Độ dẫn điện là khả năng truyền nhiệt của cơ thể hoặc vật liệu. Khi làm như vậy, nó di chuyển qua một vật rắn hoặc từ vật này sang vật khác, bởi vì cả hai chúng đều tiếp xúc với nhau. Đây là cách duy nhất để nhiệt truyền qua toàn bộ cơ thể. Câu hỏi đặt ra: "Không khí và các vật liệu khác dẫn nhiệt như thế nào?" Tìm hiểu trong bài viết!
Dẫn nhiệt
Khả năng truyền nhiệt trong một vật được gọi là dẫn nhiệt. Thuộc tính này được ký hiệu bằng chữ k và được đo bằng W / (m × K). Các giá trị độ dẫn nhiệt khác nhau đối với các vật liệu khác nhau. Vì vậy, vàng, bạc và đồng có tính dẫn nhiệt cao. Nhân tiện, những vật liệu này cũng là chất dẫn điện tốt. Không khí dẫn nhiệt như thế nào? Câu trả lời ngắn gọn: nó là một chất dẫn điện kém. Tính dẫn điện cao của vàng, bạc và đồng là do các electron chịu trách nhiệm chuyển điện tích cũng tham gia vào quá trình truyền nhiệt năng.
Nhưng các vật liệu như thủy tinh và bông khoáng có độ dẫn nhiệt thấp. Điều này được giải thích là do chúng có rất ít điện tử "tự do" để truyền nhiệt năng bên trong vật rắn. Vật liệu thuộc loại này được gọi là chất cách điện. Tốc độ truyền nhiệt (nghĩa là tốc độ chuyển động của nhiệt năng) trực tiếp phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt, chênh lệch nhiệt độ và diện tích tiếp xúc và vật liệu mà cơ thể sở hữu. Vì lý do tương tự, không thể nói rằng không khí dẫn nhiệt tốt.
Nếu vật liệu là chất dẫn nhiệt tốt, thì nó sẽ nhanh chóng di chuyển trong cơ thể. Kim loại được sử dụng rộng rãi cho mục đích truyền nhiệt vì chúng có các đặc tính cho phép nhiệt lượng được lưu thông đồng thời chịu được nhiệt độ khắc nghiệt liên quan đến quá trình sưởi ấm.
Đó là các electron chịu trách nhiệm truyền nhiệt năng cũng như điện tích. Vì vậy, kim loại là chất dẫn nhiệt và dẫn điện tốt! Đây là nơi có câu trả lời cho câu hỏi: “Tại sao không khí là chất dẫn nhiệt kém?”
Tuy nhiên, đừng nhầm lẫn giữa độ dẫn điện (liên quan đến điện tích của các electron) khi bạn có nghĩa là dẫn nhiệt (liên quan đến truyền năng lượng electron).
Chúng tôi chứng minh bằng kinh nghiệm
Thử giữ một đầu của thanh kim loại trên ngọn lửa - sau vài phút, nó sẽ nóng lên.
Bây giờ giữ phần cuối của một thanh gỗ trong ngọn lửa và phần cuối sẽ trở nên nóng đến mức cuối cùng nó sẽ bắt lửa. Tuy nhiên, phần cuối của cây gậy màbạn giữ lại, giữ tương đối mát mẻ.
Nhiệt không lan tỏa khắp thể tích của cơ thể do thành phần cấu tạo: cấu trúc của nó khiến các electron khó truyền nhiệt qua vật liệu.
Vì vậy, kinh nghiệm hàng ngày cho thấy gỗ không phải là chất dẫn nhiệt tốt. Nếu bạn đã từng nhìn thấy một phần của gỗ dưới kính hiển vi, bạn có thể nhận thấy cấu trúc của gỗ: nó được tạo thành từ các tế bào riêng lẻ hoạt động như chất cách điện vì chúng không liên kết với nhau. Tế bào nằm rải rác như đá trong dòng suối. Nhiệt truyền qua vật liệu như vậy chậm hơn nhiều so với kim loại, nơi các nguyên tử liên kết với nhau trong một "mạng tinh thể" ba chiều.
Không khí là chất dẫn nhiệt kém. Kinh nghiệm của cuộc sống hàng ngày cho thấy: hãy nhớ cấu trúc của các cửa sổ. Chúng luôn bao gồm ít nhất hai kính, giữa chúng có một "đệm" không khí. Lớp này giúp giữ nhiệt trong phòng mà không bị thoát ra ngoài.
Vì vậy, nếu nhiệt năng được áp dụng trực tiếp vào một phần của vật rắn, các electron trong vật đó sẽ bị kích thích. Điều này dẫn đến các dao động mạng nguyên tử truyền qua vật thể, làm tăng nhiệt độ khi chúng đi qua. Các liên kết trong chất rắn càng gần nhau, thì sự truyền nhiệt càng nhanh.
Chất lỏng dẫn nhiệt kém
Nếu bạn cố định một cục nước đá dưới đáy ống nghiệm đựng nước (bạn cần dùng một quả cân để làm điều này, nếu không nó sẽ nổi trên bề mặt, vì vậynhư nước đá có khối lượng riêng nhỏ hơn nước) và sau đó đun nước ở đầu ống, bạn sẽ thấy nước sẽ sôi ở đầu ống và cục nước đá vẫn đông cứng.
Điều này là do nước là chất dẫn nhiệt kém. Phần lớn nhiệt sẽ chuyển động theo dòng đối lưu bên trong nước ở đầu ống, chỉ một phần nhỏ của nó sẽ chìm xuống khối nước đá.
Không khí dẫn nhiệt như thế nào?
Không khí là tập hợp các chất khí. Mặc dù nó có khả năng đối lưu tuyệt vời, nhưng lượng nhiệt mà nó có thể truyền là rất nhỏ vì khối lượng vật chất nhỏ không thể lưu trữ nhiều nhiệt - đó là lý do tại sao nó không được coi là chất dẫn điện tốt. Tính chất cách nhiệt của không khí được loài người sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. Vì vậy, chúng được sử dụng để cách nhiệt các bộ làm mát trong các bức tường của một tòa nhà. Ngay cả công việc của một phích nước cũng dựa trên thực tế là không khí không dẫn nhiệt tốt. Có rất nhiều ví dụ!
Vậy đâu là nguyên nhân gây ra hiện tượng này? Vì không khí không đặc nên có một lượng khối lượng nhất định để truyền nhiệt năng thông qua quá trình dẫn. Do đó, nó là một chất dẫn điện kém, nhưng là một chất cách điện tuyệt vời. Tuy nhiên, câu trả lời cho câu hỏi: "Không khí có dẫn nhiệt không?" - không quá rõ ràng. Vì vậy, hãy xem xét các hiện tượng sau.
Bức xạ là sự truyền năng lượng qua sóng hoặc các hạt kích thích. Không khí tạo ra một khe hở nhiệt không cho phép nhiệt năng vượt qua nó. Nhiệt phải được tỏa ra từ bề mặt đểcác hạt không khí, sau đó nó sẽ được bức xạ từ không khí sang bề mặt đối diện. Nhiệt chuyển động rất chậm giữa ba vật liệu và phần lớn nhiệt năng được truyền sẽ bị hấp thụ trong không khí.
Đối lưu là sự chuyển động của nhiệt qua chất lỏng hoặc chất khí do sự giảm tỷ trọng do hấp thụ nhiệt. Trong trường hợp này, các đặc tính của không khí trở nên vô cùng hữu ích. Nó cũng di chuyển lên trên bằng cách truyền nhiệt từ một thùng chứa hoặc không gian cách nhiệt. Do đó, đối lưu được sử dụng để loại bỏ nhiệt và có thể được sử dụng để làm mát bề mặt. Sự phân phối nhiệt thông qua đối lưu trong không khí hơi kém hiệu quả, tuy nhiên nó được sử dụng cho nhiều mục đích làm mát. Có, không khí là chất dẫn nhiệt kém.
Ví dụ về cách nhiệt
Cách nhiệt được sử dụng cho nhiều mục đích. Một số trong số này bao gồm làm mát đồ uống và thức ăn, tạo khoảng trống không khí trên tường và đưa các túi khí vào dụng cụ nhà bếp. Các tính năng về cách không khí dẫn nhiệt thậm chí áp dụng cho bọt cách nhiệt.
Kết
Độ dẫn điện là sự truyền nhiệt qua một vật rắn. Nó khác với hiện tượng đối lưu ở chỗ không có chuyển động nào của vật chất xảy ra trong quá trình này. Bây giờ chúng ta biết liệu không khí có dẫn nhiệt tốt hay không và tại sao.
