Перевести одиниці кіловат на метр на кельвін кВт.
Перевести одиниці: кіловат на метр на кельвін [КВт/(м·К)] ват на сантиметр на градус Цельсія [Вт/(см·°C)]
Загальні відомості
Теплопровідність - властивість тіл перерозподіляти тепло від більш нагрітих частин до менш нагрітих. Ця властивість залежить від розміру тіла, але залежить від температури. Чим вище теплопровідність речовини, краще через нього передається тепло. Наприклад, у вовни нижча теплопровідність, ніж у металу, тому якщо дитина помацає язиком взимку свою рукавичку, то з нею нічого не станеться. Якщо ж він вирішить спробувати на смак металеву дверну ручку, то волога його мовою заледеніє, і язик примерзне.
У теплопровідності багато застосувань у техніці та повсякденному житті. Саме завдяки їй можна регулювати температуру тіла людей та тварин, готувати їжу, та забезпечувати комфорт у будинку, навіть якщо на вулиці негода.
Застосування теплопровідності
Теплопровідність на кухні
Теплопровідність та її регулювання важливі у процесі приготування їжі. Часто під час теплової обробки продукту необхідно підтримувати високу температуру, тому на кухні використовують метали, тому їхня теплопровідність і міцність вищі, ніж у інших матеріалів. З металу роблять каструлі, сковорідки, листи та інший посуд. Коли вони стикаються із джерелом тепла, це тепло легко передається їжі. Іноді буває необхідно зменшити теплопровідність - у цьому випадку використовують каструлі з матеріалів з нижчою теплопровідністю, або готують способами, при яких їжі передається менша кількість тепла. Приготування страв на водяній бані – один із прикладів зменшення теплопровідності. Зазвичай у каструлю на вогні наливають у воду, у яку ставлять другу каструлю з їжею. Температура тутрегулюється завдяки нижчій теплопровідності води і внаслідок того, що температура нагрівання внутрішньої каструлі не перевищує температури кипіння води, тобто 100 ° C (212 ° F). Такий спосіб часто застосовують із продуктами, які легко пригорають або які не можна кип'ятити, наприклад шоколад.
Метали, які дуже добре проводять тепло – мідь та алюміній. Мідь більш теплопровідна, але й коштує дорожче. З обох металів роблять каструлі, але деяка їжа, особливо кисла, реагує з цими металами, і в їжі з'являється присмак. За такими каструлями, особливо за мідними, необхідний ретельний догляд, тому на кухні частіше використовують дешевші та зручніші у користуванні та догляді каструлі з нержавіючої сталі.
Для посуду, призначеного для приготування їжі, не завжди використовують матеріали із високою теплопровідністю. У духовці, наприклад, часто використовують керамічну посуд, теплопровідність якої набагато нижче, ніж у металевого посуду. Їхня найголовніша перевага — здатність тримати температуру.
Хороший приклад використання матеріалів із високою теплопровідністю на кухні – плита. Наприклад, конфорки електроплити виготовлені з металу, щоб забезпечити хорошу передачу тепла від розпеченої спіралі нагрівального елемента до каструлі або сковорідки.
Люди використовують матеріали з низькою теплопровідністю між руками та посудом, щоб не обпектися. Ручки багатьох каструль виготовлені з пластмас, а листи виймають з духовки прихватками з тканини або пластмаси з низькою теплопровідністю.
Матеріали з низькою теплопровідністю також застосовують для підтримки температури їжі постійної. Так, наприклад, щоб ранкова кава або суп, який беруть у подорож або на обід на роботу, залишалася гарячою, її наливають утермос, чашку або банку з гарною теплоізоляцією. Найчастіше в них їжа залишається гарячою (або холодною) завдяки тому, що між їх стінками знаходиться матеріал, який погано проводить тепло. Це може бути пінопласт або повітря, яке знаходиться в закритому просторі між стінками судини. Він не дає теплу перейти в навколишнє середовище, їжі охолонути, а рукам отримати опік. Пінопласт використовують також для склянок та контейнерів для їжі навинос. У вакуумній посудині Дьюара (відомій як «термос», за назвою торгової марки) між зовнішньою та внутрішньою стінкою майже немає повітря – це ще більше зменшує теплопровідність.
Теплопровідність для тепла
Ми використовуємо матеріали з низькою теплопровідністю для постійної температури тіла. Приклади таких матеріалів — шерсть, пух та синтетична шерсть. Шкіра тварин покрита хутром, а птахів — пухом із низькою теплопровідністю, і ми запозичуємо ці матеріали у тварин або створюємо схожі на них синтетичні тканини, і робимо з них одяг та взуття, які захищають нас від холоду. Крім цього ми робимо ковдри, тому що спати під ними зручніше, ніж у одязі. До того ж температура тіла під час сну падає, і нам потрібна додаткова теплоізоляція. Іноді ковдри буває недостатньо, тому що вона не прикріплена до простирадла, і через щілини, які утворюються, коли ми перевертаємось уві сні, може вийти тепло і просочитися холодне повітря.
Повітря має низьку теплопровідність, але проблема з холодним повітрям у тому, що зазвичай воно може вільно рухатися в будь-якому напрямку. Він витісняє тепле повітря довкола нас, і нам стає холодно. Якщо рух повітря обмежити, наприклад, уклавши його між зовнішньою і внутрішньою стінками судини, він забезпечує хорошу термоізоляцію. Тварини використовують повітря, щобпокращити теплоізоляцію свого тіла. Наприклад, птахи сидять насупивши в холодну погоду, щоб додати шар повітря всередині оперення. Це повітря майже рухається, тому добре ізолює від холоду. У нас теж зберігся цей механізм — якщо нам холодно, то у нас виникає гусяча шкіра. Якби в процесі еволюції ми не втратили свою шерсть, то таке «нахлюкування» допомагало б нам зігрітися.
У снігу та льоду теж низька теплопровідність, тому люди, тварини та рослини використовують їх для теплоізоляції. У свіжому не утрамбованому снігу всередині знаходиться повітря, що ще більше зменшує його теплопровідність, особливо тому, що теплопровідність повітря нижче за теплопровідність снігу. Завдяки цим властивостям, крижаний та сніговий покрив захищає рослини від замерзання. Тварини риють ямки та цілі печери для зимівлі у снігу. Мандрівники, що переходять через засніжені райони, іноді риють подібні печери, щоби в них переночувати. З найдавніших часів люди будували притулки з льоду, а тепер створюють цілі розважальні центри та готелі. У них часто горить вогонь, і люди сплять у хутрі та синтетичних спальних мішках. Постояльці розповідають, що всю ніч їм було дуже тепло та затишно, хоча не рекомендують вставати серед ночі до туалету. Завдяки низькій теплопровідності льоду з нього іноді роблять свічники, і в Інтернеті можна знайти безліч майстер-класів з їхнього виготовлення.
Підтримання температури тіла людей та тварин
Для забезпечення нормальної життєдіяльності в організмі людей та тварин необхідно підтримувати певну температуру у дуже вузьких межах. У крові та інших рідин, а також тканин різна теплопровідність і її можна регулювати в залежності від потреб і навколишньої температури. Так, наприклад, організм може змінитикількість крові на ділянці тіла або у всьому організмі за допомогою розширення чи звуження судин. Наше тіло також може згущувати та розріджувати кров. У цьому теплопровідність крові, отже, і частини тіла, де ця кров тече, змінюється.
Інші застосування
Багато хто любить відпочивати в саунах чи лазнях, але сидіти там на лавках із матеріалу з високою теплопровідністю було б неможливо. Потрібно багато часу, щоб зрівняти температуру таких матеріалів з температурою тіла, тому замість них використовують матеріали з низькою теплопровідністю, наприклад дерево, верхні шари якого швидше приймають температуру тіла. Оскільки в сауні температура піднімається досить високо, люди часто надягають на голову шапочки з вовни або повсті, щоб захистити голову від спеки. У турецьких лазнях хамамах температура набагато нижча, тому там для лав використовують матеріал з вищою теплопровідністю — камінь.
Деякі місця для купання, наприклад, гарячі джерела онсен у Японії — на вулиці. Тіло людини добре ізольоване жиром, який має низьку теплопровідність, тому люди можуть розслабитися і насолодитися гарячою ванною навіть якщо на вулиці — мороз. Люди — не єдині істоти, які гідно оцінили цю особливість організму. Макаки теж дуже люблять купатися у гарячих джерелах узимку.