Проводит вода тепло или нет: Вода- как проводит тепло. Воздух — как проводит тепло

Теплопроводность – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

• Участник: Шароглазова Ксения Сергеевна
• Руководитель: Печерская Светлана Юрьевна

Цель данной работы: изучение явления теплопроводности, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостями и газами.

Актуальность: В наше время разрабатываются новые материалы. Знания о теплопроводности различных веществ позволяет не только широко использовать их, но и предотвращать их вредное воздействие в быту, технике и природе.

Цель: изучение явления теплопроводности, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостями и газами.

Задачи:

• изучить теоретический материал по данному вопросу;
• исследовать теплопроводность твердых тел;
• исследовать теплопроводность жидкостей;
• исследовать теплопроводность газов;
• сделать выводы о полученных результатах.

Гипотеза: все вещества (твердые, жидкие и газообразные) имеют разную теплопроводность.

Оборудование: спиртовка, штатив, деревянная палочка, стеклянная палочка, медная проволока, пробирка с водой.

Элементы УМК к учебнику А.В.Перышкина: учебник «Физика. 8 класс» А.В.Перышкина

Содержание работы

Внутренняя энергия, как и любой вид энергии, может быть передана от одних тел к другим. Внутренняя энергия может передаваться и от одной части тела к другой. Так, например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку. Явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте называется теплопроводностью.

Изучим это явление, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом.

Видео: https://cloud.mail.ru/public/JCFY/CFTcCeqhE

Опыт 1

. Исследование теплопроводности твердых тел на примере деревянной палочки, стеклянной палочки и медного стержня

Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится.

Вывод: дерево обладает плохой теплопроводностью.

Поднесем к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой же конец останется холодным.

Вывод: стекло имеет плохую теплопроводность.

Если же мы будем нагревать в пламени конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках мы уже не сможем.

Вывод: металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь. 

Рассмотрим передачу тепла от одной части твердого тела к другой на следующем опыте. Закрепим один конец толстой медной проволоки в штативе. К проволоке прикрепим воском несколько гвоздиков (рис. 6). При нагревании свободного конца проволоки в пламени спиртовки воск будет таять. Гвоздики начнут постепенно отваливаться. Сначала отпадут те, которые расположены ближе к пламени, затем по очереди все остальные.

Выясним, как происходит передача энергии по проволоке. Скорость колебательного движения частиц металла увеличивается в той части проволоки, которая ближе расположена к пламени. Поскольку частицы постоянно взаимодействуют друг с другом, то увеличивается скорость движения соседних частиц. Начинает повышаться температура следующей части проволоки и т. д. Следует помнить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества от одного конца тела к другому.

Опыт 2. Исследование теплопроводности жидкостей на примере воды

Рассмотрим теперь теплопроводность жидкостей. Возьмем пробирку с водой и станем нагревать ее верхнюю часть. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки за это время она только нагреется (рис. 7). Значит, у жидкостей теплопроводность невелика, за исключением ртути и расплавленных металлов. Это объясняется тем, что в жидкостях молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в твердых телах.

Вывод: теплопроводность жидкостей меньше теплопроводности металлов.

Опыт 3. Исследование теплопроводности газов

Исследуем теплопроводность газов. 

Сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени спиртовки донышком вверх (рис. 8). Палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа еще больше, чем у жидкостей и твердых тел.

Вывод: теплопроводность у газов еще меньше, чем у жидкостей. Итак, теплопроводность у различных веществ различна.

Выводы и их обсуждение

Вывод: Проведенные опыты показывают, что теплопроводность у различных веществ различна. Наибольшей теплопроводность обладают металлы, у жидкостей теплопроводность невелика и самая малая теплопроводность у газов.

Используя §4 учебника физики для 8 класса, представим результаты в виде таблицы:

Объяснение явления теплопроводности с молекулярно-кинетической точки зрения: теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В металлах частицы расположены близко, они постоянно взаимодействуют друг с другом. Скорость колебательного движения в нагретой части металла увеличивается и быстро передается соседним частицам. Повышается температура следующей части проволоки. В жидкостях и газах молекулы расположены на больших расстояниях, чем в металлах. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.

Применение теплопроводности

Теплопроводность на кухне

Теплопроводность и ее регулировка важны в процессе приготовления пищи. Часто во время тепловой обработки продукта необходимо поддерживать высокую температуру, поэтому на кухне используют металлы (медь, алюминий…), так их теплопроводность и прочность выше, чем у других материалов. Из металла делают кастрюли, сковородки, противни, и другую посуду. Когда они соприкасаются с источником тепла, это тепло легко передается пище. Иногда бывает необходимо уменьшить теплопроводность — в этом случае используют кастрюли из материалов с более низкой теплопроводностью, или готовят способами, при которых пище передается меньшее количество тепла. Приготовление блюд на водяной бане — один из примеров уменьшения теплопроводности. Для посуды, предназначенной для приготовления пищи, не всегда используют материалы с высокой теплопроводностью. В духовом шкафу, например, часто используют керамическую посуду, теплопроводность которой намного ниже, чем у металлической посуды. Их самое главное преимущество — способность держать температуру. Хороший пример использования материалов с высокой теплопроводностью на кухне — плита. Например, конфорки электроплиты сделаны из металла, чтобы обеспечить хорошую передачу тепла от раскаленной спирали нагревательного элемента к кастрюле или сковородке. Люди используют материалы с низкой теплопроводностью между руками и посудой, чтобы не обжечься. Ручки многих кастрюль сделаны из пластмасс, а противни вынимают из духовки прихватками из ткани или пластмассы с низкой теплопроводностью.

Материалы с невысокой теплопроводностью также используют для поддержания температуры пищи неизменной. Так, например, чтобы утренний кофе или суп, который берут в путешествие или на обед на работу, оставался горячим, его наливают в термос, чашку или банку с хорошей теплоизоляцией. Чаще всего в них пища остается горячей (или холодной) благодаря тому, что между их стенками находится материал, плохо проводящий тепло. Это может быть пенопласт или воздух, который находится в закрытом пространстве между стенками сосуда. Он не дает теплу перейти в окружающую среду, пище — остыть, а рукам — получить ожог. Пенопласт используют также для стаканчиков и контейнеров для пищи навынос. В вакуумном сосуде Дьюара (известном как «термос», по названию торговой марки) между наружной и внутренней стенкой почти нет воздуха — это еще больше уменьшает теплопроводность.

Отопительная система

Задача любой системы отопления является эффективная передача энергии от теплоносителя (горячей воды) в помещение. Для этого используют специальные элементы системы отопления – радиаторы. Радиаторы предназначены для повышения теплопередачи накопившейся в системе тепловой энергии в помещение. Они представляют собой секционную или монолитную конструкцию, внутри которой циркулирует теплоноситель. Основные характеристики радиатора отопления: материал изготовления, тип конструкции, габаритные размеры (кол-во секций), теплоотдача. Чем выше этот показатель, тем меньше тепловых потерь будет при передаче энергии от теплоносителя в помещение. Лучший материал для изготовления радиаторов – это медь. Наиболее часто используют чугунные радиаторы; алюминиевые радиаторы; стальные радиаторы; биметаллические радиаторы.

Теплопроводность для тепла

Мы используем материалы с низкой теплопроводностью для поддержания постоянной температуры тела. Примеры таких материалов — шерсть, пух, и синтетическая шерсть. Кожа животных покрыта мехом, а птиц — пухом с низкой теплопроводностью, и мы заимствуем эти материалы у животных или создаем похожие на них синтетические ткани, и делаем из них одежду и обувь, которые защищают нас от холода. Кроме этого мы делаем одеяла, так как спать под ними удобнее, чем в одежде. Воздух имеет низкую теплопроводность, но проблема с холодным воздухом в том, что обычно он может свободно двигаться в любом направлении. Он вытесняет теплый воздух вокруг нас, и нам становится холодно. Если движение воздуха ограничить, например, заключив его между внешней и внутренней стенками сосуда, то он обеспечивает хорошую термоизоляцию. У снега и льда тоже низкая теплопроводность, поэтому люди, животные и растения используют их для теплоизоляции. В свежем не утрамбованном снеге внутри находится воздух, что еще больше уменьшает его теплопроводность, особенно потому, что теплопроводность воздуха ниже теплопроводности снега. Благодаря этим свойствам, ледяной и снежный покров защищает растения от замерзания. Животные роют ямки и целые пещеры для зимовья в снегу. Путешественники, переходящие через заснеженные районы, иногда роют подобные пещеры, чтобы в них переночевать. С древнейших времен люди строили убежища изо льда, а сейчас создают целые развлекательные центры и гостиницы. В них часто горит огонь, и люди спят в мехах и синтетических спальных мешках.

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности в организме людей и животных необходимо поддерживать определенную температуру в очень узких пределах. У крови и других жидкостей, а также у тканей разная теплопроводность и ее можно регулировать в зависимости от потребностей и окружающей температуры. Так, например, организм может изменить количество крови на участке тела или во всем организме с помощью расширения или сужения сосудов. Наше тело также может сгущать и разжижать кровь. При этом теплопроводность крови, а, следовательно, и части тела, где эта кровь течет, изменяется.

Теплолечение

Современные методы лечения теплом могут быть разделены на три большие группы: 1) контактное приложение нагретых сред; 2) светотепловое облучение и 3) использование теплоты, образующейся в тканях при прохождении высокочастотного электрического тока. Остановимся на использовании нагретых сред. Для теплолечения выбираются среды, позволяющие создать в них значительный запас теплоты. Эта теплота затем должна медленно и постепенно передаваться организму во все время процедуры. Для этого среда должна иметь, возможно, высокую теплоемкость и сравнительно низкие теплопроводность и конвекционную способности. Для теплолечения в основном применяют следующие среды: воздух, воду, торф, лечебные грязи и парафин.

Теплопроводность в бане

Многие любят отдыхать в саунах или банях, но сидеть там на скамейках из материала с высокой теплопроводностью — было бы невозможно. Требуется много времени, чтобы сравнять температуру таких материалов с температурой тела, поэтому вместо них используют материалы с низкой теплопроводностью, например дерево, верхние слои которого намного быстрее принимают температуру тела. Так как в сауне температура поднимается достаточно высоко, люди часто надевают на голову шапочки из шерсти или войлока, чтобы защитить голову от жары. В турецких банях хамамах температура намного ниже, поэтому там для скамеек используют материал с более высокой теплопроводностью — камень.

Интересные факты о теплопроводности

Тепло ли колючим зверям в иголках?

Шерсть не только спасает зверей от холода, но и служит средством защиты. А чтобы защита была внушительнее и надежнее, волосяной покров порой видоизменяется, превращаясь в своеобразные доспехи. Иглы, например. Но вот сохраняет ли такое облачение присущие шерсти свойства, не зябнут ли ежи и дикобразы в своих колючих шубках?

Ученые Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северова РАН обстоятельно изучили теплопроводные и теплоизоляционные свойства иголок, взятых со спины взрослого самца североамериканского дикобраза из коллекции Зоологического музея МГУ, и убедились, что греют эти самые иголки очень даже неплохо. Чтобы понять внутреннюю структуру игл, на них делали тонкие срезы, на которые напыляли золото для исследования в электронном микроскопе. Кератин — главная составляющая иголок — проводит тепло в 10 раз лучше, чем воздух. И благодаря этому иглы увеличивают теплопроводность «доспехов». Следовательно, возрастают и потери тепла с тела животного. Однако внутренняя пористая структура игл создает дополнительное экранирование теплового излучения, что, скорее всего, и компенсирует увеличение теплопроводности. Так что дикобраз, как и другие колючие звери, вовсе не страдает от холода. Иглистый покров сохраняет ровно столько тепла, сколько нужно теплокровному животному такого размера.

Полипропилен

Пока является лучшей основой для материалов (волокон, нитей, пряжи, полотен, тканей), используемых в производстве нательной спортивной одежды, термобелья и термоносков. Среди всех синтетических материалов, применяемых в этой области, он обладает самой низкой теплопроводностью. Поэтому одежда из полипропилена позволяет наилучшим образом сохранить тепло зимой и прохладу летом.

Какой материал имеет самую высокую теплопроводность?

Материалом с наивысшей теплопроводностью является вовсе не какой-нибудь металл (серебро или медь), как думают многие. Самую высокую теплопроводность имеет материал, который похож на стекло – алмаз. Его теплопроводность почти в 6 раз больше, чем у серебра или меди. Если изготовить чайную ложечку из алмаза, то воспользоваться ею не удастся, так как она будет обжигать пальцы в ту же секунду.

Из чего изготавливают сваи при строительстве зданий в регионах с вечной мерзлотой?

Большие трудности строителям зданий доставляет просадка фундамента особенно в регионах с вечной мерзлотой. Дома часто дают трещины из-за подтаивания грунта под ними. Фундамент передает почве какое-то количество теплоты. Поэтому здания начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту. Из чего же надо делать сваи? Оказывается, сваи, выполненные из прочного твердого материала, внутри должны быть заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному охлаждению грунта.

«Огнеупорный шарик»

Обычный воздушный шарик, надутый воздухом, легко воспламеняется в пламени свечи. Он тут же лопается. Если же к пламени свечи поднести такой же шарик, заполненный водой, он становится «огнеупорным». Теплопроводность воды в 24 раза больше, чем у воздуха. Значит, вода проводит тепло в 24 раза быстрее, чем воздух. Пока вода не испарится внутри шарика – он не лопнет.

Существует и другой способ перемещения тепла (теплопередачи).
Он возможен не только в подвижной среде (жидкости и газе), но
и в твердых телах. Тепло может перемещаться по телу и через него
к другому предмету без перемещения частей этого тела
относительно друг друга, т.е. без перемещения вещества. Такой
способ носит название теплопроводности.

Различные вещества по-разному проводят тепло. Лучшие проводники
тепла — металлы (особенно серебро, медь). Хуже всего проводят
тепло теплоизоляторы — воздух, войлок, древесина. Плохая теплопроводность
воздуха используется в наших домах — слой воздуха между двойными
стеклами окон является прекрасным теплоизолятором.

Таблица теплопроводности
(сравнение чисел характеризует относительную скорость передачи
тепла каждым материалом)

Как использовать свойство воздуха плохо проводить тепло?

Человек и животные в своей повседневной жизни используют различные свойства воздуха. Рассмотрим на примерах как использовать свойство воздуха — плохо проводить тепло.

Раньше окна делали из двух рам. Это для того, чтобы лучше сохранять тепло в доме. Между рамами находится воздух, который благодаря своей низкой плотности плохо проводит тепло, и если нет щелей, то такое окно сохраняет комфортную температуру в помещении.

Современные пластиковые окна аналогичны по конструкции. Стеклопакет состоит из нескольких стекол, между которыми находится слои воздуха, поэтому такое окно также хорошо удерживает тепло. Пластиковая рама содержит перегородки и состоит из нескольких воздушных камер, плохо проводящих тепло. Раньше чаще применялись рамы деревянные — дерево тоже плохой проводник тепла.

Когда мы надеваем пуховик или шерстяной свитер, нам становится тепло. Это происходит по той причине, что вещи удерживают вокруг нас теплый воздух, согретый нашим телом. Воздух снова плохо передает тепло в окружающее пространство.

Лучше всего данное свойство научились использовать животные и птицы.

Почему северные олени не замерзают даже в большой мороз? Что защищает их от холода? Оказывается, у оленя надувная шерсть, пустотелые шерстинки наполнены воздухом. Поскольку воздух плохо проводит тепло, то такая шерсть хорошо защищает оленя от холода.

Во время сильных морозов птицы нахохливаются. Почему при этом они легче переносят холод? Когда птицы нахохливаются, слой воздуха между перьями увеличивается и вследствие плохой теплопроводности задерживает отдачу тепла телом птицы в окружающее пространство.

Еще несколько интересных фактов из жизни птиц и животных.

В сильный мороз птицы чаще замерзают на лету, чем сидя на месте. Чем это можно объяснить? При полете оперение птицы сжато и содержит мало воздуха, а вследствие быстрого движения в холодном воздухе, происходит усиленная отдача тепла в окружающее пространство. Эта потеря тепла бывает настолько большой, что птица на лету замерзает.

Животные обитающие в холодном климате, имеют более густой волосяной покров, чем животные жарких стран. Более густой волосяной покров уменьшает отдачу тепла, что особенно важно в условиях крайнего севера. 

Благодаря низкой плотность воздух обладает замечательным свойством: он плохо проводит тепло. Звери поднимают шерсть, птицы хохлятся, когда им холодно, а человек надевает теплый свитер все это только для того, чтобы окружить себя воздушной оболочкой, которая плохо проводит тепло. Свитер не дает телу потерять свое тепло. С той же целью в окна вставляют вторые рамы. Стекла сами по себе не защищают от холода, они лишь удерживают прослойку воздуха, который не пропускает теплый воздух из квартиры на улицу.

Свойство воздуха  плохо проводить тепло можно подтвердить следующим опытом:

Наполним два стакана горячей водой и накроем их крышками. Один стакан поставим на стол, а другой на пустую спичечную коробочку, и сверху накроем этот стакан стеклянной банкой. Вскоре вода в первом стакане остынет. А вода под стеклянной банкой будет ещё тёплой. Это происходит потому, что воздух плохо проводит тепло.

Надеемся, что данная статья будет полезна школьникам 2 — 3 класса при подготовке домашнего задания по предмету окружающий мир.

Использованы материалы из книги: Физика в живой природе. В.М.Варикаш, Б.А. Кимбар, И.М.Варикаш. г Минск

Смотрите также:

Теплопроводность. Движение. Теплота

Теплопроводность

Каждый предмет может служить «мостиком», по которому перейдет тепло от тела более нагретого к телу менее нагретому.

Таким мостиком является, например, чайная ложка, опущенная в стакан с горячим чаем. Металлические предметы очень хорошо проводят тепло. Конец ложки, опущенной в стакан, становится теплым уже через секунду.

Если нужно перемешивать какую-либо горячую смесь, то ручку у мешалки надо сделать из дерева или пластмассы. Эти твердые тела проводят тепло в 1000 раз хуже, чем металлы. Мы говорим «проводят тепло», но с таким же успехом можно было бы сказать «проводят холод». Конечно, свойства тела не изменяются от того, в какую сторону идет по нему поток тепла. В морозные дни мы остерегаемся на улице притрагиваться голой рукой к металлу, но без опаски беремся за деревянную ручку.

К плохим проводникам тепла – их также называют теплоизоляторами – относятся дерево, кирпич, стекло, пластмассы. Из этих материалов делают стены домов, печей и холодильников.

К хорошим проводникам относятся все металлы. Наилучшими проводниками являются медь и серебро – они проводят тепло в два раза лучше, чем железо.

Конечно, «мостиком» для перехода тепла может служить не только твердое тело. Жидкости тоже проводят тепло, но много хуже, чем металлы. По теплопроводности металлы превосходят твердые и жидкие неметаллические тела в сотни раз.

Чтобы показать плохую теплопроводность воды, делают такой опыт. В пробирке с водой закрепляют на дне кусочек льда, а верх пробирки подогревают на газовой горелке – вода начинает кипеть, а лед еще и не думает таять. Если бы пробирка была без воды и из металла, то кусочек льда начал бы таять почти сразу же. Вода проводит тепло примерно в двести раз хуже, чем медь.

Газы проводят тепло в десятки раз хуже, чем конденсированные неметаллические тела. Теплопроводность воздуха в 20000 раз меньше теплопроводности меди.

Плохая теплопроводность газов позволяет взять в руку кусок сухого льда, температура которого ?78 °C, и даже держать на ладони каплю жидкого азота, имеющего температуру ?196 °C. Если не сжимать пальцами эти холодные тела, то «ожога» не будет. Дело заключается в том, что при очень энергичном кипении капля жидкости или кусок твердого тела покрывается «паровой рубашкой» и образовавшийся слой газа служит теплоизолятором.

Сфероидальное состояние жидкости – так называется состояние, при котором капли окутаны паром, – образуется в том случае, если вода попадет на очень горячую сковороду. Капля кипятка, попавшая на ладонь, сильно обжигает руку, хотя разность температур кипятка и человеческого тела меньше разности температур руки и жидкого воздуха. Рука холоднее капли кипятка, тепло уходит от капли, кипение прекращается и паровая рубашка не образуется.

Нетрудно сообразить, что самым лучшим изолятором тепла является вакуум – пустота. В пустоте нет переносчиков тепла, и теплопроводность будет наименьшей.

Значит, если мы хотим создать тепловую защиту, спрятать теплое от холодного или холодное от теплого, то лучше всего соорудить оболочку с двойными стенками и выкачать воздух из пространства между стенками. При этом мы сталкиваемся со следующим любопытным обстоятельством. Если по мере разрежения газа следить за изменением его теплопроводности, то мы обнаружим, что вплоть до того момента, когда давление достигнет нескольких миллиметров ртутного столба, теплопроводность практически не меняется и лишь при переходе к более высокому вакууму наши ожидания оправдываются – теплопроводность резко падает.

В чем же дело?

Для того чтобы понять это явление, надо попробовать наглядно представить себе, в чем заключается явление переноса тепла в газе.

Передача тепла от нагретого места в холодные происходит путем передачи энергии от одной молекулы к соседней. Понятно, что соударения быстрых молекул с медленными обычно приводят к ускорению медленных молекул и замедлению быстрых. А это и означает, что горячее место станет холоднее, а холодное нагреется.

Как же сказывается уменьшение давления на передаче тепла? Так как уменьшение давления понижает плотность, уменьшится и число встреч быстрых молекул с медленными, при которых происходит передача энергии. Это уменьшало бы теплопроводность. Однако, с другой стороны, уменьшение давления приводит к увеличению длины свободного пробега молекул, которые, таким образом, переносят тепло на большие расстояния, а это способствует увеличению теплопроводности. Расчет показывает, что оба эффекта уравновешиваются, и способность к передаче тепла не меняется некоторое время при откачке воздуха.

Так будет до тех пор, пока вакуум не станет настолько значительным, что длина пробега сравняется с расстоянием между стенками сосуда. Теперь дальнейшее понижение давления уже не может изменить длины пробега молекул, «болтающихся» между стенками, падение плотности не «уравновешивается» и теплопроводность быстро падает пропорционально давлению, доходя до ничтожных значений по достижении высокого вакуума. На применении вакуума и основано устройство термосов. Термосы очень распространены, они применяются не только для хранения горячей и холодной пищи, но и в науке и технике. В этом случае их называют, по имени изобретателя, сосудами Дьюара. В таких сосудах (иногда их просто называют дьюарами) перевозят жидкие воздух, азот, кислород. Позже мы расскажем, каким образом эти газы получают в жидком состоянии*12.

Вода и тепло – выставка водоснабжения, отопления, кондиционирования и вентиляции

Модератор: Барановский Иван Васильевич, заместитель директора по научной работе Института жилищно-коммунального хозяйства Национальной Академии наук Беларуси

12.40 — 13.00

Разработка инструментальных подходов к оценке и управлению водными ресурсами на местном уровне

Спикер: Невзорова Алла Брониславовна, профессор, Белорусский государственный университет транспорта

13.00 — 13.20

Управление и контроль за энергопотреблением в системах водообеспечения

Спикер: Цыбин Иван Анатольевич, заместитель начальника производства – начальник службы механика и энергетика производства «Минскводопровод» УП «Минскводоканал»

13.20 — 13.40

Применение современного оборудования Wilo для систем водоснабжения

Спикер: Кеда Сергей Николаевич, инженер ИООО “Вило Бел”

13.40 — 14.00

Опыт применения скважинных электронасосных агрегатов с синхронными электродвигателями на постоянных магнитах

Спикер: Козорез Александр Сергеевич, заместитель директора по коммерческим вопросам ОАО «Завод Промбурвод»

14.00 — 14.20

Контейнерные станции водоподготовки: особенности технологических и конструктивных решений

Спикер: Еловик Валерий Леонидович, главный технолог УП Полимерконструкция

14.20 – 14.40

Внедрение NBIoT в водоучете

Спикер: Зайцев Сергей Игнатьевич, главный конструктор ООО «МИРТЕК-инжиниринг»

14.40 — 15.05

Современные технологии ремонта, реновации и реконструкции трубопроводов

Спикер: Ковшило Виталий Николаевич, ведущий специалист ТО Унитарного предприятия «СТС-Белполипластик»

15.05 — 15.20

Современная методика обоснования инвестиций с помощью АСУТП ВиВ. Оценка потенциала повышения эффективности работы систем городского водоснабжения и водоотведения с помощью инструментального аудита.

Спикер: Синицын Александр Викторович, руководитель группы сопровождения УПК «Акватория» Группы компаний «ТЕХНИКОН»

15.20 — 15.30

Эффективность современных технологий электрохимической активации в системах питьевого водоснабжения, водоотведения, мелиорации

Спикер: Киеня Александр Вячеславович, Директор ООО «БелСеттика»

15.40 – 15.55

Обращение с осадком сточных вод в Республике Беларусь.

Спикер: Марцуль Владимир Николаевич, доцент кафедры промышленной экологии БГТУ

15.55 — 16.10

Утилизация осадков сточных вод: передовые технологии и возможности их реализации в Республике Беларусь.

Спикер: Барановский Иван Васильевич, заместитель директора по научной работе Института жилищно-коммунального хозяйства НАН Беларуси, кандидат технических наук
Вага Ирина Ивановна, ученый секретарь Института жилищно-коммунального хозяйства НАН Беларуси, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Михальчук Николай Васильевич, директор Полесского аграрно-экологического института НАН Беларуси, кандидат биологических наук, доцент

16.25 — 16.40

Инструментальные методы контроля технологических параметров работы очистных сооружений сточных вод.

Спикер: Демьяненко Евгений Сергеевич, СЗАО «Филтер»

16.40 — 16.55

Антикоррозионная защита оборудования и металлических конструкций работающих в условиях агрессивных сред по технологии «Термоцинк»®

Спикер: Бойцов Виталий Геннадьевич, директор ООО «ГеоЦентрГрупп»

16.55 — 17.10

Современные технологии очистки сточных вод

Спикер: Зажицкий Роберт, ИООО «ЭкоЭнерго»

17.10 — 17.25

Современные технологии перекачки стоков и восстановления трубопроводов полимерным чулком

Спикер: Гирдюк Андрей Владимирович, главный инженер СООО «ИНТЕЛПАЙП»

17.25 — 17.40

Антикоррозионная защита оборудования и металлических конструкций работающих в условиях агрессивных сред по технологии «Термоцинк»®

Спикер: Марук Виталий Иванович, ООО «ГеоЦентрГрупп», ООО «БелЛюксСтрой»

Новости

Информация о материале

05 августа 2021

В Москве и Московской области в пятницу и ночью в субботу пройдут дожди, после которых в столицу придет очень теплая погода.

Подробнее…

Информация о материале

05 августа 2021

В каких регионах страны погода будет особенно неустойчивой – с грозовыми ливнями и шквалами, где жара продолжится, а где она сменится похолоданием? Об этом и других особенностях погоды в ближайшие дни рассказала Людмила Паршина.

Подробнее…

Информация о материале

03 августа 2021

5-9 августа ожидается прохождение паводка в Амурской области на Амуре, Зее на участке с. Мазаново – г. Благовещенск с уровнем воды, превышающем неблагоприятные и опасные отметки. 4-6 августа продолжится рост на р. Бурея у с. Усть-Ниман (Хабаровский край) без достижения опасной отметки.

Подробнее…

Информация о материале

03 августа 2021

Циклон, прошедший вдоль западной российской границы в направлении на Ленинградскую область и территорию Карелии, принес 2 августа и в ночь на 3 августа в регион очень сильный дождь. Местами за сутки выпала почти месячная норма осадков.

Подробнее…

Информация о материале

02 августа 2021

Активный циклон с грозовыми ливнями проходит по северо-западу Европейской России. В Якутии пока сохраняются пожары. На юге Дальнего Востока готовятся к дождям и паводкам на реках. Об этом и других особенностях погоды в стране в ближайшие дни рассказала Людмила Паршина.

Подробнее…

Информация о материале

02 августа 2021

Активный циклон, который движется по северо-западу страны, окажет влияние на погоду столичного региона. В понедельник в теплом секторе будет жарко, с кратковременными дождями, местами с грозами и порывистым ветром. Но уже во вторник, с прохождением холодного фронта, показания термометров понизятся до нормы. В середине недели с ростом атмосферного давления и распространением антициклона с запада, установится погода преимущественно без осадков.

Подробнее…

Информация о материале

01 августа 2021

Очень жаркая погода устанавливается на юге Европейской части…

Подробнее…

Информация о материале

30 июля 2021

Людмила Паршина рассказала об особенностях погоды в предстоящие выходные в разных регионах России.

Подробнее…

Информация о материале

29 июля 2021

30 июля возможен рост уровня воды до неблагоприятной отметки на р. Бурея у с. Усть-Ниман (Хабаровский край).

Подробнее…

Информация о материале

29 июля 2021

Ожидается, что погода в Москве в выходные будет на 2-3° теплее, чем в среднем многолетнем. А вот вернется температура к норме уже во вторник, после прохождения холодного атмосферного фронта, и это значит, что будет «просто тепло».

Подробнее…

Информация о материале

29 июля 2021

Лето в разгаре, именно на последние числа июля приходится его пик. Но мы все знаем, что так бывает не всегда. Так вот, где лето продолжается, а где уже можно говорить о признаках подкрадывающейся осени, каковы особенности погоды нынешних последних чисел июльского периода? Об этом рассказала Людмила Паршина.

Подробнее…

Информация о материале

27 июля 2021

28 июля продолжится рост уровня воды на р. Индигирка у г.п. Усть-Мома, ожидается превышение опасной отметки (Якутия).

Подробнее…

Информация о материале

27 июля 2021

Отчет, подготовленный Рабочей группой I МГЭИК, предоставит самое современное физическое понимание климатической системы и изменения климата, объединяя последние достижения науки о климате и многочисленные доказательства.

Подробнее…

Информация о материале

26 июля 2021

Активный атмосферный фронт проходит по Сибирской территории. С ним идут грозовые ливневые дожди с градом и усилением ветра. Июль будто оправдывает репутацию дождливого летнего месяца…

Подробнее…

Информация о материале

26 июля 2021

С запада в центральный регион с дождями продвигаются атмосферные фронты. В Крыму, низовьях Дона и Волги будет жарко. На черноморском побережья Краснодарского края и на Северном Кавказе пройдут грозовые дожди. Об этом и особенностях погоды в других регионах Европейской России рассказал Михаил Милославский.

Подробнее…

Закаливание организма — Нижнесортымская участковая больница

Вторник, 
17 
Ноября 
2015

В основе любой из закаливающих процедур лежит систематическое воздействие солнечных лучей, тепла или охлаждения на организм человека. Это приводит к тому, что у человека постепенно формируется адаптация к внешней среде, а так же совершенствуется работа всех систем его организма. Закаливание имеет большое значение для укрепления здоровья, увеличения работоспособности, улучшения самочувствия, настроения, бодрости.

При закаливании организма необходимо придерживаться нескольких принципов:

1) Проведение закаливающих процедур только при условии, что человек полностью здоров.

2) Тщательный учет индивидуальных особенностей организма, его возраста, возможности повышенной чувствительности к закаливающим мероприятиям.

3) Интенсивность закаливающих процедур увеличивается постепенно и последовательно (от щадящих к более интенсивным), с расширением зон воздействия и увеличения времени проведения закаливания.

4) Систематичность и постоянство использования закаливающих процедур. Закаливание организма должно проводиться изо дня в день в течение всего года независимо от погодных условий и без длительных перерывов. Перерывы в закаливании снижают приобретенную организмом устойчивость к температурным воздействиям.

5) Недопустимость проведения закаливающих процедур при наличии у человека отрицательных эмоциональных реакций (страх, беспокойство). Важно, чтобы процедуры вызывали у человека только положительные эмоции.

6) Комплексное воздействие всех природных факторов. Наиболее эффективным является использование разнообразных закаливающих процедур, отражающих весь комплекс естественных сил природы, ежедневно воздействующих на человека.

Средства и методы закаливания.

(по увеличению степени воздействия на организм)

1)        Закаливание воздухом.

2)        Солнечные ванны.

3)        Водные процедуры (обтирание, обливание, душ, купание в естественных водоемах, бассейнах или в морской воде).

4)        Обтирание снегом.

5)        Хождение босиком.

6)        Баня или сауна с купанием в холодной воде.

Закаливание воздухом

Воздух – это среда, постоянно окружающая человека. Он соприкасается с кожей, непосредственно или через ткань одежды, и со слизистой оболочкой дыхательных путей. Пребывание на свежем воздухе улучшает общее самочувствие организма, оказывая влияние на эмоциональное состояние, вызывает чувство бодрости, свежести. Закаливающий эффект воздуха на организм является результатом комплексного воздействия ряда физических факторов: температуры, влажности, направления и скорости движения. По температурным ощущениям различают следующие виды воздушных ванн: горячие (свыше 30С), теплые (свыше 22С), индифферентные (21-22С), прохладные (17-21С), умеренно холодные (13-17С), холодные (4-13С), очень холодные (ниже 4С).

Закаливание солнцем

Солнечные инфракрасные лучи обладают ярко выраженным тепловым действием на организм. Они способствуют образованию дополнительного тепла в организме. В результате этого усиливается деятельность потовых желез и увеличивается испарение влаги с поверхности кожи: происходит расширение подкожных сосудов и возникает гиперемия кожи, усиливается кровоток, а это улучшает кровообращение воздушных ванн всех тканях организма. Ультрафиолетовое облучение обладает большим биологическим эффектом: оно способствует образованию в организме витамина D, который оказывает выраженное антирахитическое действие; ускоряет обменные процессы; под его влиянием образуются высокоактивные продукты белкового обмена – биогенные стимуляторы. Ультрафиолетовые лучи способствуют улучшению состава крови, обладают бактерицидным действием, повышая тем самым сопротивляемость организма по отношению к простудным и инфекционным заболеваниям; они оказывают тонизирующее действие практически на все функции организма.

Закаливание водой

Мощное средство, обладающее ярко выраженным охлаждающим эффектом, так как ее теплоемкость и теплопроводность во много раз больше, чем воздуха. Показателем влияния водных закаливающих процедур служит реакция кожи. Различают три фазы реакции организма на действие пониженной температуры воды. Первая — повышенный спазм сосудов кожи. Вторая фаза – в связи с адаптацией к низкой температуре воды происходит вазодилятация, кожа становится красной, снижается артериальное давление, активируются тучные клетки и лейкоциты сосудистых депо кожи и подкожной клетчатки с высвобождением биологически активных веществ. Эта фаза характеризуется улучшением самочувствия, увеличением активности. Третья фаза (неблагоприятная) – исчерпываются приспособительные возможности организма, возникает спазм сосудов, появляется озноб. При систематическом использовании водного закаливания первая фаза сокращается и быстрее наступает вторая. Самое главное, чтобы не наступила третья фаза.

Существует несколько отдельных способов закаливания водой:

а) Обтирание – начальный этап закаливания водой. Обтирания могут быть общими и частичными. Обтирание проводят полотенцем, губкой или просто рукой, смоченной водой. Обтирают сначала верхнюю половину тела (руки, шею, грудь, спину), насухо вытирают ее и растирают сухим полотенцем до красноты, а затем проделывают то же с нижней половиной тела (живот, поясница, нижние конечности). Конечности растирают от пальцев к телу. Туловище растирают круговыми движениями по направлению к подмышечным и паховым впадинам. Продолжительность процедуры не превышает 4-5 мин, включая растирание тела. Для обтирания применяют вначале прохладную воду (20-24 С), а затем постепенно переходят к холодной (ниже 16 С). При этом необходимо следить, чтобы температура воздуха в помещении, где проводится процедура, была в пределах +18—20 С. После процедуры рекомендуется надевать теплую одежду.

б) Обливание – следующий этап закаливания. Первоначально вода для обливаний должна иметь температуру +37—38 °С. В конце каждой недели температуру воды снижают на 1 С. Длительность процедур, первоначально, составляет 1 мин и постепенно увеличивается до 2-3 мин. Оно бывает местное и общее. Местное обливание – обливание ног. Для первых обливаний целесообразно применять воду с температурой около + 30С, в дальнейшем снижая ее до + 15С и ниже. После обливания проводится энергичное растирание тела полотенцем. Общее обливание надо начинать с более высокой температуры преимущественно летом, а в осенне-зимний период надо организовать так, чтобы вода охватывала как можно большую поверхность тела, спину, затем грудь и живот, затем правый и левый бок. После окончания — растереть полотенцем. Время под струей 20-40 секунд.

в) Душ – еще более эффективная водная процедура. В начале закаливания температура воды должна быть около +30-32С, а продолжительность не более 1 минуты. В дальнейшем можно постепенно снижать температуру и увеличивать продолжительность до 2 мин., включая растирание тела. При хорошей степени закаленности можно принимать контрастный душ, чередуя 2-3 раза воду 35-40 С с водой 13-20 С на протяжении 3 мин. При купании осуществляется комплексное влияние на организм воздуха, воды и солнечных лучей. Начинать купания можно при температуре воды 18-20 С и 14-15 С воздуха.

Итак, закаливание – одно из важнейших слагаемых здорового образа жизни. Под закаливанием следует понимать различные мероприятия, связанные с рациональным использованием естественных сил природы для повышения сопротивляемости организма вредным влияниям различных метеорологических факторов. 

Закалённый человек обладает высоким жизненным тонусом, не подвержен заболеваниям, в любых условиях способен сохранять спокойствие, бодрость духа, оптимизм.

БУ «Нижнесортымская участковая больница»

Кабинет медицинской профилактики  

Понимание проводимости воды для детей

Когда мы думаем об электричестве, мы обычно представляем себе провода в наших домах или огромные электрические кабельные линии на открытом воздухе. Но знаете ли вы, что воду также можно использовать для проведения электричества? На самом деле это очень мощный дирижер! Температура воды играет большую роль в том, насколько хорошо она проводит электричество. Горячая вода в целом проводит лучше. Одна из причин, по которой мы можем захотеть оценить электропроводность воды, — это найти количество растворенных в ней твердых веществ, таких как соль.Когда вы добавляете соль в теплую воду, она растворяется. Происходит химическая реакция, поэтому твердые частицы соли превращаются в положительные и отрицательные ионы. Эти ионы помогают переносить электричество в воду. Имейте в виду, что добавление соли в воду будет работать только до определенного момента, а после этого добавление соли уже не будет иметь большого эффекта.

Эксперимент с электричеством в соленой воде

Ученые используют особые инструменты, когда работают с водой и электричеством. Тем не менее, вы можете сделать свой собственный комплект дома, используя всего несколько простых вещей и указаний ниже.Будьте очень осторожны, когда экспериментируете с электричеством и просите родителей или учителя присматривать за вами. Благодаря этому занятию вы воочию увидите, как вода может проводить электричество.

Материалы

Перед началом эксперимента соберите все следующие предметы.

• Упаковочная или малярная лента
• Одна батарея 9 В
• Электронный зуммер (можно найти в местном магазине электроники)
• Две деревянные палочки для мороженого
• Алюминиевая фольга
• Соль
• Большая чаша холодной чистой воды
• Большая миска с теплой чистой водой

Метод

1. Для начала плотно оберните алюминиевой фольгой две деревянные палочки, чтобы они были полностью закрыты.
2. Затем возьмите зуммер и найдите на нем красный и черный провода.
3. Используйте клейкую ленту, чтобы прикрепить красный провод к положительной части батареи (где отображается знак +), а черный провод к отрицательной части (знак -).
4. Добавьте несколько ложек соли в таз с теплой водой и перемешайте, пока вся соль не растворится.
5. Теперь пора проверить, работает ли зуммер. Сделайте так, чтобы две деревянные палочки соприкасались друг с другом. Если зуммер издает шум, значит, он работает. Если шума нет, убедитесь, что провода плотно закреплены изолентой и фольга покрывает все стержни.
6. Это самое интересное! Поместите только концы палочек в миску с соленой водой. Они не должны касаться друг друга. Зуммер издает звук?
7. Выньте палочки из воды и вытрите насухо. Теперь поместите их в таз с чистой водой. На этот раз есть какой-нибудь звук?

Результаты

Если вы выполнили эксперимент правильно, вы обнаружите, что зуммер издает звук в соленой воде, но не в чистой. Почему это? Соль в воде растворилась и распалась на ионы .Ион — очень маленькая частица; на самом деле это атом, который имеет положительный или отрицательный заряд. Это означает, что это помогает воде вести себя так, как если бы это был провод, соединяющий красный и черный провода зуммера.

Как вы теперь видите, именно соль изменила воду. В чаше с чистой водой не было соли или ионов, поэтому она не могла проводить электричество. Связь, которую вы создали с батареей, зуммером, палками и водой, называется схемой .Поскольку вода является таким хорошим проводником, мы должны быть предельно осторожны, если рядом с источником воды есть подключенная электроника. Поскольку наши тела содержат много воды, это означает, что люди также являются хорошими проводниками электричества! Однако это очень опасно, если мы проводим электричество, и это может очень сильно повредить нам или даже убить нас. По этой причине ни в коем случае нельзя прикасаться к машинам, проводам или розеткам мокрыми руками.

Теперь, когда вы знаете все о воде и проводящем электричестве, можете ли вы придумать, как мы могли бы использовать ее в реальном мире? Как вы думаете, можно ли его использовать для экономии ресурсов или уменьшения загрязнения?

Дополнительные ресурсы

Ознакомьтесь с этими интересными ресурсами ниже, чтобы узнать больше о том, как вода проводит электричество!

Переохлаждение и травмы в холодную погоду

Оперативно-спасательная группа США

Как мы теряем тепло для окружающей среды

• Радиация — потеря тепла в окружающую среду из-за температурного градиента (это происходит только до тех пор, пока температура окружающей среды ниже 98.6). Факторами, влияющими на потерю лучистого тепла, являются площадь поверхности и температурный градиент.

• Проводимость — через прямой контакт между объектами, молекулярный перенос тепловой энергии. Вода отводит тепло от тела в 25 раз быстрее, чем воздух, потому что она имеет большую плотность (следовательно, большую теплоемкость). Оставайся сухим = оставайся в живых! Сталь отводит тепло быстрее воды.

Пример: Обычно теплопроводные потери составляют около 2% от общих потерь.Однако с мокрой одеждой потери увеличиваются в пять раз.

• Конвекция — это процесс проведения, при котором один из объектов находится в движении. Молекулы на поверхности нагреваются, удаляются и заменяются новыми молекулами, которые также нагреваются. Скорость конвективной потери тепла зависит от плотности движущегося вещества (конвекция воды происходит быстрее, чем конвекция воздуха) и скорости движущегося вещества.

• Охлаждение ветром — это пример эффектов конвекции воздуха, таблица охлаждения ветром показывает количество тепла, потерянного в окружающую среду, относительно температуры неподвижного воздуха.

• Испарение — потери тепла при преобразовании воды из жидкости в газ
  • Потоотделение — испарение воды для отвода избыточного тепла
    • Потоотделение — реакция организма на отвод избыточного тепла
    • Невосприимчивое потоотделение — потливость тела для поддержания уровня влажности около 70% рядом с кожей — особенно в холодной и сухой окружающей среде вы можете таким образом потерять много влаги
    • Дыхание — воздух нагревается при попадании в легкие и выдыхается с очень высоким содержанием влаги
    • Важно понимать тесную связь между уровнями жидкости, потерей жидкости и потерей тепла.Поскольку влага тела теряется в результате различных процессов испарения, общий циркулирующий объем уменьшается, что может привести к обезвоживанию. Это снижение уровня жидкости делает организм более восприимчивым к переохлаждению и другим холодовым травмам.

Реакция на холод

Cold Challenge — (негативные факторы)

• Температура
• Мокрая (дождь, пот, вода)
• Ветер (дует, движется, например, езда на велосипеде)
  Итого = Cold Challenge

Сохранение тепла — (положительные факторы)

• Размер / форма (Eskimo vs.Масаи)
• Изоляция (послойная / типовая)
• Жир (в качестве изоляции)
• Оболочка / ядро ​​(шунт крови к сердцевине) Оболочка действует как тепловой барьер
  Всего = Сохранение тепла

Производство тепла — (положительные факторы)

• Упражнение, дрожь Ограничено:
  • Фитнес
  • Запасы топлива (гликоген)
  • Состояние жидкости (эффективное упражнение)
  • Прием пищи (растопка, палки, поленья)

  Итого = Производство тепла

Температура вашего тела

1.Тепло необходимо и вырабатывается на клеточном уровне. Окружающая среда действует на тело как нагревающая или охлаждающая сила. Тело должно быть способным выделять тепло, сохранять тепло и отводить тепло в зависимости от активности тела и температуры окружающей среды.

2. Температура тела является мерой обмена веществ — общего уровня химической активности в организме.

3. Гипоталамус — главный центр мозга, регулирующий температуру тела. Он чувствителен к изменениям температуры крови всего на 0.5 градусов по Цельсию, а также реагирует на нервные импульсы, полученные от нервных окончаний кожи.

4. Оптимальная температура для протекания химических реакций в организме — 98,6 градусов по Фаренгейту. Выше 105 градусов по Фаренгейту многие ферменты организма денатурируются, и химические реакции не могут происходить, что приводит к смерти. Ниже 98,6 F химические реакции замедляются с различными осложнениями, которые могут привести к смерти.

5. Ядро = внутренние органы тела, особенно сердце, легкие и мозг.
Периферия = придатки, кожа и мышечная ткань.

6. Внутренняя температура — это температура, которая важна для общей скорости обмена веществ в организме. Температура периферии не критична.

Как ваше тело регулирует внутреннюю температуру

1. Расширение сосудов — увеличивает поверхностный кровоток, увеличивает теплопотери (когда температура окружающей среды ниже температуры тела). Максимальное расширение сосудов может увеличить кожный кровоток до 3000 мл / мин (средний кровоток 300-500 мл / мин).

2. Сужение сосудов — уменьшает приток крови к периферии, уменьшает потерю тепла.Максимальное сужение сосудов может снизить кожный кровоток до 30 мл / мин.

3. Потоотделение — охлаждение тела за счет испарительного охлаждения

4. Дрожь — выделяет тепло за счет увеличения химических реакций, необходимых для мышечной активности. Видимая дрожь может максимально увеличить тепловыделение поверхности на 500%. Однако это ограничено несколькими часами из-за истощения мышечной глюкозы и наступления усталости.

5. Увеличение / уменьшение активности вызовет соответствующее увеличение производства тепла и уменьшение производства тепла.

6. Поведенческие реакции — надевание или снятие нескольких слоев одежды повлечет за собой регулирование в отношении тепла.

Гипотермия

1. Гипотермия — «снижение внутренней температуры тела до уровня, при котором нарушаются нормальные мышечные и церебральные функции».

2. Условия, приводящие к гипотермии

• Низкие температуры
• Ненадлежащая одежда и оборудование
• Влажность
• Усталость, истощение
• Обезвоживание
• Плохое питание
• Нет сведений о гипотермии
• Употребление алкоголя — вызывает расширение сосудов, что приводит к повышенной потере тепла

3.Что такое «переохлаждение» температуры

• Ниже точки замерзания
• 40 градусов — Исх. Шенандоа, ветер и дождь
• 60 градусов — Исх. Райанна и ураган
• Любая температура ниже 98,6 градусов может быть связана с переохлаждением (например, переохлаждение у пожилых людей в холодных помещениях) или проблемами периферического кровообращения, такими как траншея стопа и обморожение.

4. Признаки и симптомы гипотермии

а. Следите за «мычанием» — спотыканием, бормотанием, шарканьем и ворчанием, которые показывают изменения в моторной координации и уровне сознания.

г. Легкая гипотермия — внутренняя температура 98,6 — 96 градусов по Фаренгейту

• Дрожь — не контролируется добровольно
• Не может выполнять сложные двигательные функции (ледолазание или кататься на лыжах), все еще может ходить и говорить
• Сужение сосудов к периферии

г. Умеренная гипотермия — внутренняя температура 95 — 93 градуса по Фаренгейту

• Ошеломленное сознание
• Нарушение мелкой координации движений — особенно в руках — парку невозможно застегнуть из-за ограниченного периферического кровотока
• Невнятная речь
• Сильная дрожь
• Иррациональное поведение — парадоксальное раздевание — человек начинает снимать одежду, не подозревая, что ему холодно
• «Мне все равно» — сглаженный аффект

г.Тяжелая гипотермия — внутренняя температура 92 — 86 градусов и ниже (непосредственная угроза жизни)

• Дрожь возникает волнообразно, сильная, затем пауза, паузы становятся длиннее, пока дрожь, наконец, не прекращается — поскольку тепловыделения от сжигания гликогена в мышцах недостаточно
  , чтобы противодействовать непрерывному снижению внутренней температуры, тело отключается от дрожи, чтобы сохранить глюкозу
• Человек падает на землю, не может ходить, свернулся калачиком в позе эмбриона для сохранения тепла
• Мышечная ригидность развивается из-за снижения периферического кровотока и из-за накопления молочной кислоты и СО2 в мышцах
• Кожа бледная
• Зрачки расширяются
• Частота пульса уменьшается
• под углом 90 градусов тело пытается перейти в спячку, перекрывая весь периферический кровоток и снижая частоту дыхания и частоту сердечных сокращений.
• при 86 градусах тело находится в состоянии «метаболического холодильника». Человек выглядит мертвым, но все еще жив.

эл. Смерть от переохлаждения

• Дыхание становится прерывистым и очень поверхностным
• В полубессознательном состоянии
• Развиваются сердечные аритмии, любой внезапный шок может вызвать фибрилляцию желудочков
• Сердце останавливается, смерть

5. Как определить гипотермию

• Если дрожь можно прекратить добровольно = легкое переохлаждение
• Задайте человеку вопрос, требующий более высокого мышления в мозгу (отсчитайте в обратном порядке от 100 на 9).Если человек переохлажден, он не сможет этого сделать. [Примечание: существуют и другие состояния, такие как высотная болезнь, которая также может вызывать такое же состояние.]
• Если дрожь не может быть прекращена добровольно = умеренно — сильное переохлаждение
• Если вы не можете получить радиальный пульс на запястье, это означает, что внутренняя температура ниже 90–86 градусов.
• Человек может свернуться калачиком в позе эмбриона. Попробуйте открыть их руку из положения эмбриона, если она снова скручивается, человек жив.Мертвые мышцы сокращаются не только живыми.

Лечение гипотермии

Основные принципы согревания пострадавшего от переохлаждения — сохранить тепло, которое у них есть, и заменить горючее, которое они сжигают, чтобы генерировать это тепло. Если человек дрожит, он может согреться со скоростью 2 градуса Цельсия в час.

Легкая — умеренная гипотермия

1. Снижение тепловых потерь

• Дополнительные слои одежды
• Сухая одежда
• Повышенная физическая активность
• Приют

2.Добавьте топливо и жидкости

Очень важно, чтобы человек, страдающий гипотермией, имел достаточное количество жидкости и топлива.

а. Виды продуктов

• Углеводы — 5 калорий / грамм — быстро высвобождаются в кровоток при внезапном кратковременном тепловом всплеске — лучше всего использовать для быстрого приема энергии, особенно при легких случаях переохлаждения
• Белки — 5 калорий / грамм — выделяются медленно — тепло выделяется в течение более длительного периода
• Жиры — 9 калорий / грамм — высвобождаются медленно, но хороши тем, что выделяют тепло в течение длительного периода, однако для расщепления жиров на глюкозу требуется больше энергии — также требуется больше воды для расщепления жиров, что приводит к увеличению потери жидкости

г.Прием пищи

• Горячие жидкости — калории плюс источник тепла
• Сахар (растопка)
• GORP — содержит как углеводы (палочки), так и белки / жиры (бревна)

г. Чего следует избегать

• Спирт — сосудорасширяющее средство — увеличивает периферическую потерю тепла
• Кофеин — мочегонное средство — вызывает обезвоживание, увеличивая потерю воды
• Табак / никотин — сосудосуживающее средство, увеличивает риск обморожения

3. Добавить тепло

• Пожар или другой внешний источник тепла
• Контакт тела с телом.Лягте на спину в сухой одежде с нормотермным человеком в легкой сухой одежде

Сильная гипотермия

1. Снижение тепловых потерь

• Обертка для гипотермии: Идея состоит в том, чтобы обеспечить пациенту оболочку, полностью изолирующую ее. Независимо от того, насколько холодно, пациенты могут внутренне согревать себя гораздо эффективнее, чем любое внешнее согревание. Убедитесь, что пациент сухой и имеет слой полипропилена, чтобы свести к минимуму потоотделение на коже. Человек должен быть защищен от любой влаги в окружающей среде.Используйте несколько спальных мешков, шерстяные одеяла, шерстяную одежду, прокладки Ensolite, чтобы создать минимум 4 дюйма изоляции по всему периметру пациента, особенно между пациентом и землей. Включите алюминиевое «космическое» одеяло, чтобы предотвратить потерю излучаемого тепла, и оберните весь ансамбль пластиком для защиты от ветра и воды. Если кто-то действительно переохлажден, не кладите его голым в спальный мешок с другим человеком.

2. Добавьте топливо и жидкости

• Теплая сахарная вода — для людей, страдающих сильным переохлаждением, желудок отключился и не может переваривать твердую пищу, но может поглощать воду и сахар.Каждые 15 минут давайте разбавленную смесь теплой воды с сахаром. Разбавленный Jello ™ работает лучше всего, поскольку он частично состоит из сахара и частично из белка. Он будет поглощаться непосредственно в кровоток, обеспечивая необходимые калории, чтобы позволить человеку согреться. Одна коробка желе = 500 килокалорий тепловой энергии. Не давайте желе полной крепости даже в жидком виде, оно слишком концентрированное и не впитается.
• Мочеиспускание — люди вынуждены мочиться из-за холодного диуреза. Сужение сосудов создает большее объемное давление в кровотоке.Почки выводят лишнюю жидкость, чтобы снизить давление. Полный мочевой пузырь приводит к тому, что тепло тела используется для поддержания тепла мочи, а не жизненно важных органов. После того, как человек помочился, его драгоценное тепло тела будет использовано для поддержания температуры жизненно важных органов. В конце концов, мочеиспускание поможет сохранить тепло. Вам нужно будет помочь человеку помочиться. Откройте достаточно, чтобы сделать это, а затем снова накройте их. Вам нужно будет поддерживать их гидратацию с помощью разбавленного раствора желе, описанного выше.

3. Добавить тепло

Тепло может применяться для передачи тепла к основным артериям — в области шеи для сонной артерии, в подмышечных впадинах для плечевой кости, в паху для бедренной кости, в ладонях рук для артериальной дуги.

• Химические тепловые пакеты, такие как Heat Wave ™, обеспечивают температуру 110 градусов по Фаренгейту в течение 6-10 часов.
• Грелки, теплые камни, полотенца, компрессы
• Для человека с тяжелой гипотермией искусственное дыхание может увеличить количество кислорода и обеспечить внутреннее тепло.

Afterdrop

Это ситуация, при которой внутренняя температура фактически снижается во время согревания. Это вызвано расширением периферических сосудов в руках и ногах, если их согреть. Это расширение направляет очень холодную застойную кровь от периферии к сердцевине, что приводит к дальнейшему снижению внутренней температуры, что может привести к смерти. Кроме того, эта кровь также очень уксусная, что может привести к сердечной аритмии и смерти. Последнего падения лучше всего избежать, если не согревать периферию.Перетачивать только ядро! Не подвергайте сильно переохлажденного человека воздействию высоких температур.

СЛР и гипотермия

Когда человек находится в состоянии сильного переохлаждения, у него могут проявляться все принятые клинические признаки смерти:

• Холодный
• Синяя кожа
• Фиксированные и расширенные зрачки
• Импульс не различим
• Дыхание не различимо
• Коматозное состояние, невосприимчивость к любым раздражителям
• Жесткие мышцы

Но они все еще могут быть живы в «метаболическом холодильнике» и их можно оживить.Ваша задача в качестве спасателя — снова согреть человека и сделать искусственное дыхание, если показано. Жертва переохлаждения никогда не бывает холодной и мертвой, только теплой и мертвой. Во время тяжелого переохлаждения сердце становится гипервозбудимым, и механическая стимуляция (например, сердечно-легочная реанимация, движение им или последующее падение) может привести к фибрилляции, ведущей к смерти. В результате при некоторых ситуациях переохлаждения СЛР может быть противопоказана:

1. Убедитесь, что вы полностью оценили частоту сердечных сокращений перед началом СЛР. Помните, что частота пульса может составлять 2–3 минуты в минуту, а частота дыхания — 1/30 секунды.Сжатие сердца на этом этапе может привести к опасной для жизни аритмии. Проверяйте пульс сонной артерии в течение более длительного периода времени (до минуты), чтобы убедиться, нет ли медленного сердцебиения.

Кроме того, хотя сердце бьется очень медленно, оно полностью наполняется и распределяет кровь довольно эффективно. Только внешние компрессии сердца эффективны на 20-30%. Таким образом, при резко сниженной потребности тело может удовлетворить свои потребности в кровообращении всего с 2-3 ударами в минуту.Перед началом СЛР убедитесь, что пульс отсутствует. Вам нужно будет продолжать делать СЛР, пока вы снова согреете человека.

2. Вентиляция может быть остановлена, но дыхание может продолжаться — потребность организма в кислороде из-за переохлаждения настолько уменьшилась, что организм может какое-то время выжить, используя только кислород, который уже находится в организме. Если вентиляция остановлена, можно начать искусственную вентиляцию, чтобы увеличить доступный кислород. Вдувание теплого воздуха в легкие может способствовать внутреннему согреванию.

3. Процедуры СЛР

• Проверьте радиальный пульс, между 91,4 и 86 градусами F этот пульс пропадает
• Проверьте пульс сонной артерии — подождите не менее минуты, чтобы проверить очень медленное сердцебиение
• Если пульс, но не дыхание или медленное дыхание, сделайте искусственное дыхание (также добавляет тепла).
• Если сердцебиение не заметно, начните СЛР и будьте готовы к продолжению — людям с гипотермией проводят СЛР в течение 3,5 часов, и они выздоровели без неврологических повреждений
• Начать активное согревание

Холодные травмы

Температура ткани в холодную погоду регулируется двумя факторами: внешней температурой и внутренним тепловым потоком.Все описанные ниже холодовые травмы тесно связаны со степенью периферического кровообращения. Поскольку периферическая циркуляция уменьшается, чтобы предотвратить потерю тепла в активной зоне, эти условия более вероятны.

1. Факторы, влияющие на холодовые травмы

• Низкая температура окружающей среды
• Охлаждение ветром — резко увеличивает скорость замерзания
• Влага — влажная кожа замерзает при более высокой температуре, чем сухая
• Изоляция
• Контакт с металлом или переохлажденными жидкостями (белый газ)
• Открытая кожа
• Расширение сосудов
• Сужение сосудов
• Перенесенные холодовые травмы
• Сужающая одежда
• Местное давление
• Стесненное положение
• Тип кузова
• Обезвоживание
• Женщины переносят холод лучше, чем мужчины (больше подкожного жира)
• Калорийность
• Диабет, некоторые лекарства
• Спирт
• Кофеин, никотин

2.Вазодилатация, вызванная холодом — когда руку или ногу охлаждают до 59 градусов по Фаренгейту, происходит максимальное сужение сосудов и минимальный кровоток. Если охлаждение продолжается до 50 градусов, сужение сосудов прерывается периодами расширения сосудов с увеличением кровотока и теплового потока. Эта «охотничья» реакция повторяется каждые 5-10 минут, чтобы обеспечить некоторую защиту от холода. Продолжительное многократное воздействие усиливает эту реакцию и дает некоторую степень акклиматизации. Бывший. У эскимосов быстрая реакция с небольшими перерывами между ними.

3. Патофизиология замораживания тканей — Когда ткань начинает замерзать, внутри клеток образуются кристаллы льда. Когда внутриклеточные жидкости замерзают, внеклеточная жидкость проникает в клетку, и происходит увеличение уровней внеклеточных солей из-за переноса воды. Клетки могут разорваться из-за увеличения количества воды и / или разрыва кристаллами льда. Не трите ткань; это вызывает отрыв клеток от кристаллов льда. По мере таяния льда происходит приток солей в ткани, которые еще больше повреждают клеточные мембраны.Разрушение клеток приводит к гибели ткани и потере ткани. Ткани не могут замерзнуть, если температура выше 32 градусов по Фаренгейту. Она должна быть ниже 28 градусов по Фаренгейту из-за содержания солей в жидкостях организма. Дистальные области тела и области с высоким соотношением поверхности к объему являются наиболее восприимчивыми (например, уши, нос, пальцы рук и ног — этот небольшой стишок должен помочь вам напомнить вам, чего следует остерегаться в себе и других).

• Поверхностное обморожение обычно связано с разрушением слоев кожи, что приводит к образованию пузырей и незначительной потере тканей.Волдыри образуются из клеточной жидкости, выделяющейся при разрыве клеток.
• Глубокое обморожение может поражать мышцы и кости

4.Холодный ответ

• Циркуляция уменьшена для предотвращения потерь тепла.
• Область может быть бледной, холодной.
• Может ощущаться или онеметь.

5. Морозник

• Замерзание верхних слоев кожной ткани
• Обычно обратимо
• Белая восковая кожа, верхний слой на ощупь твердый, эластичный, но более глубокая ткань остается мягкой
• Онемение
• Чаще всего встречается на щеках, мочках, пальцах рук и ног

Лечение

• Осторожно согрейте эту область, как правило, обдув ее теплым воздухом или приложив область к теплой части тела (живот или подмышка партнера)
• Не трите эту область — это может повредить пораженную ткань из-за того, что кристаллы льда разорвут ячейку

6.Обморожение

• Кожа белая и «деревянная» на всем протяжении
• Поверхностное обморожение включает все слои кожи
• Онемение, возможна анестезия
• Глубокое обморожение может включать обморожение мышц и / или костей, очень трудно повторно согреть придаток без каких-либо повреждений

Лечение

• Поверхностное обморожение может быть заменено отморожением, если поражен только небольшой участок
• При глубоком обморожении, методику согревания см. Ниже

7.Возрождение Frostbite

• Повторное нагревание осуществляется путем погружения пораженной части в водяную баню с температурой 105–110 градусов по Фаренгейту. Никакого более горячего или дополнительного повреждения не произойдет. Это теплая для вашей кожи температура. Внимательно следите за температурой с помощью термометра. Снимите стягивающую одежду. Опустите отросток в воду и продолжайте следить за температурой воды. Эта температура упадет, поэтому потребуется добавить дополнительную теплую воду для поддержания 105 — 110 градусов.Не добавляйте эту теплую воду прямо к травме. Вода должна циркулировать довольно постоянно, чтобы поддерживать равномерную температуру. Пораженный придаток следует погрузить на 25-40 минут. Оттаивание завершено, когда деталь становится податливой, и цвет и ощущения возвращаются. После того, как область согревается, может возникнуть сильная боль. По окончании оттаивания прекратите прием теплой водяной бани.
• Не используйте сухой жар для повторного нагрева. Он не может эффективно поддерживаться при температуре 105–110 градусов и может вызвать ожоги и дальнейшее повреждение тканей.
• По окончании согревания поврежденную область следует обернуть стерильной марлей и защитить от движения и дальнейшего холода.
• После того, как часть тела нагрета, ее нельзя использовать ни для чего. Также важно не допускать повторного замораживания детали. Повторное замораживание после согревания вызывает обширное повреждение тканей и может привести к их потере. Если вы не можете гарантировать, что салфетка останется теплой, не согревайте ее повторно. Альпинисты выходили на замерзшие ноги, чтобы их согреть после выхода без потери тканей.Как только ткань заморожена, основной вред уже нанесен. Хранение его в замороженном состоянии не вызовет значительного дополнительного ущерба.

8. Особенности обморожения

• Если человек переохлажден и обморожен, в первую очередь нужно его согреть. Не прогревайте обмороженные участки, пока внутренняя температура не приблизится к 96 градусам.
• Без алкоголя — расширение сосудов может увеличить накопление жидкости
• Не курить — никотин как сосудосуживающее средство может увеличить шансы развития обморожения
• Жидкости, такие как уайт-газ, зимой могут «переохлаждаться» (опускаться ниже точки замерзания, но не замерзать).Белый газ также быстро испаряется в воздух. Попадание переохлажденного белого газа на открытые участки кожи приводит к мгновенному обморожению от испарительного охлаждения. Всегда были в перчатках при обращении с топливом.
• Прикосновение к металлу голой кожей может привести к примерзанию влаги с кожи к металлу. (В очень холодных условиях металлические оправы для очков могут стать проблемой). Когда вы отстраняетесь, вы можете оставить слой кожи. Не касайтесь металла голой кожей.

9. Траншейная лапка — погружная лапка

Траншейная стопа — процесс, похожий на обморожение.Это вызвано длительным пребыванием ступней в прохладных влажных условиях. Это может произойти при температуре до 60 градусов по Фаренгейту, если ноги постоянно влажные. Это может произойти с мокрыми ногами зимой или мокрыми ногами в сильно прогретых условиях (например, каякинг). Механизм травмы следующий: мокрые ноги теряют тепло в 25 раз быстрее, чем сухие, поэтому организм использует сужение сосудов, чтобы отключить периферическое кровообращение в стопе, чтобы предотвратить потерю тепла. Кожная ткань начинает отмирать из-за недостатка кислорода и питательных веществ, а также из-за накопления токсичных продуктов.Кожа сначала краснеет с онемением, покалывающей болью, затем зуд становится бледным, пятнистым и, наконец, темно-фиолетовым, серым или синим. Пораженная ткань обычно отмирает и отшелушивается. В тяжелых случаях траншейная стопа может затрагивать пальцы ног, пятки или всю стопу. Если кровообращение нарушено более чем на 6 часов, ткань будет необратимо повреждена. Если кровообращение нарушается более чем на 24 часа, пострадавший может полностью потерять ступню. Траншейная стопа вызывает необратимое повреждение системы кровообращения, делая человека более склонным к травмам в этой области, связанным с простудой.Подобное явление может произойти, если руки остаются влажными в течение длительного времени, например, каякинг в мокрых перчатках или пони. Повреждение кровеносной системы известно как феномен Рейно.

Лечение и профилактика траншейной стопы

• Включает в себя тщательное мытье и сушку ступней, нежное согревание и небольшой подъем. Так как ткань не замерзает, как при сильном обморожении, она более восприимчива к повреждениям при ходьбе по ней. Случаи траншейной стопы не должны выходить наружу; их следует эвакуировать подстилкой.Боль и зуд — частые жалобы. Дайте ибупрофен или другое обезболивающее.
• Профилактика — лучший способ борьбы с траншейной стопой. Следите за тем, чтобы ноги оставались сухими, надевая подходящую обувь. Регулярно проверяйте ноги, чтобы убедиться, что они мокрые. Если ваши ноги промокли (из-за потоотделения или погружения в воду), остановитесь, вытрите ноги и наденьте сухие носки. Также помогут периодическая сушка на воздухе, возвышение и массаж. Меняйте носки не реже одного раза в день и не спите с мокрыми носками.

  Остерегайтесь тесных носков, которые могут еще больше ухудшить периферическое кровообращение.Может помочь присыпка для ног с гидроксидом алюминия. Высокогорные альпинисты за неделю до поездки нанесут на ноги антиперспирант. Активный ингредиент, гидроксид алюминия, удерживает ваши ноги от потоотделения на срок до месяца, и они не являются подтвержденными противопоказаниями для ношения антиперспиранта. [Некоторые исследования показали связь между алюминием в организме и болезнью Альцгеймера.]

  Пароизоляционные носки могут увеличить вероятность возникновения траншейной стопы. Когда вы активны и носите пароизоляционный носок, необходимо внимательно следить за тем, как вы потеете.Если вы сильно потеете во время активности, ваша стопа и носок с полипропиленовой подкладкой могут полностью намокнуть до того, как тело прекратит потоотделение. Наличие этой жидкой воды рядом с кожей приведет к увеличению потерь тепла. Если вы мало потеете, ваше тело может прекратить потоотделение на ступнях еще до того, как они действительно намокнут. Это когда работает система пароизоляции. Вы должны поэкспериментировать, чтобы определить, подойдут ли вам системы пароизоляции.

10. Обморожение

• Вызвано многократным воздействием на голую кожу температур ниже 60 градусов
• Покраснение и зуд пораженной области
• В частности, встречается на щеках и ушах, пальцах рук и ног
• Женщины и маленькие дети наиболее уязвимы
• Воздействие холода вызывает повреждение периферических капилляров, это повреждение необратимо, и покраснение и зуд вернутся с воздействием воздуха

11.Как избежать обморожений и травм, связанных с простудой

• «Система друзей» — регулярно следите за лицами, щеками, ушами друг друга на предмет признаков обморожения / обморожения
• Регулярно проводите «самопроверку» на предмет холодных участков, мокрых ног, онемения или наркоза.
• Если в любой момент вы обнаружите холодную травму, остановитесь и снова согрейте это место (если это не подвергает вас большему риску).

12. Травмы глаза

а. Замораживание роговицы

• Возникает из-за того, что глаза открываются при сильном ветре без очков
• Лечение очень контролируемое, быстрое согревание e.г. приложив теплую руку или компресс на закрытый глаз. После согревания глаза должны быть полностью покрыты повязками на 24-48 часов.

г. Ресницы смыкаются

• Положить руку на глаз, пока лед не растает, затем можно открыть глаз

г. Снежная слепота

• Загар для глаз
• Профилактика путем ношения хороших солнцезащитных очков с боковыми щитками или защитных очков. Защита глаз от солнца так же необходима в пасмурные или пасмурные дни, как и при ярком солнечном свете, когда вы находитесь на снегу.Снежная слепота
  может произойти даже во время снежной бури, если облачный покров тонкий.

Симптомы

• Происходит через 8-12 часов после воздействия
• Глаза кажутся сухими и раздраженными, затем кажется, что они полны песка, движение или моргание становится чрезвычайно болезненным, воздействие света причиняет боль глазам, веки могут опухать, глаза краснеют,
  чрезмерное слезотечение

Лечение

• Холодные компрессы и темная среда
• Глаза не тереть

Спасибо Рику Кертису за большую часть приведенной выше информации.

Сколько вы узнали о гипотермии?

Пройди тест!

1. Холодная погода может повлиять на пожилых людей, потому что многие принимают лекарства, которые могут повлиять на способность тела регулировать температуру. Т Ф

2. Дрожь заставляет ваше тело терять тепло. Т Ф

3. Сонливость и медленная невнятная речь — симптомы переохлаждения. Т Ф

4. Лучший способ узнать, страдает ли кто-то от переохлаждения, — это использовать термометр.Т Ф

5. Если вы подозреваете, что переохлаждение и неотложная помощь недоступна сразу, переместите человека в более теплое место и заверните его в теплое одеяло, чтобы предотвратить потерю тепла. Т Ф

6. Гипотермия чаще встречается у молодых людей, чем у пожилых. Т Ф

7. Поможет растирание рук и ног пострадавшего от переохлаждения. Т Ф

8. Некоторые болезни подвергают людей риску, потому что они влияют на то, как организм переносит низкие температуры.Т Ф

9. Холодный ветер не играет роли при переохлаждении. Т Ф

10. Горячие блюда могут предотвратить переохлаждение. Т Ф

Ответов на тест:

1. Верно

2. Неверно

3. Верно

4. Верно

5. Верно

6. Неверно

7. Неверно

8. Верно

9. Ложь

10. Верно

Учебное пособие по физике

Если вы следовали инструкциям с самого начала этого урока, значит, вы постепенно усложняли понимание температуры и тепла.Вы должны разработать модель материи, состоящую из частиц, которые вибрируют (покачиваются в фиксированном положении), перемещаются (перемещаются из одного места в другое) и даже вращаются (вращаются вокруг воображаемой оси). Эти движения придают частицам кинетическую энергию. Температура — это мера среднего количества кинетической энергии, которой обладают частицы в образце вещества. Чем больше частицы вибрируют, перемещаются и вращаются, тем выше температура объекта. Мы надеемся, что вы приняли понимание тепла как потока энергии от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой.Разница температур между двумя соседними объектами вызывает эту теплопередачу. Передача тепла продолжается до тех пор, пока два объекта не достигнут теплового равновесия и не будут иметь одинаковую температуру. Обсуждение теплопередачи было построено вокруг некоторых повседневных примеров, таких как охлаждение горячей кружки кофе и нагревание холодной банки с попой. Наконец, мы исследовали мысленный эксперимент, в котором металлическая банка с горячей водой помещается в чашку из пенополистирола с холодной водой.Тепло передается от горячей воды к холодной до тех пор, пока оба образца не будут иметь одинаковую температуру.

Теперь мы должны ответить на некоторые из следующих вопросов:

• Что происходит на уровне частиц, когда энергия передается между двумя объектами?
• Почему всегда устанавливается тепловое равновесие, когда два объекта передают тепло?
• Как происходит теплопередача в объеме объекта?
• Существует более одного метода передачи тепла? Если да, то чем они похожи и чем отличаются друг от друга?

Проводимость — вид из частиц

Давайте начнем обсуждение с возвращения к нашему мысленному эксперименту, в котором металлическая банка с горячей водой была помещена в чашку из пенополистирола с холодной водой.Тепло передается от горячей воды к холодной до тех пор, пока оба образца не будут иметь одинаковую температуру. В этом случае передачу тепла от горячей воды через металлическую банку к холодной воде иногда называют теплопроводностью. Кондуктивный тепловой поток подразумевает передачу тепла от одного места к другому при отсутствии какого-либо материального потока. Нет никакого физического или материального перехода от горячей воды к холодной. Только энергия передается от горячей воды к холодной.Кроме потери энергии, от горячей воды больше ничего не ускользнет. И кроме получения энергии, в холодную воду больше ничего не входит. Как это произошло? Каков механизм, который делает возможным теплопроводный поток?

Подобный вопрос относится к вопросу на уровне частиц. Чтобы понять ответ, мы должны думать о материи как о состоящей из крошечных частиц, атомов, молекул и ионов. Эти частицы находятся в постоянном движении; это дает им кинетическую энергию.Как упоминалось ранее в этом уроке, эти частицы перемещаются по всему пространству контейнера, сталкиваясь друг с другом и со стенками своего контейнера. Это называется поступательной кинетической энергией и является основной формой кинетической энергии для газов и жидкостей. Но эти частицы также могут колебаться в фиксированном положении. Это дает частицам кинетическую энергию колебаний и является основной формой кинетической энергии для твердых тел. Проще говоря, материя состоит из маленьких вигглеров и маленьких вздоров.Вигглеры — это частицы, колеблющиеся в фиксированном положении. Они обладают колебательной кинетической энергией. Удары — это те частицы, которые движутся через контейнер с поступательной кинетической энергией и сталкиваются со стенками контейнера.

Стенки контейнера представляют собой периметры образца вещества. Так же, как периметр вашей собственности (как в недвижимости) является самым дальним продолжением собственности, так и периметр объекта является самым дальним продолжением частиц в пределах образца материи.По периметру маленькие бомбы сталкиваются с частицами другого вещества — частицами контейнера или даже с окружающим воздухом. Даже вигглеры, закрепленные по периметру, трясутся. Находясь по периметру, их шевеление приводит к столкновениям с находящимися рядом частицами; это частицы контейнера или окружающего воздуха.

На этом периметре или границе столкновения маленьких бомберов и вигглеров являются упругими столкновениями, в которых сохраняется общее количество кинетической энергии всех сталкивающихся частиц.Конечный эффект этих упругих столкновений заключается в передаче кинетической энергии через границу частицам на противоположной стороне. Более энергичные частицы потеряют немного кинетической энергии, а менее энергичные частицы получат немного кинетической энергии. Температура — это мера среднего количества кинетической энергии, которой обладают частицы в образце вещества. Таким образом, в среднем в более высокотемпературном объекте больше частиц с большей кинетической энергией, чем в более низкотемпературном объекте.Поэтому, когда мы усредняем все столкновения вместе и применяем принципы, связанные с упругими столкновениями, к частицам в образце материи, логично сделать вывод, что объект с более высокой температурой потеряет некоторую кинетическую энергию, а объект с более низкой температурой получит некоторую кинетическую энергию. . Столкновения наших маленьких бомжей и вигглеров будут продолжать передавать энергию до тех пор, пока температуры двух объектов не станут одинаковыми. Когда это состояние теплового равновесия достигнуто, средняя кинетическая энергия частиц обоих объектов становится равной.При тепловом равновесии количество столкновений, приводящих к выигрышу в энергии, равно количеству столкновений, приводящих к потерям энергии. В среднем нет чистой передачи энергии в результате столкновений частиц по периметру.

На макроскопическом уровне тепло — это передача энергии от высокотемпературного объекта низкотемпературному объекту. На уровне частиц тепловой поток можно объяснить в терминах суммарного эффекта столкновений целой группы маленьких взрывных устройств .Нагревание и охлаждение — макроскопические результаты этого явления на уровне частиц. Теперь давайте применим этот вид частиц к сценарию металлической банки с горячей водой, расположенной внутри чашки из пенополистирола, содержащей холодную воду. В среднем частицы с наибольшей кинетической энергией — это частицы горячей воды. Будучи жидкостью, эти частицы движутся с поступательной кинетической энергией, и ударяются о частицы металла. Когда частицы горячей воды ударяются о частицы металлической банки, они передают энергию металлической банке.Это нагревает металлическую банку. Большинство металлов являются хорошими проводниками тепла, поэтому они довольно быстро нагреваются по всей емкости. Канистра нагревается почти до той же температуры, что и горячая вода. Металлическая банка, будучи цельной, состоит из маленьких вигглеров . Вигглеры на внешнем периметре металла могут ударить частицы в холодной воде. Столкновения между частицами металлической банки и частицами холодной воды приводят к передаче энергии холодной воде.Это медленно нагревает холодную воду. Взаимодействие между частицами горячей воды, металлической банки и холодной воды приводит к передаче энергии наружу от горячей воды к холодной. Средняя кинетическая энергия частиц горячей воды постепенно уменьшается; средняя кинетическая энергия частиц холодной воды постепенно увеличивается; и, в конце концов, тепловое равновесие будет достигнуто в точке, где частицы горячей и холодной воды будут иметь одинаковую среднюю кинетическую энергию.На макроскопическом уровне можно наблюдать снижение температуры горячей воды и повышение температуры холодной воды.

Механизм, в котором тепло передается от одного объекта к другому посредством столкновения частиц, известен как проводимость. При проводке нет чистой передачи физического материала между объектами. Ничто материальное не пересекает границу. Изменения температуры полностью объясняются увеличением и уменьшением кинетической энергии во время столкновений.

Проводимость через объем объекта

Мы обсудили, как тепло передается от одного объекта к другому посредством теплопроводности. Но как он проходит через большую часть объекта? Например, предположим, что мы достаем керамическую кружку для кофе из шкафа и ставим ее на столешницу. Кружка комнатной температуры — может быть, 26 ° C. Затем предположим, что мы наполняем керамическую кофейную кружку горячим кофе с температурой 80 ° C.Кружка быстро нагревается. Энергия сначала проникает в частицы на границе между горячим кофе и керамической кружкой. Но затем он течет через большую часть керамики ко всем частям керамической кружки. Как происходит теплопроводность самой керамики?

Механизм теплопередачи через объем керамической кружки описан так же, как и раньше. Керамическая кружка состоит из набора упорядоченных виглеров. Это частицы, которые колеблются в фиксированном положении.Когда керамические частицы на границе между горячим кофе и кружкой нагреваются, они приобретают кинетическую энергию, которая намного выше, чем у их соседей. По мере того как они извиваются более энергично, они врезаются в своих соседей и увеличивают свою кинетическую энергию колебаний. Эти частицы, в свою очередь, начинают более энергично покачиваться, и их столкновения с соседями увеличивают их колебательную кинетическую энергию. Процесс передачи энергии посредством маленьких бэнгеров продолжается от частиц внутри кружки (в контакте с частицами кофе) к внешней стороне кружки (в контакте с окружающим воздухом).Вскоре вся кофейная кружка станет теплой, и ваша рука почувствует это.

Этот механизм проводимости посредством взаимодействия частиц с частицами очень распространен в керамических материалах, таких как кофейная кружка. То же самое работает с металлическими предметами? Например, вы, вероятно, заметили высокие температуры, достигаемые металлической ручкой сковороды, когда ее ставят на плиту. Горелки на плите передают тепло металлической сковороде. Если ручка сковороды металлическая, она тоже нагревается до высокой температуры, достаточно высокой, чтобы вызвать сильный ожог.Передача тепла от сковороды к ручке сковороды происходит за счет теплопроводности. Но в металлах механизм проводимости несколько сложнее. Подобно электропроводности, теплопроводность в металлах возникает за счет движения свободных электронов . Электроны внешней оболочки атомов металла распределяются между атомами и могут свободно перемещаться по всей массе металла. Эти электроны переносят энергию от сковороды к ручке сковороды. Детали этого механизма теплопроводности в металлах значительно сложнее, чем приведенное здесь обсуждение.Главное, чтобы понять, что передача тепла через металлы происходит без движения атомов от сковороды к ручке сковороды. Это квалифицирует передачу тепла как относящуюся к категории теплопроводности.

Теплообмен конвекцией

Является ли теплопроводность единственным средством передачи тепла? Может ли тепло передаваться через объем объекта другими способами, кроме теплопроводности? Ответ положительный. Модель теплопередачи через керамическую кофейную кружку и металлическую сковороду включает теплопроводность.Керамика кофейной кружки и металл сковороды твердые. Передача тепла через твердые тела происходит за счет теплопроводности. Это в первую очередь связано с тем, что твердые тела имеют упорядоченное расположение частиц, которые закреплены на месте. Жидкости и газы — не очень хорошие проводники тепла. На самом деле они считаются хорошими теплоизоляторами. Обычно тепло не проходит через жидкости и газы за счет теплопроводности. Жидкости и газы — это жидкости; их частицы не закреплены на месте; они перемещаются по большей части образца материи.Модель, используемая для объяснения передачи тепла через объем жидкостей и газов, включает конвекцию. Конвекция — это процесс передачи тепла от одного места к другому за счет движения жидкостей. Движущаяся жидкость несет с собой энергию. Жидкость течет из места с высокой температурой в место с низкой температурой.

Чтобы понять конвекцию в жидкостях, давайте рассмотрим передачу тепла через воду, которая нагревается в кастрюле на плите. Конечно, источником тепла является горелка печи.Металлический горшок, в котором находится вода, нагревается конфоркой печи. По мере того, как металл нагревается, он начинает передавать тепло воде. Вода на границе с металлическим поддоном становится горячей. Жидкости расширяются при нагревании и становятся менее плотными. По мере того, как вода на дне горшка становится горячей, ее плотность уменьшается. Разница в плотности воды между дном и верхом горшка приводит к постепенному образованию циркуляционных токов . Горячая вода начинает подниматься к верху кастрюли, вытесняя более холодную воду, которая была там изначально.А более холодная вода, которая была наверху горшка, движется к дну горшка, где она нагревается, и начинает подниматься. Эти циркуляционные токи медленно развиваются с течением времени, обеспечивая путь для нагретой воды для передачи энергии от дна горшка к поверхности.

Конвекция также объясняет, как электрический обогреватель, установленный на полу холодного помещения, нагревает воздух в помещении. Воздух, находящийся возле змеевиков нагревателя, нагревается. По мере того, как воздух нагревается, он расширяется, становится менее плотным и начинает подниматься.Когда горячий воздух поднимается, он выталкивает часть холодного воздуха в верхнюю часть комнаты. Холодный воздух движется в нижнюю часть комнаты, чтобы заменить поднявшийся горячий воздух. По мере того, как более холодный воздух приближается к обогревателю в нижней части комнаты, он нагревается обогревателем и начинает подниматься. И снова медленно образуются конвекционные токи. Воздух движется по этим путям, неся с собой энергию от обогревателя по всей комнате.

Конвекция — это основной метод передачи тепла в таких жидкостях, как вода и воздух.Часто говорят, что тепла поднимается на в таких ситуациях. Более подходящее объяснение — сказать, что нагретая жидкость поднимается на . Например, когда нагретый воздух поднимается от обогревателя на полу, он уносит с собой более энергичные частицы. По мере того как более энергичные частицы нагретого воздуха смешиваются с более холодным воздухом у потолка, средняя кинетическая энергия воздуха в верхней части комнаты увеличивается. Это увеличение средней кинетической энергии соответствует увеличению температуры.Конечным результатом подъема горячей жидкости является передача тепла из одного места в другое. Конвекционный метод передачи тепла всегда предполагает передачу тепла движением вещества. Это не следует путать с теорией калорийности, обсуждавшейся ранее в этом уроке. В теории калорийности тепло было жидкостью, а движущаяся жидкость — теплом. Наша модель конвекции рассматривает тепло как передачу энергии, которая является просто результатом движения более энергичных частиц.

Два обсуждаемых здесь примера конвекции — нагрев воды в кастрюле и нагрев воздуха в комнате — являются примерами естественной конвекции.Движущая сила циркуляции жидкости является естественной — разница в плотности между двумя местами в результате нагрева жидкости в каком-либо источнике. (Некоторые источники вводят понятие выталкивающих сил, чтобы объяснить, почему нагретые жидкости поднимаются. Мы не будем здесь приводить подобные объяснения.) Естественная конвекция является обычным явлением в природе. Океаны и атмосфера Земли нагреваются естественной конвекцией. В отличие от естественной конвекции, принудительная конвекция включает перемещение жидкости из одного места в другое с помощью вентиляторов, насосов и других устройств.Многие системы отопления дома включают принудительное воздушное отопление. Воздух нагревается в печи, выдувается вентиляторами через воздуховоды и выпускается в помещения в местах вентиляции. Это пример принудительной конвекции. Перемещение жидкости из горячего места (около печи) в прохладное (комнаты по всему дому) приводится в движение вентилятором. Некоторые духовки — это печи с принудительной конвекцией; у них есть вентиляторы, которые нагнетают нагретый воздух от источника тепла в духовку. Некоторые камины увеличивают нагревательную способность огня, продувая нагретый воздух из каминного блока в соседнее помещение.Это еще один пример принудительной конвекции.

Передача тепла излучением

Последний метод передачи тепла включает излучение. Излучение — это передача тепла посредством электромагнитных волн. На излучать означает посылать или распространять из центра. Будь то свет, звук, волны, лучи, лепестки цветов, спицы колес или боль, если что-то излучает , то оно выступает или распространяется наружу из источника.Передача тепла излучением включает перенос энергии от источника к окружающему его пространству. Энергия переносится электромагнитными волнами и не связана с движением или взаимодействием материи. Тепловое излучение может происходить через материю или через область пространства, лишенную материи (то есть вакуум). Фактически, тепло, получаемое на Землю от Солнца, является результатом распространения электромагнитных волн через пустоту космоса между Землей и Солнцем.

Все объекты излучают энергию в виде электромагнитных волн. Скорость, с которой эта энергия высвобождается, пропорциональна температуре Кельвина (Т), возведенной в четвертую степень.

Мощность излучения = k • T ⁴

Чем горячее объект, тем больше он излучает. Солнце явно излучает больше энергии, чем горячая кружка кофе. Температура также влияет на длину и частоту излучаемых волн. Объекты при обычной комнатной температуре излучают энергию в виде инфракрасных волн.Поскольку мы невидимы для человеческого глаза, мы не видим эту форму излучения. Инфракрасная камера способна обнаружить такое излучение. Возможно, вы видели тепловые фотографии или видеозаписи излучения, окружающего человека или животное, или горячую кружку кофе, или Землю. Энергия, излучаемая объектом, обычно представляет собой набор или диапазон длин волн. Обычно его называют спектром излучения . По мере увеличения температуры объекта длины волн в спектрах испускаемого излучения также уменьшаются.Более горячие объекты, как правило, излучают более коротковолновое и более высокочастотное излучение. Катушки электрического тостера значительно горячее комнатной температуры и излучают электромагнитное излучение в видимой области спектра. К счастью, это обеспечивает удобное предупреждение для пользователей о том, что катушки горячие. Вольфрамовая нить накаливания излучает электромагнитное излучение в видимом (и за его пределами) диапазоне. Это излучение не только позволяет нам видеть, но и нагревает стеклянную колбу, в которой находится нить накала.Поднесите руку к лампочке (не касаясь ее), и вы также почувствуете излучение лампочки.

Тепловое излучение — это форма передачи тепла, поскольку электромагнитное излучение, испускаемое источником, переносит энергию от источника к окружающим (или удаленным) объектам. Эта энергия поглощается этими объектами, вызывая увеличение средней кинетической энергии их частиц и повышение температуры. В этом смысле энергия передается из одного места в другое посредством электромагнитного излучения.Изображение справа было получено тепловизором. Камера обнаруживает излучение, испускаемое объектами, и представляет его с помощью цветной фотографии. более горячие цвета представляют области объектов, которые излучают тепловое излучение с большей интенсивностью. (Изображения любезно предоставлены Питером Льюисом и Крисом Уэстом из SLAC Стэндфорда.)

Наше обсуждение на этой странице относилось к различным методам теплопередачи. Были описаны и проиллюстрированы проводимость, конвекция и излучение.Макроскопия была объяснена с точки зрения частиц — постоянная цель этой главы Учебного пособия по физике. Последняя тема, которую мы обсудим в Уроке 1, носит более количественный характер. На следующей странице мы исследуем математику, связанную со скоростью теплопередачи.

Проверьте свое понимание

1. Рассмотрим объект A с температурой 65 ° C и объект B с температурой 15 ° C.Два объекта помещаются рядом друг с другом, и маленькие бомбы начинают сталкиваться. Приведет ли какое-либо столкновение к передаче энергии от объекта B к объекту A? Объяснять.

2. Предположим, что объект A и объект B (из предыдущей задачи) достигли теплового равновесия. Столкнулись ли частицы двух объектов друг с другом? Если да, то приводит ли какое-либо столкновение к передаче энергии между двумя объектами? Объяснять.

Принципы обогрева и охлаждения

Понимание того, как тепло передается с улицы в ваш дом и от вашего дома к вашему телу, важно для понимания проблемы поддержания прохлады в вашем доме. Понимание процессов, которые помогают сохранять ваше тело прохладным, важно для понимания стратегий охлаждения вашего дома.

Принципы теплопередачи

Тепло передается к объектам и от них — например, к вам и вашему дому — посредством трех процессов: теплопроводности, излучения и конвекции.

Проводимость — это тепло, проходящее через твердый материал. В жаркие дни тепло попадает в ваш дом через крышу, стены и окна. Теплоотражающие крыши, изоляция и энергоэффективные окна помогут снизить теплопроводность.

Излучение — это тепло, распространяющееся в виде видимого и невидимого света. Солнечный свет — очевидный источник тепла для дома. Кроме того, низковолновое невидимое инфракрасное излучение может переносить тепло непосредственно от теплых предметов к более холодным.Благодаря инфракрасному излучению вы можете почувствовать тепло горячего элемента конфорки на плите даже через всю комнату. Старые окна позволят инфракрасному излучению, исходящему от теплых предметов снаружи, проникать в ваш дом; оттенки могут помочь заблокировать это излучение. Новые окна имеют низкоэмиссионные покрытия, которые блокируют инфракрасное излучение. Инфракрасное излучение также будет переносить тепло от стен и потолка прямо к вашему телу.

Конвекция — еще одно средство для достижения тепла от ваших стен и потолка.Горячий воздух естественным образом поднимается вверх, унося тепло от стен и заставляя его циркулировать по всему дому. Когда горячий воздух проходит мимо вашей кожи (и вы вдыхаете его), он согревает вас.

Охлаждение вашего тела

Ваше тело может охладиться посредством трех процессов: конвекции, излучения и потоотделения. Вентиляция усиливает все эти процессы. Вы также можете охладить свое тело с помощью теплопроводности — например, некоторые автокресла теперь оснащены охлаждающими элементами, — но это обычно нецелесообразно для использования в вашем доме.

Конвекция возникает, когда тепло уносится от вашего тела через движущийся воздух. Если окружающий воздух холоднее вашей кожи, воздух поглотит ваше тепло и поднимется. По мере того, как нагретый воздух поднимается вокруг вас, более прохладный воздух движется, чтобы занять его место и поглотить больше вашего тепла. Чем быстрее движется конвекционный воздух, тем прохладнее вы чувствуете.

Излучение возникает, когда тепло распространяется через пространство между вами и предметами в вашем доме. Если предметы теплее, чем вы, тепло пойдет к вам.Удаление тепла через вентиляцию снижает температуру потолка, стен и мебели. Чем прохладнее ваше окружение, тем больше тепла вы излучаете на предметы, а не наоборот.

Потливость может быть неудобной, и многие люди предпочли бы сохранять спокойствие без нее. Однако во время жаркой погоды и физических упражнений пот — это мощный охлаждающий механизм организма. Когда влага покидает поры кожи, она переносит с собой много тепла, охлаждая ваше тело.Если ветерок (вентиляция) пройдет по вашей коже, эта влага испарится быстрее, и вам станет еще прохладнее.

Проведение теплового эксперимента

Какой материал лучше проводит тепло, дерево, пластик или металл? В этом эксперименте мы узнаем о проводимости тепла и о том, как различные материалы по-разному проводят тепло.

Примечание. Хотя материалы для этого эксперимента легко найти, одним из материалов является кипяток. В зависимости от возраста ваших детей важна помощь взрослых.Смотрите наше демонстрационное видео и распечатываемые инструкции ниже.

ПЕРЕЙТИ В РАЗДЕЛ: Инструкции | Видеоурок | Как это работает

Требуются припасы

• Маленькая стеклянная миска
• Три ложки (1 из дерева, 1 из пластика и 1 из металла)
• Масло сливочное
• 3 бусины
• Кипяток

Инструкции по проведению тепловых экспериментов

Шаг 1 — Начните с размещения 3 ложек в небольшой стеклянной миске.

Шаг 2 — Положите небольшой кусочек сливочного масла на верхнюю часть каждой ложки.

Шаг 3 — Положите по капле на каждый кусочек масла.

Шаг 4 — Осторожно налейте горячую кипящую воду в чашу, пока она не станет почти полной. Будьте осторожны, чтобы ложки не упали в миску.

Шаг 5 — Внимательно посмотрите, что происходит с бусинами. Запишите свои наблюдения.Все бусинки вели себя одинаково? Ты знаешь почему? Найдите ответ в разделе «Как работает этот эксперимент» ниже.

Полезный совет: Скорее всего, вам нужно будет понаблюдать за экспериментом в течение 5–10 минут, прежде чем что-нибудь произойдет.

Видеоурок

Пошаговое руководство по проведению теплового эксперимента

Как работает научный эксперимент

Тепло может перемещаться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.В этом эксперименте тепло передавалось посредством теплопроводности.

Проводимость — это передача тепла от одной частицы материи к другой без движения самой материи. По мере нагрева вещества частицы, составляющие его, начинают двигаться быстрее.

В этом эксперименте, когда мы помещали ложки в кипящую воду, быстро движущиеся частицы воды сталкивались с медленно движущимися частицами ложки. В результате столкновения между частицами воды и частицами ложки частицы ложки начинают двигаться быстрее, и металлическая ложка становится горячее.По мере того, как металлическая ложка нагревается, масло начинает таять, и бусинка соскальзывает по ложке.

Почему бусинка соскользнула по металлической ложке быстрее, чем по деревянной или пластиковой ложке? Металл — хороший проводник тепла, а дерево и пластик — хорошие изоляторы . Проводник хорошо передает тепловую энергию (тепло), а изолятор плохо передает тепловую энергию (тепло).

Надеюсь, вам понравился эксперимент. Вот несколько инструкций для печати:

Проведение теплового эксперимента

Материалы

• Маленькая стеклянная миска
• Три ложки (1 деревянная, 1 пластиковая и 1 металлическая)
• Сливочное масло
• 3 бусины
• Кипяток

Инструкции

1. Начну с размещения 3 ложек в небольшой стеклянной миске.
2. Поместите небольшой кусочек сливочного масла в верхнюю часть каждой ложки.
3. Положите по капле на каждую пластинку сливочного масла.
4. Осторожно налейте горячую кипящую воду в миску, пока она почти полностью не наполнится. Будьте осторожны, чтобы ложки не упали в миску.
5. Внимательно посмотрите, что происходит с бусинками. Примечание: вам, вероятно, нужно будет понаблюдать за экспериментом в течение 5-10 минут, прежде чем что-нибудь произойдет.

Наука о теплопередаче: что такое проводимость?

Тепло — интересный вид энергии.Он не только поддерживает жизнь, делает нас комфортными и помогает готовить пищу, но и понимание его свойств является ключом ко многим областям научных исследований. Например, знание того, как передается тепло и степень, в которой различные материалы могут обмениваться тепловой энергией, управляет всем: от обогревателей здания и понимания сезонных изменений до отправки кораблей в космос.

Тепло может передаваться только тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Из них кондукция, пожалуй, самая распространенная и регулярно встречается в природе.Короче говоря, это передача тепла посредством физического контакта. Это происходит, когда вы нажимаете рукой на оконное стекло, когда вы ставите горшок с водой на активный элемент и когда вы кладете утюг в огонь.

Этот перенос происходит на молекулярном уровне — от одного тела к другому — когда тепловая энергия поглощается поверхностью и заставляет молекулы этой поверхности двигаться быстрее. В процессе они натыкаются на своих соседей и передают им энергию — процесс, который продолжается до тех пор, пока добавляется тепло.

Теплопроводность происходит через любой материал, представленный здесь прямоугольной полосой. Скорость переноса частично зависит от толщины материала (обозначено A). Кредит: Boundless

Процесс теплопроводности зависит от четырех основных факторов: градиента температуры, поперечного сечения материалов, длины пути и свойств этих материалов.

Температурный градиент — это физическая величина, которая описывает, в каком направлении и с какой скоростью изменяется температура в определенном месте.Температура всегда течет от самого горячего источника к самому холодному, потому что холод — это не что иное, как отсутствие тепловой энергии. Этот переход между телами продолжается до тех пор, пока разница температур не исчезнет и не наступит состояние, известное как тепловое равновесие.

Поперечное сечение и длина пути также являются важными факторами. Чем больше размер материала, участвующего в переносе, тем больше тепла необходимо для его нагрева. Кроме того, чем больше площадь поверхности подвергается воздействию открытого воздуха, тем выше вероятность потери тепла.Поэтому более короткие объекты с меньшим поперечным сечением — лучший способ минимизировать потери тепловой энергии.

И последнее, но не менее важное, это физические свойства используемых материалов. По сути, когда дело доходит до теплопроводности, не все вещества одинаковы. Металлы и камень считаются хорошими проводниками, поскольку они могут быстро передавать тепло, тогда как такие материалы, как дерево, бумага, воздух и ткань, являются плохими проводниками тепла.

Электропроводность, как показано при нагревании металлического стержня пламенем.Кредит: Thomson Higher Education

Эти проводящие свойства оцениваются на основе «коэффициента», который измеряется относительно серебра. В этом отношении серебро имеет коэффициент теплопроводности 100, тогда как другие материалы имеют более низкий рейтинг. К ним относятся медь (92), железо (11), вода (0,12) и дерево (0,03). На противоположном конце спектра находится идеальный вакуум, который не может проводить тепло, и поэтому оценивается как нулевой.

Материалы, плохо проводящие тепло, называются изоляторами.Воздух с коэффициентом проводимости 0,006 является исключительным изолятором, поскольку он может удерживаться в замкнутом пространстве. Вот почему в искусственных изоляторах используются воздушные отсеки, такие как окна с двойным остеклением, которые используются для сокращения счетов за отопление. По сути, они действуют как буферы от потерь тепла.

Перо, мех и натуральные волокна являются примерами натуральных изоляторов. Эти материалы позволяют птицам, млекопитающим и людям оставаться в тепле. Морские выдры, например, живут в океанических водах, которые часто очень холодны, а их роскошный густой мех согревает их.Другие морские млекопитающие, такие как морские львы, киты и пингвины, полагаются на толстый слой жира (также известный как жир) — очень плохой проводник — для предотвращения потери тепла через кожу.

Это вид носовой части космического корабля «Дискавери», построенного из жаропрочных углеродных композитов. Предоставлено: NASA

. Та же самая логика применяется для изоляции домов, зданий и даже космических кораблей. В этих случаях методы включают либо воздушные карманы между стенами, стекловолокно (которое задерживает воздух) или пену высокой плотности.Космические аппараты представляют собой особый случай и используют изоляцию в виде пенопласта, армированного углеродного композитного материала и плиток из кварцевого волокна. Все они плохо проводят тепло и, следовательно, предотвращают потерю тепла в космосе, а также предотвращают попадание экстремальных температур, вызванных атмосферным входом, в кабину экипажа.

Посмотрите это видео, демонстрирующее тепловые плитки на космическом шаттле:

Законы, регулирующие теплопроводность, очень похожи на закон Ома, регулирующий электрическую проводимость.В этом случае хороший проводник — это материал, который позволяет электрическому току (то есть электронам) проходить через него без особых проблем. Электрический изолятор, напротив, представляет собой любой материал, внутренние электрические заряды которого не текут свободно, и поэтому очень трудно проводить электрический ток под действием электрического поля.

В большинстве случаев материалы, которые плохо проводят тепло, также плохо проводят электричество. Например, медь хорошо проводит тепло и электричество, поэтому медные провода так широко используются в производстве электроники.Золото и серебро еще лучше, и там, где цена не является проблемой, эти материалы также используются при строительстве электрических цепей.

И когда кто-то хочет «заземлить» заряд (то есть нейтрализовать его), они отправляют его через физическое соединение с Землей, где заряд теряется. Это обычное дело для электрических цепей, в которых присутствует незащищенный металл, гарантирующий, что люди, случайно вступившие в контакт, не будут поражены электрическим током.

Изоляционные материалы, такие как резина на подошвах обуви, используются для защиты людей, работающих с чувствительными материалами или вблизи источников электрического тока, от электрических разрядов.Другие изоляционные материалы, такие как стекло, полимеры или фарфор, обычно используются в линиях электропередач и высоковольтных передатчиках мощности, чтобы энергия передавалась в цепи (и ничего больше!)

Короче говоря, проводимость сводится к передаче тепла или передачи электрического заряда. И то, и другое происходит в результате способности вещества позволять молекулам передавать энергию через них.

Мы написали много статей о проводимости для Universe Today. Прочтите эту статью о первом законе термодинамики или эту статью о статическом электричестве.

Если вам нужна дополнительная информация о теплопроводности, ознакомьтесь со статьей BBC о теплопередаче, а здесь есть ссылка на гипертекстовый справочник по физике.

Мы также записали целую серию Astronomy Cast about Magnetism — Episode 42: Magnetism Everywhere.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Теплоемкость | Блог Гэри Гарбера

Итак, когда мы смешиваем горячую воду с холодной, происходит передача тепловой энергии от горячей к холодной или поток тепла от горячей к холодной.

Чтобы нагреть 1 кг воды на 1 ° C, требуется около 4 186 Джоулей. Это число может быть непросто запомнить. Однако достаточно 1 калории тепла, чтобы нагреть 1 грамм воды на 1 ° C. Будьте осторожны, не путайте калорийность с капитолием С и калорийностью.

1 калория = 1 килокалория = 1000 калорий

Имейте в виду, что для большинства экспериментов мы можем предположить (возможно, ошибочно), что плотность воды составляет 1 грамм / миллилитр. Однако, если вы хотите быть точным, вы должны учитывать эту изменчивость в экспериментах.В Википедии есть хорошая таблица плотностей.

При обсуждении теплового потока мы используем уравнение

Q = mcΔT

где Q — поток тепла, m — масса, c — удельная теплоемкость, а T — температура. Поскольку мы изучаем изменения температуры, а не абсолютную температуру, можно использовать шкалу Цельсия вместо шкалы Кельвина. Обязательно отметьте, используете ли вы джоули или калории.

Вы можете рассматривать теплоемкость как тепловую инерцию. Джозеф Блэк первым отметил удельную теплоемкость веществ и то, что добавление тепла увеличивает температуру объекта.Он противопоставил это скрытому (или скрытому) теплу, которое может вызвать фазовый переход, но не изменяет температуру.

Вы можете просмотреть таблицу теплоемкости по гиперфизике. Вода на самом деле имеет очень высокую удельную теплоемкость по сравнению с большинством веществ. Причина этого связана с числом степеней свободы молекул. Если я добавлю калорию тепла к грамму воды и калорию к грамму алюминия, алюминий нагреется в 5 раз больше! Меди в 10 раз больше!

Цифры, которые стоит запомнить:

c (вода) = 4187 Дж / кг / ° C = 1 кал / г / ° C

c (лед) = 2090 Дж / кг / ° C = 0.5 кал / г / ° C

Хотя сами эти числа немного меняются с температурой, мы предполагаем, что они постоянны.

Будьте осторожны, чтобы не путать удельную теплоемкость с теплопроводностью . Вы легко можете обжечься металлической сковородой, потому что она быстро отдает вам тепло, а не потому, что она имеет такую ​​высокую температуру.

Когда тепло проникает в объект, вы увеличиваете его тепловую энергию. В случае твердого тела оно вибрирует в трех измерениях. В жидкости у вас также может быть добавление вращения и перемещения молекул.23 молекулы, также известное как число авокадо.

Есть много забавных экспериментов, которые мы могли бы провести, чтобы поработать с объектом и увидеть, как в результате изменится температура.

Можно растянуть и деформировать резинку.

Мы можем измерить изменение температуры в банке с песком, встряхивая ее в течение нескольких минут. Или даже просто уронить, если с большой высоты. Потенциальная энергия превращается в тепло!

Мы могли забить гвоздь молотком по твердому дереву.Почувствуйте это.

Когда мы пропускали ток через резисторы, можно было почувствовать тепло. Мы можем измерить эту температуру. Или нихромовая проволока сильно нагреется!

У нас также есть несколько погружных лампочек от PASCO, с помощью которых мы можем измерять мощность, поступающую в лампочку, и выделяемое тепло! Сначала следует прочитать руководство пользователя.

Итак, какие интересные вещи вы могли бы сделать.

Что произойдет, если смешать равные объемы горячей и холодной воды? У нас просто средняя температура.

Что произойдет, если смешать неравные объемы горячей и холодной воды? Здесь у нас есть средневзвешенное значение.

Что произойдет, если смешать воду с чем-нибудь еще? Как насчет холодной воды и горячих стальных гвоздей? Или горячая вода с холодным спиртом? Затем нам нужно учесть эту тепловую инерцию, чтобы получить средневзвешенное значение (взвешенное по удельной теплоемкости).

Помимо того, что эта формула является средневзвешенным, какова ее физика? Когда мы смешиваем горячую и холодную жидкости, одна из них нагревается, а другая теряет тепло.Предполагая, что потерь нет, и эти температуры равны.

Сейчас раздаем

Затем мы сдвигаем начальные температуры в одну сторону, а окончательные значения температуры — вправо.

Наконец, фактор

И на нашем последнем шаге мы завершаем формулу равновесия для смешивания.

Что если смешать тёплую воду с кубиком льда?

Тогда мы должны учесть скрытую теплоту.