단열재. 단열재 선택. 석유 및 가스의 큰 백과사전

각 물체는 열이 더 가열된 본체에서 덜 가열된 본체로 전달되는 "다리" 역할을 할 수 있습니다.

이러한 다리는 예를 들어 뜨거운 차 한 잔에 담근 티스푼입니다. 금속 물체는 열을 잘 전도합니다. 유리잔에 담긴 숟가락의 끝은 1초 만에 따뜻해집니다.

뜨거운 혼합물을 혼합해야 하는 경우 믹서 손잡이는 나무나 플라스틱으로 만들어야 합니다. 이 고체는 금속보다 열을 1000배 더 잘 전도합니다. 우리는 "열을 전도하다"라고 말하지만 "감기를 전도하다"라고 말할 수도 있습니다. 물론 열의 흐름이 어느 방향으로 흐르느냐에 따라 물체의 성질은 변하지 않는다. 서리가 내린 날에는 맨손으로 금속을 만지지 않도록 조심하지만 두려움없이 나무 손잡이를 잡습니다.

불량 열 전도체(열 절연체라고도 함)에는 목재, 벽돌, 유리 및 플라스틱이 포함됩니다. 주택의 벽, 스토브 및 냉장고는 이러한 재료로 만들어집니다.

모든 금속은 좋은 전도체입니다. 최고의 전도체는 구리와 은입니다. 구리와 은은 철보다 열을 두 배로 전도합니다.

물론 고체만이 열 전달을 위한 "다리" 역할을 할 수 있는 것은 아닙니다. 액체도 열을 전도하지만. 금속보다 훨씬 나쁩니다. 열전도율 측면에서 금속은 고체 및 액체 비금속체보다 수백 배 우수합니다.

물의 열전도율이 낮다는 것을 보여주기 위해 그들은 그러한 실험을 합니다. 물이 담긴 시험관에서 얼음 조각이 바닥에 고정되고 시험관 상단이 가스 버너에서 가열됩니다. 물이 끓기 시작하고 얼음은 여전히 ​​녹을 것이라고 생각하지 않습니다. 시험관에 물이 없고 금속으로 만들어진 경우 얼음 조각이 거의 즉시 녹기 시작합니다. 물은 구리보다 약 200배 더 열을 전도합니다.

가스는 응축된 비금속체보다 열을 10배 더 잘 전도합니다. 공기의 열전도율은 구리보다 20,000배 낮습니다.

가스의 열전도율이 좋지 않아 온도가 -78 ° C 인 손에 드라이 아이스 조각을 가져갈 수 있으며 온도가 -196 ° C 인 손바닥에 액체 질소 한 방울을 담을 수도 있습니다. . 이 차가운 몸을 손가락으로 짜지 않으면 "화상"이 없습니다. 요점은 매우 격렬한 종기, 액체 한 방울 또는 조각 입체"스팀 재킷"으로 덮여 있으며 그 결과 가스 층이 단열재 역할을 합니다.

물이 매우 뜨거운 팬에 떨어지면 액체의 회전 타원체 상태(소위 방울이 증기로 싸여 있는 상태)가 형성됩니다. 끓는 물 한 방울이 손바닥에 떨어지면 손이 심하게 화상을 입지만 끓는 물과 온도차는 인간의 몸손과 액체 공기 사이의 온도 차이보다 작습니다. 손은 끓는 물 한 방울보다 차갑고, 물방울에서 열이 빠져 나가고 끓는 물이 멈추고 스팀 재킷이 형성되지 않습니다.

최고의 단열재는 진공 - 공허함이라는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 보이드에는 열 운반체가 없으며 열전도율이 가장 낮습니다.

따라서 열 보호 기능을 만들고 싶다면; 추위로부터 따뜻하게 숨기거나 따뜻함으로부터 추위를 숨기려면 다음과 같이 껍질을 만드는 것이 가장 좋습니다. 이중벽벽 사이의 공간에서 공기를 펌핑합니다. 이 경우 다음과 같은 흥미로운 상황에 직면하게 됩니다. 가스가 희박해짐에 따라 열전도율의 변화를 따라가면 압력이 수 밀리미터 수은주에 도달하는 순간까지 열전도율이 실제로 변하지 않으며 더 높은 값으로 이동할 때만 가능하다는 것을 알 수 있습니다. 진공 우리의 기대는 정당화됩니다 - 열전도율이 급격히 떨어집니다.

무슨 일이야?

이 현상을 이해하려면 가스의 열 전달 현상이 무엇인지 시각화해야 합니다.

뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 열이 전달되는 것은 한 분자에서 다음 분자로 에너지를 전달함으로써 발생합니다. 빠른 분자와 느린 분자의 충돌이 일반적으로 느린 분자의 가속과 빠른 분자의 감속으로 이어진다는 것은 분명합니다. 그리고 이것은 뜨거운 곳이 더 추워지고 차가운 곳이 더워진다는 것을 의미합니다.

압력 감소는 열 전달에 어떤 영향을 줍니까? 압력이 감소하면 밀도가 감소하므로 에너지가 전달되는 빠른 분자와 느린 분자가 만나는 횟수도 줄어들어 열전도율이 감소합니다. 분자의 평균 자유 경로 증가, 장거리 열 전달, 이는 열전도도 증가에 기여합니다. 계산 결과 두 효과가 균형을 이루며 열 전달 능력은 공기가 펌핑될 때 일정 시간 동안 변경되지 않음을 보여줍니다. 밖으로.

이것은 진공이 너무 커서 실행 길이가 용기 벽 사이의 거리와 같을 때까지의 경우입니다. 이제 더 이상의 압력 감소는 더 이상 벽 사이에 "매달려 있는" 분자의 경로 길이를 변경할 수 없으며, 밀도 강하는 "균형이 맞지" 않으며 열전도도는 압력에 비례하여 급격히 감소하여 무시할 수 있는 값에 도달합니다. 고진공에 도달합니다. 보온병 장치는 진공 사용을 기반으로 합니다. 보온병은 매우 일반적이며 뜨겁고 차가운 음식을 저장하는 데뿐만 아니라 과학 기술에도 사용됩니다. 이 경우 발명가의 이름을 따서 Dewar 선박이라고 합니다. 이러한 용기(간단히 듀어라고도 함)에서는 액체 공기, 질소 및 산소가 운반됩니다. 나중에 이러한 가스가 액체 상태 * 에서 어떻게 얻어지는지 설명할 것입니다.

* (보온병을 본 사람이라면 누구나 보온병의 옆면이 항상 은도금되어 있다는 것을 알 것입니다. 그리고 왜? 사실 우리가 말한 열전도율이 열을 전달하는 유일한 방법은 아닙니다. 다른 책에서 논의 할 또 다른 전송 방법 인 소위 방사선이 있습니다. 정상적인 조건에서는 열전도율보다 훨씬 약하지만 여전히 눈에 띕니다. 방사선을 감쇠시키기 위해 보온병의 벽은 은도금 처리되어 있습니다.)

 

화염이 있는 버너는 균일한 가열을 위해 항상 움직이고 있어야 합니다. 제품의 가열 정도는 땜납이 녹기 시작할 때 가장 잘 판단됩니다. 이러한 색상의 시각적 인식은 작업장의 조명 조건에 크게 좌우되기 때문에 가열 된 부품의 색상에서 가열 정도에 대한 결론을 도출해야합니다. 서로 다른 금속이나 합금을 가열할 때 화염은 열 전도율이 가장 좋은 금속 중 하나로 향해야 합니다.

금속의 특징적인 특징은 빛을 잘 반사하는 능력으로 인해 특별한 금속 광택입니다. 금속의 반사율, 전기 전도성 및 열 전도성 사이에는 일정한 유사성이 있습니다. 금속이 빛을 더 강하게 반사할수록 열과 전기의 전도도가 더 좋아집니다. 따라서 구리, 은, 금은 반사율이 가장 높고 열과 전기를 가장 잘 전달하는 전도체이기도 합니다.

외부에서 금속은 주로 특별한 금속 광택이 특징입니다. 이 광택이 나는 이유는 금속 표면이 빛의 광선을 강하게 반사하기 때문입니다. 금속의 또 다른 특성은 열과 전기를 잘 테스트하는 능력이며, 일반적으로 금속이 광선을 더 강하게 반사할수록 열과 전기의 전도체가 더 좋습니다. 은, 구리 및 금은 광선을 가장 강하게 반사합니다. 동시에 열전도율과 전기전도율이 가장 높습니다.

열전도율은 금속이 가열될 때 열을 전도하는 특성입니다. 금속이 열을 더 잘 전도할수록 더 빠르고 더 균일하게 가열됩니다. 금속의 열전도율은 실용적으로 매우 중요합니다.금속의 열전도율이 낮으면 완전한 가열을 위해 oi는 장시간 가열이 필요합니다. 그러나 급속 냉각에서는 균열이 발생합니다. 최고의 열 전도체는 은, 구리, 알루미늄과 같은 순수한 금속입니다. 강철은 열전도율이 훨씬 낮습니다.

금속 원자는 결정 격자를 형성하며 노드에는 중성 원자 외에도 일부 원자에 의한 원자가 전자의 손실로 인해 형성된 양전하 이온도 있습니다. 원자에서 떨어져 나온 전자는 금속의 부피 전체를 이동하며 특정 원자에 속하지 않습니다. 쉽게 움직이는 전자가 있기 때문에 금속은 전기와 열의 좋은 전도체입니다. 열과 전기를 가장 잘 전달하는 전도체는 은, 구리, 알루미늄입니다.

열전도율은 금속이 가열될 때 열을 전도하는 특성입니다. 금속이 열을 더 잘 전도할수록 더 빠르고 고르게 가열됩니다. 금속의 열전도율은 실질적으로 매우 중요합니다. 금속의 열전도율이 낮으면 완전한 가열을 위해 장시간 가열이 필요합니다. 급속 냉각으로 인해 균열이 발생하여 돌이킬 수없는 제품 결합이 발생합니다. 최고의 열 전도체는 은, 구리, 알루미늄과 같은 순수한 금속입니다. 복잡성으로 인한 철강 화학적 구성 요소열전도율이 훨씬 낮습니다.

모든 금속은 빛을 강하게 반사하는 능력 때문에 금속 광택을 냅니다. 그들 대부분은 연속적인 덩어리에 있을 때만 광채를 유지합니다. 미세하게 나누면 마그네슘과 알루미늄을 제외한 대부분의 금속은 검은색 또는 회색입니다. 금속은 열과 전기의 좋은 전도체이며 열을 가장 잘 전달하는 전도체는 또한 가장 좋은 전도체입니다. 전류. 은과 구리는 열과 전기를 가장 잘 전도하고 납과 수은은 가장 적게 전도합니다.

온도가 전이점 이상으로 떨어지면 액체 헬륨이 갑자기 액체에 대해 완전히 초자연적인 방식으로 열을 전도하기 시작한다고 Landau는 그의 유명한 강의 중 하나에서 말했습니다. 일반적으로 액체는 열전도율이 매우 낮다는 말을 들었을 것입니다. 특히 일반 물은 열전도율이 좋지 않습니다. 모든 금속과 마찬가지로 수은을 제외하고 다른 액체는 열전도율이 가장 좋지 않습니다. 좋은 지휘자열. 열과 헬륨 I, 일반 액체 헬륨을 잘 전도하지 않습니다. 그리고 온도가 헬륨 I에서 헬륨 II로의 액체 헬륨의 전이점까지 떨어지면 구리와 은과 같은 최고의 열 전도체보다 열을 더 잘 전도하기 시작하고 변화가 갑자기 발생합니다. 물론 막대한 열 전달 특성이 즉시 주목을 받았고 이 이해할 수 없는 액체에 훨씬 더 놀라운 것이 숨겨져 있음을 보여주었습니다.

온도가 전이점 이상으로 떨어지면 액체 헬륨이 갑자기 액체에 대해 완전히 초자연적인 방식으로 열을 전도하기 시작한다고 Landau는 그의 유명한 강의 중 하나에서 말했습니다. 일반적으로 액체는 열 전도율이 매우 낮다는 말을 들었을 것입니다. 특히 일반 물도 열 전도율이 좋지 않습니다. 다른 액체는 모든 금속과 마찬가지로 우수한 열 전도체인 수은을 제외하고 최고의 열전도율을 갖지 않습니다. 열과 헬륨 I, 일반 액체 헬륨을 잘 전도하지 않습니다. 그리고 온도가 액체 헬륨이 헬륨 I에서 헬륨 II로 전이되는 지점까지 떨어지면 구리와 은과 같은 최고의 열 전도체보다 열을 더 잘 전도하기 시작하고 변화가 갑자기 발생합니다. 물론 막대한 열전달 특성은 즉시 주목을 받았으며이 이해할 수없는 액체에 더 많은 놀라운 것들이 숨겨져 있음을 보여주었습니다.

화학 원소 주기율표의 다른 위치에 있는 금속의 위치는 많은 속성이 크게 달라짐을 보여줍니다. 그러나 이것과 함께 모든 금속에 내재된 몇 가지 특성이 있습니다. 수은을 제외한 금속은 고체 물질입니다. 모든 금속은 광선을 강하게 반사하는 능력 때문에 특징적인 금속 광택을 가집니다. 그들 대부분은 연속적인 덩어리에 있을 때만 광채를 유지합니다. 미세하게 분할된 형태에서 대부분의 금속은 검은색 또는 회색입니다. 금속은 열과 전기를 잘 전도하며 열을 가장 잘 전달하는 전도체는 전류를 가장 잘 전달하는 전도체이기도 합니다. 은과 구리는 열과 전기를 가장 잘 전도하고 납과 수은은 가장 적게 전도합니다.

엔지니어는 매번 열 공급 및 제거 문제에 직면합니다. 원자력 발전소가 가동 중이라는 의미입니다. 원자로엄청난 양의 열 에너지가 방출되는데, 이는 전기로 변환되기 위해 가능한 한 빨리 꺼내져야 합니다. 전기 모터가 회전하고 내연 기관이 부풀어 오르고 라디오 램프가 타 오르고 로켓이 대기로 충돌합니다. 여기서 우리는 이미 열을 신속하게 처리해야 할 때 유해한 가열을 처리하고 있습니다. 열 엔지니어들이 느린 열 흐름의 움직임을 가속화하기 위해 수십 년 동안 머리를 긁적였다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 직경이 2~3cm이고 길이가 0.5m 미만인 구리 막대를 통해 10킬로와트의 열 에너지만 전달하려면 거대한 열 헤드가 필요합니다. 막대의 한쪽 끝은 태양 표면보다 3배 더 뜨겁게 가열되어 사실상 증기가 되어야 하고 다른 쪽 끝은 계속 유지되어야 합니다. 실온. 그러나 구리는 다음 중 하나로 간주됩니다. 최고의 가이드열. 같은 치수의 히트 파이프는 거의 저항없이 이러한 에너지를 통과하며 끝단의 온도 차이는 거의 측정조차 할 수 없습니다. 직경이 3미터이고 무게가 40톤인 구리 블록만이 비슷한 열전도율을 가질 수 있습니다.