любого материала проводить или передавать тепло по своей длине. В качестве ее меры, для сравнения различных материалов, введен коэффициент теплопроводности, который измеряется в ВАТТ/(МЕТР х ТЕМПЕРАТУРУ ). То есть, если простыми словами: какое количество энергии будет выделятся и какая будет температура с одного конца стержня ( у испытуемого материала на теплопроводность) длинной 1 метр, при одинаковом нагреве с другого конца. Наглядное видео опытов смотрите в конце статьи.

Теплоемкость, способность материала принимать тепловую энергию, нагреваться по всему объему и ее накапливать, при воздействии температуры.

способы передачи тепла


твердое тело



Сначала рассмотрим в твердом теле. Напомню, в нем атомы или молекулы не перемешиваются друг с другом, они прочно связаны с соседними, условно говоря, в виде кристаллической решетки, сохраняя общую форму тела, но колеблются около точек равновесия - узлов кристаллической решетки.
кристаллическая решетка твердого тела
В твердых телах тепловая энергия передается через колебания ( вибрацию ) атомов или молекул, но сами они остаются на месте, в узлах кристаллической решетки. Чем выше частота или амплитуда колебаний, тем выше температура тела. Нагревая с одного конца стержень, атомы начинают сильнее вибрировать, толкая соседние. Так как плотность твердого тела очень высокая, то есть количество атомов и молекул в единице объема очень велико, то и энергии будет передаваться много.

Но при соударении "выбивается" квант света - фотон, то часть энергии теряется в окружающее пространство, сначала в виде невидимого глазу, теплового инфракрасного излучения, а при большем нагреве уже и видимого. Вот почему светится лампочка при нагреве нити накаливания. В результате, в не изолированной системе, каждый последующий атом будет получать меньше энергии.











Газы


движение молекул газаВ отличии от твердых тел, атомы или молекулы газа, мало того, что вообще не связаны друг с другом, они и не хотят связываться. Отталкиваясь друг от друга, молекулы газа стремятся равномерно заполнить весь объем пространства ограниченное твердым телом.

Движение молекул хаотичное, так называемое броуновское и температура газа зависит от скорости этого хаотичного движения. Для сравнения, молекулы воздуха, при обычном давлении и температуре 20 градусов движутся со скоростью 500 метров в секунду между соударениями. Хотя перемещение в пространстве гораздо меньше.

Тепло в газе передается за счет передачи энергии скорости через соударение с другими молекулами. Но эта энергия может еще переносится на большое расстояние за счет конвекции - перемещении газа целыми потоками.

Есть еще понятие естественная конвекция - при нагреве нижних слоев газа, которые ближе к земле, увеличивается общая скорость броуновского движения, молекулы сильнее расталкивают друг друга, от этого уменьшается плотность газа и этот нижний, нагретый слой становится легче и подымается вверх, а на его место опускается холодный, верхний слой.

броуновское движение молекул газаестественная конвекция



теплоизоляционные свойства материалов


Теперь, если сделать небольшой анализ, можно выявить такую, общую тенденцию.
Теплопроводность зависит от прочности связей между атомами или молекулами, чем более прочное, крепкое, твердое тело, тем лучше у него теплопроводность. Для сравнения, теплопроводность углерода, сильно зависит от структуры. Он может образовывать алмаз - одно из самых прочных веществ, а может и графит. Теплопроводность алмаза от 1000, а графита от 280 ВТ/МхТ.
И чем менее твердое, а точнее вообще не твердое - газообразное вещество - тем меньше у него теплопроводность. Например , у абсолютного вакуума, это по определению НОЛЬ. У воздуха это всего лишь 0.026 ВТ/МхТ. Но даже одна молекула воздуха, может перенести свою тепловую энергию на огромное расстояние, пока не ударится о другу. Не говоря уже о конвекции.

Теплоемкость зависит, в большей мере только от плотности, вещества. То есть, чем больше молекул или атомов в единице объема, тем больше они смогут накопить тепловой энергии, при условии что это не зависит от длительности нагревания.
Из всего выше сказанного, можно сделать вывод, что лучшие теплоизоляционные материалы должны состоять из большого количества, но небольших по размеру закрытых газовых или воздушных раковин или микрополостей. Что бы молекулы газа не передавали свою энергию соседним и не было даже микро-конвекций. И сам твердый каркас раковин, оболочка так же должны быть из твердого материала, с минимальной теплопроводностью, но необходимой прочностью для удобного его применения. Не говоря уже о других необходимых свойствах при разных условиях и средах эксплуатации.

Вот производители различных утеплителей и пытаются найти оптимальные характеристики для разного применения.

коэффициенты теплопроводности и теплоемкости у разных материалов

материалтеплопроводностьудельная теплоемкость
Вакуум (абсолютный)00
Воздух0,0260
пенополиуретан0,030
пеноизол0,0330
Пенополистирол, пенопласт0,040
Базальтовый утеплитель, каменная вата0.0450,8
Стекловата0,050,8
Дерево0,152,4
Пенобетон0,30.8
Гипс0,351,1
Кирпич сплошной0,671,3
Камень, гранит1,42,1
Бетон, железобетон1,42,1
Не нравится Нравится


Деятельность - утеплители и способы
сайт источник - neoenerg.ru
Рейтинг    +19
Поделиться в социальных сетях и на форуме или сохранить в закладки

Отзывы о компании


Отзыв от Ludokk - Гость - 2013-02-24
Статья познавательна и полезна, несет хорошую нужную информацию. Удачно приведена и таблица коэффициентов теплопроводности и теплоемкости. Благодаря приведенным характеристикам, можно узнать коэффициент удельной теплоемкости материала и соответственно понять, какие материалы более оправданы в применении.


Отзыв от Виктор - Гость - 2013-02-24
порадовали видео в статье) действительно на практике легче понять, что происходит. а вот таблицу даже себе сохраню, действительно полезна)


Отзыв от Тамара - Гость - 2013-02-25
Таблица нам пригодится! Живем в квартире и две стены выходят на улицу. Собираемся утеплять своими силами. Не знаем, что выбрать: с наружной стороны - пенопластом, или изнутри - кирпичом? Не хочется терять полезную площадь, так как квартира и так не большая. Теперь будем думать, как нам выгоднее будет?


Отзыв от Мария - Гость - 2013-02-26
Спасибо, такой материал смело можно, вернее нужно рекомендовать, как учебное пособие для школ по физике. Все грамотно ,четко и главное доступно объяснено. Теперь нет сомнений, чем утеплять дом, остается вопрос как: «Как лучше это сделать?».


Отзыв от Алексей - Гость - 2013-02-27
Время диктует утеплять наши жилища,с этими ростами цен на энергоносители.Теперь вот думаю нанять специалистов и утеплить дом у матери.Уже разговаривал с людьми,посоветовали пенополистиролом снаружи утеплить а затем оштукатурить фасадной штукатуркой.А я сначала думал изнутри стены утеплять - гипсокартон а между ним и стеной мин.вату.Теперь вот не знаю какой выбор сделать,что лучше?Может кто даст совет.


Отзыв от Валерий - Гость - 2013-02-27
Как раз статья по делу - думал утеплять свой дом, поэтому нужно все просчитать внимательно. Вот и нашел эту статью, где расписаны коэффициенты теплопроводности и теплоемкости утеплителей и материалов.


Отзыв от Мария Иванова - Гость - 2013-02-27
Хорошая, информативная статья. Для меня очень полезная, потому, что мы живем в частном доме, построен он с одного ряда ракушняка и отделан штукатуркой, вот и все утеплители. Поэтому при минус 15-20 холод ощущается при наличии любого отопления (газового или электрического)


Отзыв от Сергей - Гость - 2013-02-28
Сам вот строю дом, и воспользовался материалами из вашей статьи, чтобы просчитать коэффициенты теплопроводности и теплоемкости утеплителей и материалов. Хочется все сделать грамотно и правильно, чтобы дом не был холодным, и чтобы не тратить много денег на его отопление в холодное время года. И в то же время летом в доме должно быть относительно прохладно.


Отзыв от Тутси - Гость - 2013-02-28
Видео напомнило уроки физики в школе. Сразу задумываешься: а вот если бы лучше училась, многих ошибок удалось бы избежать в жизни. Но в юном возрасте не было мыслей, что когда-то придётся самой утеплять или вентилировать своё жилище.


Отзыв от glatok - Гость - 2013-03-01
Все - таки физика очень полезная наука.Раньше не думал, что в быту может пригодиться.Спасибо за познавательную статью.Думал утеплять дом стекловатой, а сверху обшить деревом.После прочтения статьи и просмотра таблицы мнение свое изменил.Буду утеплять пенополистиролом.


Отзыв от uagyar1 - Гость - 2013-03-03
Довольно много интересного почерпнул из данной статьи. Сам строил дом, но во времена его строительства не было таких хороших теплоизоляционных материалов как сейчас, Так и хочется разобрать дом и применить при его восстановлении новые технологии.


Отзыв от Ольга - Гость - 2013-03-05
Дом уже подвели под крышу, а с теплоизоляционным материалом пока определиться так и не могли, а ваша статья, кстати, и скорей всего воспользуемся материалами из вашей статьи. Много интересного взяли для себя с супругом из этой статьи. Да и таблица очень помогла.

Дом уже подвели под крышу, а с теплоизоляционным материалом пока определиться так и не могли, а ваша статья, кстати, и скорей всего воспользуемся материалами из вашей статьи. Много интересного взяли для себя с супругом из этой статьи. Да и таблица очень помогла.


Отзыв от Татьяна Черных - Гость - 2013-08-04
Очень полезная статья! Особенно понравилась демонстрация различной теплопроводности газов. Обязательно покажу её своим ученикам на уроках физики!

Оставить отзыв
Оцените компанию    
Не нравится
+19
Нравится
Правила на сайте
Имя:*
Отзыв:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Вопрос:
Основное учебное заведение для детей от 7 лет?
Ответ:*
Введите код: *
обновить, если не виден код

 

После регистрации сайтом пользоваться удобнее!