Proučavanje toplinske vodljivosti tkanine od flora osnove ovisno o njezinoj debljini i vlaknastom sastavu niti potke. “Proučavanje toplinske vodljivosti raznih vrsta tekstilnih materijala Studija toplinske vodljivosti

Tekst rada je objavljen bez slika i formula.
Puna verzija rada dostupna je u kartici "Radne datoteke" u PDF formatu

Danas je pitanje racionalnog korištenja toplinskih i energetskih resursa vrlo hitno. Kontinuirano se razvijaju načini uštede topline i energije kako bi se osigurala energetska sigurnost za razvoj gospodarstva, kako države tako i svake pojedine obitelji.

Kuća gubi toplinu kroz ogradne konstrukcije (zidovi, prozori, krov, temelj), ventilaciju i kanalizaciju. Glavni gubici topline javljaju se kroz ogradne konstrukcije - 60-90% svih gubitaka topline.

Izračun gubitka topline kod kuće potreban je barem za odabir pravog kotla. Također možete procijeniti koliko će se novca potrošiti na grijanje u planiranoj kući. Također je moguće, zahvaljujući izračunima, analizirati financijsku učinkovitost izolacije, tj. kako bi razumjeli hoće li se troškovi postavljanja izolacije nadoknaditi uštedom goriva tijekom vijeka trajanja izolacije.

Pojam toplinske vodljivosti materijala proučava se u školi u 8. razredu. Toplinska vodljivost je proces prijenosa energije s toplog dijela materijala na hladni dio materijala pomoću čestica tog materijala (tj. molekula).

Odlučili smo proučavati toplinsku vodljivost razne tvari i materijala, te utvrditi koji su moderni izolacijski materijali najučinkovitiji.

Time smo odredili temu našeg rada.

Predmet: Proučavanje toplinske vodljivosti različitih tvari.

Svrha studije:

Odredite koeficijent toplinske difuzije različitih tvari, te prepoznajte najbolje toplinske izolatore od suvremenih građevinskih izolacijskih materijala.

Metode istraživanja:

• Teorijski (proučavanje literature, internetskih stranica, dekreta predsjednika Ruske Federacije itd.).

  Empirijsko (mjerenje temperature, vremena).

  Matematički (izračun koeficijenata, određivanje cijene izolacije)

Predmet proučavanja: Razni materijali i građevinski materijali za toplinsku izolaciju.

Predmet proučavanja: Toplinska vodljivost tvari.

Hipoteza:

Ako se temperatura tvari neznatno mijenja tijekom određenog vremena, tada ta tvar ima lošu toplinsku vodljivost, tj. dobro zadržava toplinu.

Učinkoviti toplinski izolatori imaju nisku toplinsku difuziju.

2. Glavni dio.

U suvremenim uvjetima rasta cijena goriva promijenili su se i pristupi toplinskoj zaštiti zgrada, a povećali su se i zahtjevi za građevinskim materijalima. Svaki dom treba izolaciju i sustav grijanja. Stoga je pri izvođenju proračuna toplinskog inženjerstva zatvorenih konstrukcija važno izračunati indeks toplinske vodljivosti.

Toplinska vodljivost- ovo je fizičko svojstvo materijala u kojem se toplinska energija unutar tijela kreće od njegovog najtoplijeg dijela prema hladnijem. Vrijednost indikatora toplinske vodljivosti pokazuje stupanj gubitka topline u stambenim prostorijama.

Koeficijent toplinske vodljivosti - je fizički parametar tvari i općenito ovisi o temperaturi, tlaku i vrsti tvari. U većini slučajeva, koeficijent toplinske vodljivosti za različite materijale određuje se eksperimentalno korištenjem razne metode. Većina njih temelji se na mjerenju protoka topline i promjena temperature u tvari koja se proučava.

U školskom okruženju teško je odrediti energiju koja prolazi kroz površinu. Stoga smo u našem radu odlučili odrediti ne energiju, već promjenu temperature po jedinici vremena. Taj se koeficijent naziva koeficijent toplinske difuzije.

Koeficijent toplinske difuzije(a) - služi kao mjera brzine kojom porozni medij prenosi promjenu temperature s jedne točke na drugu po jedinici vremena.

Za određivanje koeficijenta sastavili smo jednostavnu postavu, tronožac, držač i termometar, držač uzorka, žarulju sa žarnom niti od 100 W kao izvor grijanja.

2.1. Proučavanje toplinske vodljivosti plinova.

Cilj: Određivanje koeficijenta toplinske difuzije plinova.

Kao što je poznato, plinovi su loši vodiči topline. Zbog velike udaljenosti između molekula, energija se dugo prenosi s molekule na molekulu, odnosno vrijeme promjene temperature bit će dugo.

Eksperimentalni uvjeti: uzeli smo epruvetu, zagrijali zrak u epruveti odozdo žaruljom sa žarnom niti i izmjerili temperaturu u epruveti termometrom. Početna temperatura termometra je 20°C.

Temperatura oko lampe je 65°C.

Zaključak: Zrak slabo provodi toplinu, što dokazuje izračunati koeficijent toplinske difuzije = 0,8 °C/min.

Ako ostavimo male zračne raspore između završnih materijala zidova, podova itd., tada smanjujemo gubitke energije.

2. 2 .Proučavanje toplinske vodljivosti tekućine.

Cilj: Proučavanje toplinske vodljivosti raznih tekućina i određivanje njihovog koeficijenta toplinske difuzije.

Eksperimentalni uvjeti: natočili smo vodu, suncokretovo ulje i alkohola u epruvetu, dno se zagrijava žaruljom sa žarnom niti, a temperatura u epruveti mjeri se termometrom.

Vanjski čimbenici koji utječu na eksperimentalne podatke: temperatura okoline.

Početna temperatura termometra je 16°C, temperatura oko lampe je 65°C.

Zaključak: Voda ima najveći toplinski kapacitet od ovih tekućina, tj. troši puno energije pri grijanju. To objašnjava rezultate pokusa: voda se zagrijava sporije od ulja i alkohola, pa je njezin prosječni koeficijent toplinske difuzije najmanji i iznosi 2,6°C/min, za ulje 3,7°C/min, za alkohol 5,1°C /min.

Najbolji vodič topline je alkohol, koji ima najveći koeficijent toplinske difuzije.

Voda je najbolji toplinski izolator.

1. Proučavanje toplinske vodljivosti čvrstih tvari.

Zrak i voda slabo prenose toplinu, tj. Ovo je dobra toplinska zaštita. Znamo primjere: zimsko žito pod snijegom, krzneni kaputi, višekomorni dvostruki prozori itd. Ali krute se koriste za izolaciju kuća i stanova.

Čvrste tvari - izolacija - pomažu u održavanju topline u kući.

2.3.1. Određivanje koeficijenta toplinske difuzije različite vrste stakla i drugih materijala.

Ispitivali smo toplinsku vodljivost materijala koji se najčešće koriste u građevinarstvu.

Zaključak: Najniži koeficijent toplinske difuzije od tri vrste Staklo ima, prema našim podacima, jednostavno staklo. Riječ je o običnom staklu koje se koristi u dvoslojnim prozorima u svrhu toplinske izolacije.

Popularni građevinski materijali za završnu obradu zidova i podova - gipsane ploče i laminat - imaju nizak koeficijent toplinske difuzije od 1,4 °C/min i 1,2 °C/min, pa nije slučajno da su vodeći u toplinskoj izolaciji od svih proučavanih čvrstih materijala .

Pocinčano željezo ima koeficijent toplinske difuzije = 1,0, što znači da pokrivanjem krovova ovim materijalom možemo značajno smanjiti gubitke topline iz kuće.

2.3.2 Određivanje koeficijenta toplinske difuzije raznih Građevinski materijal.

Kako bismo proveli ovo istraživanje, otišli smo u trgovinu građevinskog materijala Alex-Stroy. Ljubazno smo dobili uzorke modernog termoizolacijski materijali: mineralna vuna, staklena vuna, juta, izolon, penoplex i jermaflex.

Odlučili smo odrediti najbolji toplinski izolator kombiniranjem ovih uzoraka sa suhozidom kojim se oblažu zidovi prostorija. Kombinacijom suhozida s izolacijom možete dobiti učinkovitu toplinsku zaštitu za svoj dom.

Početna t termometar=16°C, t u blizini svjetiljke =65°C.

Zaključak: Iz podataka u tablici vidljivo je da građevinski izolacijski materijali znatno smanjuju koeficijent toplinske difuzije. Najmanji koeficijent toplinske difuzije od 1,0 °C/min ima kombinacija gipskartonskih ploča s mineralnom vunom ili penoplexom 1,1°C/min. Dakle, najučinkovitija toplinska zaštita zidova prostorija bit će izolacija mineralnom vunom ili penoplexom.

2.3.3 Određivanje najprofitabilnijeg toplinskog izolatora po cijeni po 1 m2.

Zaključak: Najpovoljniji toplinski izolator je ...., ali uzimajući u obzir učinkovitost toplinske izolacije, bolje je odabrati ...

3. Zaključak.

Toplinska vodljivost različitih tvari - ova tema, koju proučavamo u 8. razredu, ima važnu praktičnu primjenu.

Uz ogromne cijene grijanja, svaka osoba počinje razmišljati o tome kako održati toplinu u kući.

Za ocjenu stupnja toplinske izolacije materijala uveli smo novu vrijednost - koeficijent toplinske difuzije koji se izračunavao mjerenjem vremena i temperature štopericom i termometrom.

Izračunavanjem koeficijenta toplinske difuzije utvrdili smo da su najbolji toplinski izolatori zrak i voda. Ali za izolaciju kuća koriste se čvrsti materijali. Moderna proizvodnja nudi razne izolacijske materijale. Odabrali smo samo uobičajene toplinske izolatore u trgovini građevinskog materijala Alex-Stroy. Od njih smo utvrdili da su najbolji toplinski izolatori gips ploče i laminat, a još bolji u kombinaciji s mineralnom vunom, izolonom ili penoplexom.

Potvrđena je naša hipoteza da najbolji toplinski izolatori imaju nizak koeficijent toplinske difuzije.

Stoga nas je relevantnost teme održavanja topline u kući dovela do važnih zaključaka koje možemo koristiti u životu. Uvjereni smo da se trošak izolacije za građevinski materijal isplati kratko vrijeme topline i udobnosti u našim domovima.

4. Popis literature.

https://ru.wikipedia.org/wiki/

www.rg.ru/ 2010 /12/31/deti-inform-dok.htm

Toplinska vodljivost -- karakteristike toplinske izolacije. Uz uštedu osnovnog metala, ovi premazi omogućuju smanjenje gubitka topline i zaštitu osnovnog metala od utjecaja protoka topline.

Stacionarne metode za određivanje toplinske vodljivosti postale su široko rasprostranjene, u kojima se temperature na određenim točkama premaza, iako različite, ali nepromijenjene u procesu istraživanja, održavaju kada je njegovo slojevanje usmjereno okomito na prolazni tok topline.

Ove metode se dijele na apsolutne i relativne. U metodama prve skupine temperatura bilo koje točke na prevlaci ovisi samo o njezinom položaju, ali ne i o vremenu. Poznavajući raspodjelu temperature u premazu i količinu prenesene topline, može se izračunati toplinska vodljivost.

Relativne metode uspoređuju temperaturna polja u premazu koji se proučava i referentni prethodno proučavani materijal, na primjer, kvarcno staklo marke KV.

Toplinska vodljivost se ne ocjenjuje izravno, već se utvrđuje ponovnim izračunom, uspoređujući je sa standardom.

Riža. 2.6.1. Postrojenje za određivanje toplinske vodljivosti premaza apsolutnom metodom:

1 - grijalice; 2 - uzorak; 3 - električna pećnica; 4 - potenciometar KSP4; 5 - relejna jedinica BR101; 6 - blok zadataka BZ-02; 7 - protuuzorak; 8 - termos; 9 - unutarnje staklo termosice

Postavka za procjenu toplinske vodljivosti stacionarnom apsolutnom metodom prikazana je na slici. 2.6.1.

Za stvaranje toplinskog toka u sustavu osnovni metal-prevlaka-protuuzorak koristi se cijevna električna peć u kojoj su grijači (spirale) smješteni tako da se uzorak zagrijava samo u gornjoj polovici peći, gdje se smješteni su spiralni grijači, dok je u donjoj polovici azbestna toplinska izolacija i toplinski pretvarači za mjerenje temperature uzorka po dužini.

Termosica potrebna za hlađenje protuuzorka i određivanje toplinskog toka koji prolazi kroz premaz sastoji se od dva izolirana stakla.

Voda se dovodi u unutarnje staklo.

Temperatura vode na ulazu i izlazu iz termosice može se mjeriti termičkim pretvaračima bakar-konstantan. Kako bi se osigurao dovoljan kontakt između radnih krajnjih površina protuuzorka i uzorka, na potonji se primjenjuje sila R ne manje od 500 N.

Toplinska vodljivost se određuje na najmanje tri uzorka iste veličine, identične strukture i iste debljine premaza koji se istim tehnološkim načinom nanosi na čeonu površinu uzorka (slika 2.6.2).



Riža. 2.6.2 Uzorak za ispitivanje toplinske vodljivosti

Za svaki uzorak u svakoj točki određuju se najmanje tri temperature svakih 20 minuta.

Istodobno se bilježi temperatura vode na ulazu i izlazu.

Nakon što je osigurano potrebno zagrijavanje uzorka i stacionarni protok topline, moguće je očitavanje svih toplinskih pretvarača.

Za svaki uzorak u svakoj točki određuju se najmanje tri temperature svakih 20 minuta. Istodobno se bilježi temperatura vode na ulazu i izlazu.



Riža. 2.6.3 Raspodjela temperature u sustavu osnovni metal-prevlaka-protu uzorak po duljini:

1 - protuuzorak; 2 - mjesta ugradnje toplinskih pretvarača; 3 - Osnovni metal; 4 - premazivanje

Na temelju rezultata istraživanja konstruiran je grafikon raspodjele temperature u sustavu osnovni metal-prevlaka-protuuzorak (slika 2.6.3). Pomoću grafikona ekstrapolacijom se određuju temperature na unutarnjoj i vanjskoj površini premaza. Toplinska vodljivost, W/(m-K) izračunava se formulom:



Gdje Q -- toplinski tok koji prolazi kroz premaz, W; c= 4,19- -- specifični toplinski kapacitet vode, J/(kgK); V -- maseni protok vode koja prolazi kroz termos, kg / s; - povećanje temperature vode u termos boci, °C; -- temperatura vode na ulazu i izlazu iz termos boce, °C; S -- površina pokrivanja, m2; -- temperatura na unutarnjoj i vanjskoj površini premaza, °C.

Poznate su i druge instalacije za određivanje toplinske vodljivosti apsolutnom metodom. Tako su V. M. Ivanov i sur. proučavao je termofizička svojstva plazma prevlaka aluminijevog oksida i cirkonijevog dioksida odvojenih od osnovnog metala pomoću instalacije prikazane na sl. 2.6.4. Uzorak u obliku cilindra duljine 100 mm s debljinom stijenke 1 mm postavljen je tako da mu je jedan kraj grijan s gornje strane. električni grijači, a drugi je bio u eutektičkoj talini. Sigurnosni uređaji, zasloni, izolacija izrađena od silikatnih vlakana, mogućnost mjerenja protoka topline na relativno velikoj duljini - sve je to eliminiralo netočnost ispunjavanja uvjeta stacionarnosti. Temperaturni gradijent određen je toplinskim pretvaračima.



Riža. 2.6.4 Postrojenje za mjerenje toplinske vodljivosti premaza apsolutnom metodom na cilindričnim uzorcima:

1 - ispitni uzorak; 2 - sigurnosni uređaj; 3 - zasloni; 4- grijalice; 5- eutektička talina; 6- toplinska izolacija; 7-termoparovi

U radu T. B. Buzovkina i sur. Toplinska vodljivost premaza određena je relativnim mjernim metodama. U ovom slučaju, pojednostavljenje je postignuto usporedbom temperaturnih polja u ispitivanoj i referentnoj prevlaci. Prethodno proučavani materijal odabran je kao standard. Ukupni toplinski tok izmjeren je pomoću referentnog uzorka. Pri ocjeni toplinske vodljivosti prevlaka etalon je topljeni kvarc s opetovano određivanom toplinskom vodljivošću. Vrlo je stabilan i može raditi u temperaturnom rasponu od 100 do 1700 K.

U eksperimentalnoj postavci (sl. 2.6.5), uzorak diska debljine 3-4 mm i promjera 23-25 ​​​​mm postavljen je između taljenih kvarcnih standarda.



Riža. 2.6.5 Instalacija za mjerenje toplinske vodljivosti relativnom metodom:

1 - uzorak; 2 - standardi (taljeni kvarc); 3 - toplinski pretvarači; 4 - silitne šipke; 5- hladnjak; 6- poklopac; 7- teret; 8- prstenje

Uzorak je izrađen od premaza odvojenog od osnovnog metala, brušenjem s obje strane. Toplinska vodljivost mjerena je u uvjetima grijanja zračenjem silitnih šipki. Kako bi se smanjilo radijalno odvođenje topline, sustav uzorka i kvarcnih diskova bio je okružen s tri zaštitna koncentrična prstena od azbestnog cementa i zatrpavanjem od kvarcni pijesak. Temperaturne razlike u stacionarnom stanju zabilježene su pomoću četiri platina-platina-rodij termopara. Sustav uzorka i termoparova postavljen je na bakreni hladnjak i na njega pritisnut utegom kako bi se smanjio prijelazni kontaktni otpor između uzorka, standarda i termoparova. Toplinska izolacija pod uvjetom da razlika između vrijednosti protoka topline kroz prvi i drugi referentni uzorak nije veća od 4%. Za interval 200–900 °C konstruirana je krivulja toplinske vodljivosti prema temperaturi te je računalno analiziran utjecaj mikropukotina, kontaktnih točaka između čestica, veličine čestica i drugih strukturnih parametara na toplinsku vodljivost.

premaz tvrdoće po Rockwellu

Khairullin A, Salimov I

Materijal znanstvenog i praktičnog skupa

Preuzimanje datoteka:

Pregled:

ISTRAŽIVANJE TOPLINSKE VODLJIVOSTI GRAĐEVINSKIH MATERIJALA I NJIHOVE OTPORNOSTI NA POŽAR

Istraživanje

1. Uvod…………………………………………………………………………………………...3
2. Teorijski dio…………………………………………………………....3-12

2.1 Fizička svojstva materijala…………………………………….3-5

2.2 Pojam toplinske vodljivosti i toplinske izolacije………………………..6-7

1. Prijenos topline u građevinarstvu…………………………………………..8-9

2.4 Klasifikacija materijala za toplinsku izolaciju………………………10-11

2.5 Toplinska izolacijska svojstva materijala…………………………….11-12

3. Praktični dio. Materijali i metode istraživanja…………..12-13

4. Otpornost materijala na vatru………………………………………………....14

5. Zaključak i zaključci…………………………………………………………..15

6. Književnost……………………………………………………………………………………..15

Relevantnost rada:uzrokovana je hitnom potrebom proučavanja svojstava građevinskih materijala i proučavanjem njihove otpornosti na požar.

Problem:

Kako svoj dom učiniti toplim, ekološkim i vatrootpornim?

Svrha Cilj ovog rada je proučavanje toplinske vodljivosti prirodnih i umjetnih građevinskih materijala i njihove otpornosti na požar.

Za postizanje ovog cilja identificirani su sljedeći zadaci:

1. Proučite literaturu na temu toplinske vodljivosti i toplinske izolacije.
2. Ovladati metodologijom istraživanja za određivanje toplinske vodljivosti materijala.
3. Dajte kvantitativnu ocjenu vodljivih svojstava uzoraka kao omjer promjene temperature i vremena tijekom kojeg se ta promjena dogodila.
4. Usporedite eksperimentalne i tablične vrijednosti toplinske vodljivosti materijala.

6. Istražujte sigurnost od požara Građevinski materijal.

1. Uvod

Po hladnom, kišnom, vjetrovitom vremenu uvijek se nastojimo vratiti topla kuća, gdje možete skinuti kaput i osjećati se toplo i ugodno. Vanjski zidovi, prozori, krov štite naš dom od niskih temperatura, jakih vjetrova, oborina u obliku kiše i snijega i drugih atmosferskih utjecaja. Istovremeno sprječavaju prodor topline iz unutarnji prostor prema van zbog svoje otpornosti na prijenos topline.

Od čega izgraditi kuću? Njegovi zidovi moraju osigurati zdravu mikroklimu bez suvišne vlage, plijesni i hladnoće. To ovisi o njihovim fizičkim i mehaničkim svojstvima.

Tijekom 20. stoljeća u svijetu je proizvedeno onoliko materijala koliko u cijelom prethodnom tisućljeću. Znanstveno istraživanje omogućio je značajno poboljšanje optičkih, kemijskih, toplinskih i drugih svojstava već poznatih materijala i stvaranje tisuća novih koje priroda nije poznavala.

Građevinski bum u Rusiji 21. stoljeća stvorio je potražnju za toplinsko-izolacijskim materijalima i konstrukcijama. Osim toga, početkom 2000. godine na snagu su stupili novi zahtjevi za toplinsku zaštitu ogradnih konstrukcija. Izolacija zgrada suvremenim građevinskim materijalima može značajno smanjiti gubitak topline. Naravno, najbolje je graditi od materijala koji imaju nisku toplinsku vodljivost.

2. Teorijski dio.

2.1 Fizička svojstva materijala.

Gustoća - veličina koja se mjeri omjerom mase tvari i zauzetog volumena.

Vlažnost - maseni udio vode u materijalu, izražen u postocima.

Da bi se odredio sadržaj vlage, uzorak se prvo važe u vlažnom, a zatim u potpuno suhom stanju. Materijal sušiti do potpunog uklanjanja vlage u laboratorijskim uvjetima (u pećnici) na temperaturi od 110°C. Materijal čija je vlažnost 0 naziva se apsolutno suh, a ako je jednaka vlažnosti okolnog zraka, naziva se zračno suh.

Vodopropusnosttj. sposobnost materijala da propušta vodu pod pritiskom, mjereno količinom vode koja prolazi kroz 1 cm 2 površinu materijala 1 sat pri konstantnom tlaku. Posebno gusti materijali (bitumen, staklo, čelik itd.), kao i prilično gusti materijali s malim porama (specijalni beton) su praktički vodootporni, ostali su vodopropusni.

Otpornost na mraz- sposobnost materijala u stanju zasićenom vodom da izdrži opetovano i "naizmjenično smrzavanje i odmrzavanje. Materijal" se smatra otpornim na smrzavanje ako nakon ispitivanja nema lomljenja, pukotina, raslojavanja, gubitka težine za više od 5% i čvrstoćom većom od 25%.

Toplinska vodljivost- sposobnost materijala da prenosi toplinu s jedne površine na drugu. Jedinica topline je 1 džul (J). S povećanjem vlažnosti i gustoće materijala povećava se njegova toplinska vodljivost.

Toplinski kapacitet - količina topline potrebna da se tijelo zagrije za 1 kelvin" (K).

Mehanička svojstva materijala.

Snaga - svojstvo materijala da se odupre razaranju pod utjecajem opterećenja ili drugih čimbenika. Vlačna čvrstoća je uvjetno naprezanje koje odgovara najvećem opterećenju koje prethodi razaranju uzorka materijala. Vlačna čvrstoća se određuje opterećivanjem uzoraka materijala do uništenja na prešama ili strojevima za vlačna ispitivanja. Krhki materijali se ispituju uglavnom na pritisak, dok se duktilni materijali ispituju uglavnom na vlak.

Mnogi građevinski materijali karakteriziraju tehnički uvjeti tzv. ocjene koje se po vrijednosti podudaraju s vlačnom čvrstoćom (tlačnom čvrstoćom). Na primjer, teški beton dolazi u klasama (M) 100, 150, 200, 300, 400, 500 i 600, opeka - 50, 75, 100, 125, 150 itd.

Tvrdoća - sposobnost materijala da se odupre prodoru drugog, više čvrsta. Tvrdoća materijala ne odgovara uvijek njegovoj čvrstoći. Materijali s različitim granicama čvrstoće mogu imati istu tvrdoću. Postoji nekoliko načina za određivanje tvrdoće materijala. Na primjer, tvrdoća homogenih kamenih materijala određuje se na posebnoj ljestvici sastavljenoj od deset minerala, koji su poredani prema rastućoj tvrdoći. Materijal koji se ispituje izgreba se mineralima kamenca, a rezultati se uspoređuju sa standardom. Čelična kugla se određenim opterećenjem utiskuje u metal, beton i drvo. Tvrdoća materijala određena je dubinom utiskivanja ili promjerom otiska.

Elastičnost - svojstvo materijala da mijenja oblik pod opterećenjem i vraća ga nakon uklanjanja opterećenja. Vraćanje u izvorni oblik može biti potpuno ili djelomično. Ako je obnova oblika nepotpuna, tada materijal ima tzv. zaostale deformacije. Granicom elastičnosti smatra se naprezanje pri kojem zaostale deformacije prvi put dosegnu one navedene u tehničkim uvjetima za ovaj materijal količinama.

krhkost - svojstvo materijala da se pod mehaničkim opterećenjem uruši bez zamjetne plastične deformacije. Krhki materijali uključuju lijevano željezo, beton, ciglu. Lako se uništavaju udarcima i ne podnose velika lokalna naprezanja (u njima nastaju pukotine) pa se ne koriste za građevinske strukture izložena silama zatezanja i savijanja.

Svojstva materijala opasna od požara.

Zapaljivo - sposobnost materijala da gori ili ne gori pod utjecajem vatre. Na temelju zapaljivosti materijali se dijele na nezapaljive (nezapaljive), slabo zapaljive (teško gorljive) i zapaljive (zapaljive). Nezapaljivi materijali uključuju materijale koji se ne zapale, tinjaju ili pougljenjuju kada su izloženi vatri ili visoka temperatura. Ako se pod utjecajem vatre ili visoke temperature materijali ili konstrukcije zapale, tinjaju ili pougljenjuju i nastave gorjeti ili tinjati samo u prisutnosti izvora paljenja, a nakon njegovog uklanjanja proces gorenja ili tinjanja prestane, razvrstavaju se kao niski -zapaljive.Zapaljive tvari pod utjecajem vatre ili visoke temperature zapale se i nastavljaju gorjeti ili tinjati nakon uklanjanja izvora paljenja.

Sav građevinski materijal anorganskog porijekla klasificirani kao nezapaljivi, a organski - klasificirani kao zapaljivi.

2.2 Pojam toplinske vodljivosti i toplinske izolacije.

Prijenos ili izmjena toplinezove se prijenos unutarnje energije s jednog tijela na drugo kao rezultat toplinskog kontakta (kontakta) bez obavljanja rada

Toplinska vodljivost- jedna od vrsta prijenosa topline (energija toplinskog kretanja mikročestica) s više zagrijanih dijelova tijela na manje zagrijane, što dovodi do izjednačavanja tjelesne temperature.

Kroz ovu vrstu izmjene topline, toplina se prenosi kroz zid kuće na zimsko vrijeme. Budući da je temperatura unutar kuće viša nego izvan nje, najintenzivnije toplinsko oscilatorno gibanje izvode čestice koje tvore unutarnju površinu zida. Sudarajući se s česticama susjednog hladnijeg sloja, one im predaju dio energije, zbog čega kretanje čestica u tom sloju, iako ostaje oscilatorno, postaje intenzivnije. Dakle, od sloja do sloja raste intenzitet vibracija čestica, a time i njihova unutarnja energija. Dakle, kod toplinske vodljivosti prijenos energije u tijelu nastaje kao rezultat izravnog prijenosa energije s čestica (molekula, atoma, elektrona) s većom energijom na čestice s manjom energijom.

Uz pomoć toplinske vodljivosti toplina se može prenositi u čvrstim, tekućim i plinovitim tijelima. Metali imaju najveću toplinsku vodljivost. To se objašnjava činjenicom da su nositelji unutarnje energije ovdje, osim molekula, slobodni elektroni. Drvo, staklo, životinje i biljnog tkiva; Tekućine imaju još nižu toplinsku vodljivost

(uz iznimku tekući metali, na primjer živa): i plinovi. Dakle, zrak provodi toplinu tisućama puta lošije od željeza.Vrlo je važno poznavati toplinsku vodljivost materijala koji se koriste u izradi tzv. ovojnica zgrade

(tj. vanjski zidovi, gornji katovi, podovi u donjem katu) i posebno toplinski izolacijski materijali namijenjeni zadržavanju topline u prostorijama i instalacijama grijanja.

Regulacija prijenosa topline jedan je od glavnih zadataka građevinske opreme. U hladnoj sezoni prostorija gubi toplinu zbog toplinske vodljivosti zidova i propuštanja zraka kroz njih, ostavljajući zajedno s grijanim zrakom kroz ventilacijski kanali i pukotine. Kako bi se osigurala temperatura u stambenim i proizvodni prostori odgovaralo normalnim uvjetima ljudskog života i djelovanja, potrebno je te gubitke smanjiti. U tu svrhu, zidovi kuća izrađeni su od materijala niske toplinske vodljivosti - prirodnih (drvo, trska, razne vrste treseta, plovućca, pluta) ili umjetnih (opeka, beton, polistirenska pjena itd.). Svojstva toplinske izolacije ovih materijala su različita.

Sada su raširene okvirne zgrade, čija izgradnja zahtijeva mnogo manje materijala nego za druge vrste zgrada. Osnova okvirne zgrade je metalni ili armiranobetonski okvir, koji u zgradi igra istu ulogu koju kostur obavlja u tijelu životinja: apsorbira opterećenje. Na okviru su ojačani zidovi od toplinski izolacijskih poroznih materijala. Pore ​​takvih materijala ispunjene su zrakom, pa imaju relativno malu težinu i slabo provode toplinu, jer je toplinska vodljivost zraka vrlo niska, a konvekcija zraka u poroznim materijalima je nemoguća.

Pri proizvodnji toplinsko-izolacijskih materijala u pripremljenu masu uvode se mjehurići zraka. Da biste to učinili, istucite ga ili dodajte posebnu pjenu ili tvari koje, kada uđu u kemijsku reakciju s pripremljenom smjesom, oslobađaju mjehuriće plina. Neki porozni termoizolacijski građevinski materijali se proizvode od strane toplinski. Na primjer, u proizvodnji pjenastog stakla, stakleni prah se miješa s malom količinom zdrobljenog vapnenca, ulijeva u metalne kalupe i zagrijava. Na temperaturi od 550-600 °C, stakleni prah se topi, stvarajući čvrstu masu. Kad temperatura dosegne 750-780 °C počinje razgradnja vapnenca iz kojeg se oslobađaju plinovi. Napuhati rastaljenu masu, daju joj poroznost. Nakon stvrdnjavanja nastaje materijal koji zadržava sva svojstva. obično staklo: nezapaljivost, otpornost na vlagu i kiseline, itd. U isto vrijeme, ovaj materijal ima nove izvanredne kvalitete: izdržljiv je, lako se obrađuje - pili, blanja, ne puca kada se u njega zabijaju čavli. Korištenje toplinsko-izolacijskih materijala u industrijskoj i civilnoj gradnji ne samo da smanjuje troškove, već i povećava korisnu površinu prostorija, povećava njihovu otpornost na požar i zvučnu izolaciju.

2.3 Prijenos topline u građevinarstvu.

Krov, zidovi i prozori nazivaju se vanjskom ovojnicom zgrade zbog činjenice da štite dom od raznih vrsta atmosferskih utjecaja. niske temperature, sunčevo zračenje, vlaga, vjetar. Stvaranjem temperaturne razlike između unutarnje i vanjske površine ograde, u materijalu ograde stvara se toplinski tok koji je usmjeren prema smanjenju temperature. U to vrijeme ograda pruža veći ili manji otpor R 0 protok topline. Konstrukcije s većom toplinskom otpornošću pružaju bolju toplinsku zaštitu. Toplinska izolacijska svojstva zida ovisit će o njegovoj debljini i koeficijentu toplinske vodljivosti materijala od kojeg je izgrađen. Ako se zid sastoji od više slojeva (na primjer, cigla-izolacija-opeka), njegova toplinska otpornost ovisit će o debljini i toplinskoj vodljivosti materijala svakog sloja. Svojstva toplinske izolacije zatvorenih konstrukcija uvelike ovise o sadržaju vlage u materijalu. Gotovo svi građevinski materijali sadrže sitne pore koje se pune zrakom kada se osuše. S povećanjem vlažnosti, pore se pune vlagom, čiji je koeficijent toplinske vodljivosti 20 puta veći u usporedbi sa zrakom, što dovodi do naglog smanjenja toplinskih izolacijskih svojstava i materijala i konstrukcija. S tim u vezi, tijekom projektiranja i građenja bit će potrebno poduzeti mjere koje će spriječiti vlaženje objekata oborinama, podzemnim vodama i vlagom koja nastaje kao posljedica kondenzacije vodene pare. Tijekom rada kuća, zbog utjecaja unutarnjeg i vanjskog okruženja na ogradne konstrukcije, materijali nisu u potpuno suhom stanju, već se malo razlikuju visoka vlažnost zraka. To neizbježno dovodi do povećanja toplinske vodljivosti materijala, kao i smanjenja njihove toplinske izolacijske sposobnosti. Zato je pri ocjeni karakteristika toplinske zaštite konstrukcija važno koristiti stvarnu vrijednost koeficijenta toplinske vodljivosti u radnim uvjetima, a ne u suhom stanju. Sadržaj vlage u toplom unutarnjem zraku veći je od onog u hladnom vanjskom zraku, a kao rezultat toga, difuzija vodene pare kroz debljinu ograde uvijek proizlazi iz topla soba u hladnom. Ako s vanjske strane ograde postavite gusti materijal koji ne dopušta dobro prolazak vodene pare, tada će se dio vlage, koji ne može pobjeći, početi nakupljati u debljini strukture. A ako postoji materijal u blizini vanjske površine koji ne ometa difuziju vodene pare, tada će se sva vlaga ukloniti iz ograde sasvim slobodno.

Čak iu fazi projektiranja kuće, potrebno je uzeti u obzir činjenicu da jednoslojni zidovi debljine 400-650 mm izrađeni od opeke, malih blokova celularnog betona (ili ekspandiranog glinenog betona) ili keramičkog kamenja pružaju relativno nisku razina toplinske zaštite (oko 3 puta manje od potrebne). Povišen karakteristike toplinske izolacije Troslojne ograde zadovoljavaju moderne zahtjeve. Sastoje se od unutarnjih i vanjskih zidova od opeke ili blokova, između kojih se nalazi sloj toplinsko-izolacijskog materijala. Spojeni vanjski i unutarnji zidovi fleksibilne veze u obliku armaturnih šipki ili okvira položenih u vodoravne spojeve zida, daju čvrstoću konstrukciji, a unutarnji (izolacijski) sloj osigurava potrebne toplinsko-zaštitne parametre. Debljina izolacijskog sloja odabire se ovisno o klimatskim uvjetima i vrsti izolacije. Zbog heterogenosti strukture troslojnog zida i upotrebe materijala s različitim toplinskim zaštitnim i karakteristike parne barijere Kondenzacija se može stvoriti u debljini strukture. Prisutnost potonjeg značajno smanjuje toplinska izolacijska svojstva ograde. Zbog toga je kod izgradnje troslojnih zidova potrebno osigurati njihovu zaštitu od vlage. Nedavno su usvojeni novi propisi o očuvanju topline. Upravo zbog toga toplinska izolacija stambenih zgrada danas postaje jedan od najvažnijih problema u graditeljstvu. Problem toplinske izolacije posebno je akutan u izgradnji vikendica i seoskih kuća, jer ako se pravilno izvede, može smanjiti troškove grijanja za 3 ili čak 4 puta.

Na slici je prikazan primjer raspodjele gubitaka topline kroz razne konstruktivni elementi kuće površine 120 m2 2

2.4 Klasifikacija toplinsko-izolacijskih materijala.

Svi materijali za toplinsku izolaciju podijeljeni su u nekoliko velikih skupina:

• mineralna vuna;
• staklena vuna i stakloplastika;
• polimeri punjeni plinom - pjenaste plastike: poliuretan i poliuretanska pjena, polistiren i polistirenska pjena, polietilen, fenolna pjena, poliester;
• toplinska izolacija od prirodnih materijala i njihovih prerađevina: pluta, papira, tresetnih blokova itd.;
• toplinska izolacija na bazi sintetičke gume;
• toplinska izolacija od otpada proizvodnje silicija;
• toplinsko izolacijske ploče i strukture;
• modificirani beton: polistirol beton, ćelijasti beton (pjenasti beton).

Naravno, najbolje je graditi od materijala koji imaju dovoljno visoka svojstva toplinske izolacije.

Pa ipak, mnogo češće se javlja problem toplinske izolacije za vikendicu od opeke koja je tek u izgradnji ili kuću koja je davno izgrađena. Naravno, od najvećeg su interesa visokoučinkoviti toplinsko-izolacijski materijali. Oni obično uključuju materijale sa srednje gustoće unutar 200 kg/m 3 i K toplina manje od 0,06 WDm"K). Takvi materijali brzo se isplate unutar 5-10 godina rada, omogućujući vam uštedu na troškovima energije.

Izolacijski materijali proizvode se u obliku rola te mekih, polutvrdih i tvrdih mreža i ploča različitih gustoća i dimenzija.

Posljednjih godina sve su popularnije one “kamene”, točnije – bazaltna vuna. Ova vrsta vate je vatrootporan, ekološki prihvatljiv materijal, karakteriziran visokim vodoodbojnim svojstvima, ali istovremeno i paropropusnim. Bazaltni materijali su znatno bolji od tradicionalne staklene vune u svojim svojstvima toplinske izolacije, ali su, nažalost, skuplji od potonjeg. Ovi materijali spadaju u skupinu vatrostalnih materijala. Proizvodi za toplinsku izolaciju od polimera ili papira izgaraju u požaru za 5 minuta. Izolacijski materijali izrađeni od staklene vune na temperaturi od 650 °C, koja se postiže za samo 7 minuta tijekom normalnog unutarnjeg požara, tope se i sinteruju u staklena posuda. Što se tiče mineralna vuna na bazaltnoj osnovi - čak i na temperaturi od 1000 ° C ne topi se i ne gubi svoj izvorni oblik.

Svi izolacijski materijali sigurni su za proizvodnju i uporabu uz pridržavanje preporučene tehnologije rada.

Bazaltni izolacijski materijali također su dostupni u različitim veličinama i vrstama (role, tvrde i meke, prostirke i ploče) za njihovu učinkovitiju i učinkovita primjena. Njihov koeficijent toplinske vodljivosti, ovisno o gustoći, kreće se od 0,034 do 0,042 W/(m*K). Nedavno se pojavio na ruskom tržištu bazaltna toplinska izolacija koristi se za izolaciju krovova, podova i zidova, punjenje pregrada, uređenje potkrovlja, proizvedeno u obliku ploča, profilnih proizvoda i, naravno, role.

Polimeri punjeni plinom jedni su od naj učinkovite vrste toplinska izolacija. Najčešći i široko korišteni od njih je polistirenska pjena (ekspandirani polistiren). Niska otpornost na toplinu i zapaljivost pjenaste plastike nisu prepreka pri uporabi u slojevitim konstrukcijama u kombinaciji s opekom ili betonom. Ekspandirani polistiren se proizvodi ili metodom bez prešanja.

2.5 Toplinsko izolacijska svojstva materijala.

Glavni pokazatelj svojstava toplinske izolacije materijala je koeficijent toplinske vodljivosti. Ovaj pokazatelj uvelike ovisi o sadržaju vlage u njemu, čiji svaki postotak smanjuje koeficijent za 4%. Osim toga, zimi, prisutan u ploče od polistirenske pjene vlaga, smrzavajući se i pretvarajući se u led, s vremenom razdvaja materijal na pojedinačne granule, a to naglo smanjuje trajnost bespresne pjene. Neprešana pjena tradicionalno se proizvodi u Rusiji.

Ekstrudirana polistirenska pjena nema te nedostatke. Posjeduju vrlo nisku apsorpciju vode (manje od 0,3%) zbog strukture zatvorenih ćelija i visoke mehaničke čvrstoće, ploče izrađene od ekstrudirana polistirenska pjena može se koristiti za vanjsku toplinsku izolaciju, za toplinsku izolaciju podzemnih dijelova zgrada, temelja, podruma, zidova, gdje je upotreba većine drugih izolacijskih materijala jednostavno nemoguća zbog kapilarnog izdizanja podzemnih voda.

Toplinskoizolacijski materijali s nižim koeficijentom toplinske vodljivosti

0,06 W/(m-K) isplati se u prosjeku za 5-7 godina rada zbog uštede energije.

Donja tablica prikazuje koeficijente toplinske vodljivosti građevinskih materijala.

Vrsta izolacije	Koeficijent toplinske vodljivosti,
Puna cigla
Vlaknasti cement	0,55
Pjenasti beton bez autoklava	0,45
Suhi pijesak
Tvrdo drvo	0,25
Toplinski izolacijski celularni beton	0,12
Bitumenski asfalt
Keramika	0,07
Izolacija od pluta	0,047
Ecowool (papir)	0,046
"Penoizol" (pjenasta plastika)	0,04
Bazaltna vuna.	0,039
Staklena vuna	0.038
Pjenasti polietilen	0,035
Low-E pjenasta izolacija	0,027
Ekspandirani polistiren	0,027

Ovi materijali su impregnirani tvarima za smanjenje upijanja vlage, usporivačima vatre kako bi materijal bio nezapaljiv i antisepticima. Imaju prilično dobra toplinska izolacijska svojstva (K t pog =0,078 W/(m-K) i može se koristiti za izolaciju vanjskih i unutarnji zidovi, stropovi. Materijali su dostupni u obliku ploča ili ecowool.

3. Praktični dio.

Materijali i metode istraživanja.

Ispitivanja su provedena na sobnoj temperaturi

Studije su provedene pomoću elektroničkog termometra. Oprema: električni štednjak. tronožac, kombinirani digitalni uređaj sa temperaturnim senzorom i proučavani materijali. Promatrali smo promjenu temperature kroz vrijeme i to bilježili u tablicu, a zatim napravili grafikone.

U ovom radu proučavaju se svojstva toplinske vodljivosti nekoliko materijala.drvo, cigla, porobeton, a ispitivali su i zapaljivost izolacijskih materijala tehnoNIKOL , polistirenska pjena i građevinska pjena.Strmina dobivenih krivulja karakterizira toplinsku vodljivost materijala kao omjer promjene temperature i vremena tijekom kojeg se ta promjena dogodila.

27,6

23,7

21,6

24,3

Analizirajući dobivene grafove rasta temperature izračunali smo

toplinska vodljivost materijala kao omjer promjene temperature i vremena tijekom kojeg se ta promjena dogodila

	Materijal	Toplinska vodljivost Eksperimentalno 0 C/s	Toplinska vodljivost Tablični W/(m*K)
	Cigla	0,079	0,56
	Gazirani beton	0,062	0,45
	Drvo	0,055	0.25

Analiza grafikona i rezultati mjerenja pokazali su kakve jedinstvene toplinsko-izolacijske sposobnosti imaju moderni materijali.

4. Otpornost materijala na vatru

Za konstrukciju moderne kućečovjek koristi raznih materijala: cigla, porobeton, drvo i proizvodi od drveta - iverice (ploče od iverice), ploče od vlaknatice (ploče vlaknatice), šperploča itd.

Za završnu obradu, završnu obradu i oblaganje koriste se materijali, uključujući polistirenske pločice, PVC i ploče od iverice, tapete, filmove, keramička pločica, staklena vlakna, polimerni materijali, proizvodi od sintetike i plastike itd. Materijali za dekoraciju stvaraju dodatnu prijetnju životu i zdravlju ljudi izazivanjem dima, ispuštanjem otrovnih produkata izgaranja i pridonose brzom širenju plamena.

eksperimentalni dio

Ovdje smo testirali zapaljivostdrvo impregnirano antisepticima za gašenje požara, TechnoNIKOL izolacija, polistirenska pjena i građevinska pjena.

Zaključak: Građevinska pjena se vrlo lako zapali i proizvodi zagušljiv plin i crni dim.

Izolacija TechnoNIKOL vrlo se slabo pali, moglo bi se reći da uopće ne gori.

Drvo impregnirano antisepticima mnogo je manje zapaljivo.

Polistirenska pjena dobro gori i emitira veliku količinu čađe.

5. Zaključak i zaključci:

Rezultati dobiveni tijekom istraživanja pokazuju kakve jedinstvene termoizolacijske sposobnosti imaju suvremeni materijali te navode na zaključak o potrebi informiranja, pa čak i promicanja suvremenih građevinskih materijala među stanovništvom. Štoviše, visokokvalitetni toplinski izolacijski materijali prilično su zastupljeni na suvremenom građevinskom tržištu. Ovi izolacijski materijali su ekološki prihvatljivi i otporni na vatru.

Takvi materijali su skuplji i stoga se ne koriste široko u građevinarstvu. U našem gradu ovi se materijali već koriste u gradnji novih zgrada, kao i za izolaciju postojećih zgrada. Štoviše, ovi se materijali koriste i na velikim gradilišta, te u izgradnji privatnih kuća.

Nakon istraživanja došli smo do zaključka da je naša kuća daleko od sigurne, jer brzo može doći do požara, jer su mnoge tvari i predmeti vrlo zapaljivi, a pratit će ga jak dim i visoka koncentracija otrovnih tvari.

U svojim domovima nemojte koristiti materijale s oznakom “G2”, “G3” i “T4”. To znači da su vrlo zapaljivi i vrlo otrovni.

Zapamtiti! Sintetički materijali ispuštaju vrlo otrovan dim prilikom spaljivanja.

Držite svoj dom čistim i urednim. Čistoća i red trebaju biti vaš moto.

Jednostavna pravila pomoći će vam da vaš dom bude ugodan i, što je najvažnije, siguran!

1. Književnost
1. Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. Prijenos topline. – M.:

Energoizdat, 1981. –416 str.

1. Filippov L.P. Proučavanje toplinske vodljivosti građevinskih materijala. – M.: Izdavačka kuća Moskovskog državnog sveučilišta, 2000. –240 s.
2. Osipova V.A. Eksperimentalno istraživanje procesa prijenosa topline. – M.: Energija, 2001. –318s.
3. Internet resursi.

~ ~

Ministarstvo obrazovanja Republike Mordovije

Odjel za obrazovanje uprave gradskog okruga Saransk

Općinski obrazovna ustanova

"Srednja škola br. 13"

Istraživački rad

sekcija za fiziku

“Proučavanje toplinske vodljivosti raznih vrsta tekstilnih materijala”

Lipasov Mihail Pavlovič

Znanstveni savjetnik: Učiteljica fizike

Palaeva Nina Pavlovna

Saransk 2015

Sadržaj

Uvod.

Klima Mordovije je umjereno kontinentalna, koju karakteriziraju hladne mrazne zime i umjereno topla ljeta.

U osnovi, područje republike je pod utjecajem zračnih masa umjerenih širina, nošenih prevladavajućim zapadnim zračnim strujama. Vrijeme često određuju tople zračne mase koje dolaze s južnim ciklonama s Crnog, Sredozemnog i Kaspijskog mora. Relativno često, Republika je pod utjecajem suhih kontinentalnih zračnih masa koje donose s jugoistoka. Hladne zračne mase nadiru iz Skandinavije i Barentsovog mora.

Prosječna godišnja temperatura zraka je +4,1…+4,4 °C. Najhladniji mjesec je siječanj: srednja mjesečna temperatura zraka kreće se od –11,1 do –11,6 °C. Apsolutni minimum bio je –42…–47 °C. Najtopliji mjesec je srpanj. Njegova prosječna temperatura je +18,7…+19,1 °C. Apsolutni maksimum dosegao je +37…+39 °S, 2010. godine – +39…+41 °S, na MP MSU – +42 °S.

Početak, kraj i trajanje godišnjih doba su uvjetni. Određeni su na temelju datuma stabilnog prijelaza srednje dnevne temperature kroz 0 i +15 °C.

Godina se dijeli na dva razdoblja: toplo i hladno. Toplo razdoblje u godini uspostavlja se od trenutka kada prosječna dnevna temperatura prijeđe 0 °C do pozitivne vrijednosti. Počinje 31. ožujka - 2. travnja, završava 4. - 6. studenog, a traje 217-221 dana. Hladno razdoblje u godini počinje od trenutka stabilnog prijelaza srednje dnevne temperature zraka preko 0 °C na negativne vrijednosti. Traje oko 5 mjeseci (144–148 dana).

Zimi prevladava oblačno vrijeme s blagim mrazom (–10…–15 °C), ali u vrlo hladnim zimama postoje razdoblja s jakim mrazom. U nekim godinama, s toplim i nestabilnim zimama, opažaju se odmrzavanja s intenzitetom do +4...+7 °C. Broj dana odmrzavanja u mjesecu kreće se od 3-4 do 7-8. Na neželjene događaje zimsko razdoblje uključuju jake vjetrove i snježne oluje, stvaranje leda i inja, magle. Prosječan broj dana s maglom hladno razdoblje godine kreće se od 15 do 25, prosječno im je trajanje 72–118 sati.

Proljeće počinje krajem ožujka - početkom travnja. Najava mu je dolazak grapa, čvorci i ševe stižu početkom travnja. Trešnja cvjeta sredinom svibnja, a jorgovan krajem mjeseca. Proljeće završava prijelazom prosječne dnevne temperature zraka preko +15 °C (27.-29. svibnja), trajanje proljeća je 57-58 dana. Neželjeni događaji u proljetno razdoblje su povratci hladnog vremena i mrazeva, suše i vrućih vjetrova. Potonji se slave svake godine. Znakovi suhog vjetra su relativna vlažnost zraka manje od 30% pri temperaturi zraka iznad +25 ° C i vjetru od najmanje 5 m/s.

Razdoblje s prosječnom dnevnom temperaturom zraka od +15 °C i više smatra se ljetom, njegovo trajanje je 91-96 dana, a završava 28.-31. Nepovoljni događaji ljeti su jaki pljuskovi, tuča, grmljavinska nevremena, nevremena, suša i vrući vjetrovi. Obilne kiše nagrizaju gornji plodni sloj tla, odnose vrijedan zemljišni materijal u usjeke i rijeke te uzrokuju polijeganje vegetacije. Svaki mjesec prosječni broj dana s obilnom kišom (više od 10 mm) je 1-2, sa suhim vjetrovima umjerenog intenziteta - 3-8.

Jesen počinje 29. kolovoza – 1. rujna i završava u prvih deset dana studenog. Njegovo trajanje je 65-69 dana. Početkom rujna počinje opadanje lišća za topolu, a do sredine rujna za brezu i javor. Vremenski režim u jesen je nestabilan, oborine su često mješovite. Nepovoljne jesenske pojave: rani mraz na površini tla iu zraku, magla, poledica.

Poglavlje ja .Pregled rada

1. Obrazloženje raditi :

U kolegiju fizike 8. razreda posebno me je zainteresirao dio “Toplinske pojave”. Kao rezultat ovog rada, želio sam produbiti i učvrstiti svoje postojeće znanje u ovom dijelu fizike.

Odabrao sam ovu temu jer sam želio detaljnije razumjeti ovaj fizički proces.

2. Relevantnost raditi :

3. Svrha ovog rada: V

Ciljevi posla:

4. Metode istraživanja: proučavanje literature na temu “Toplinska vodljivost”, izbor tkanina za istraživanje, sustav pokusa, usporedba vrijednosti, izrada tablica i grafikona.

5. Oprema:

Mjerni cilindri (menzure) 3 kom;

Eksperimentalni materijal (uzorci tkiva);

Termometri 3 kom;

Gledati;

Metar.

6.Teorijska obrazloženja.

Toplinska vodljivost je prijenos topline strukturnim česticama tvari (molekulama, atomima, elektronima) tijekom njihova toplinskog gibanja.Toplinska vodljivost -jedna od vrsta prijenosa topline s jače zagrijanih dijelova tijela na manje zagrijane, što dovodi do izjednačavanja temperature. Kod toplinske vodljivosti prijenos energije u tijelu nastaje kao rezultat izravnog prijenosa energije od čestica (molekula, atoma, elektrona) s većom energijom na čestice s manjom energijom.Takva izmjena topline može se dogoditi u bilo kojem tijelu s nejednolikom raspodjelom temperature, ali će mehanizam prijenosa topline ovisiti o agregatnom stanju tvari. Fenomen toplinske vodljivosti sastoji se u tome što se kinetička energija atoma i molekula, koja određuje temperaturu tijela, prenosi na drugo tijelo kada međusobno djeluju ili se prenosi s jače zagrijanih područja tijela na manje zagrijana područja.

Ponekad se toplinska vodljivost naziva i kvantitativna procjena sposobnosti određene tvari da provodi toplinu.

Povijesno se smatralo da prijenos uključuje protok kalorija iz jednog tijela u drugo. Međutim, kasniji eksperimenti, posebice zagrijavanje topovskih cijevi tijekom bušenja, opovrgli su stvarnost postojanja kalorija kao samostalne vrste materije. Sukladno tome, trenutno se vjeruje da je fenomen toplinske vodljivosti posljedica želje da se zauzme stanje bliže termodinamičkoj ravnoteži, što se izražava u izjednačavanju temperature.

Koeficijent toplinske vodljivosti je količina topline koja u jedinici vremena prolazi kroz 1 m3 materijala kada je temperaturna razlika na njegovim suprotnim površinama jednaka 1 stupnju.

Što je niži koeficijent toplinske vodljivosti, to su toplinska izolacijska svojstva materijala bolja.

Postoje toplinski izolacijski i toplinski vodljivi materijali.

7. Karakteristike proučavanih vrsta tkanina.

Tkanine s različitim namjenama imaju različite fizička svojstva i karakteristike: čvrstoća, otpornost na gnječenje, otpornost na habanje (na razne predmete, na ljudsko tijelo), skupljanje, žilavost, prozračnost, paropropusnost, vodootpornost, otpornost na toplinu. Vrlo važna svojstva tkanine za kućanstvo imaju toplinsku vodljivost, tj. sposobnost tkanine da prenosi toplinu. Tkanine namijenjene zaštiti od hladnoće moraju imati minimalnu toplinsku vodljivost. Na primjer, visoka otpornost na toplinu i vodu važna je za tehničke tkanine koje se koriste za izradu vatrogasne odjeće.

Osnova svih materijala i tkanina su vlakna. Vlakna se međusobno razlikuju po kemijskom sastavu, strukturi i svojstvima. Postojeća klasifikacija tekstilnih vlakana temelji se na dvije glavne karakteristike - načinu njihove proizvodnje (podrijetlu) i kemijskom sastavu, budući da određuju glavne fizikalne, mehaničke i Kemijska svojstva ne samo sama vlakna, već i proizvodi od njih.

Toplinska svojstvanajvažnija su higijenska svojstva proizvoda za zimsko razdoblje. Ova svojstva ovise o toplinskoj vodljivosti vlakana koja tvore tkaninu, o gustoći, debljini i vrsti završne obrade tkanine. Lan se smatra "najhladnijim" vlaknom jer ima visoku toplinsku vodljivost, dok je "najtoplija" vuna. Debele, guste tkanine od brušene vune imaju najveća svojstva zaštite od topline. Na svojstva toplinske zaštite odjeće značajno utječe broj slojeva materijala u odjeći. Kako se broj slojeva materijala povećava, ukupni toplinski otpor raste. Koriste se razne vrste izolacije: prirodne isintetički.

Razmotrimo četiri vrste tkanina, čije ćemo uzorke proučavati.

Tkanine za odijela - od prirodna vlakna- vuna.

Vuna je dlaka ovaca, koza, deva i drugih životinja. Većina vune (94-96%) za poduzeća tekstilne industrije dobiva se iz uzgoja ovaca.

Posebna značajka vune je njezina sposobnost filcanja, što se objašnjava prisutnošću ljuskastog sloja na površini, značajnom naboranošću i mekoćom vlakana. Zahvaljujući ovom svojstvu, od vune se proizvode prilično guste tkanine, tkanine, draperije, filc, kao i proizvodi od filca i filca. Vuna ima nisku toplinsku vodljivost, što je čini nezamjenjivom za izradu tkanina za kapute, odijela i haljine te zimskog pletiva.

Prirodni izolacijski materijali

Wat I n - poluvunena izolacija,pletena tkanina s jednostranim ili dvostranim flisom. Vata je dostupna u pamučnoj, vunenoj i poluvunenoj izvedbi i zamjenjuje vatu pri šivanju tople odjeće.

Sredinom i krajem prošlog stoljeća korišten je u sovjetskoj odjevnoj industriji za šivanje radne odjeće, ali i kao izolacija za zimske kapute.

Vatelin se razlikuje po sastavu (pamuk, vuna), debljini tkanine i načinu pričvršćivanja matrica.



Udarci su ovih dana sve manje popularni.

Nedostaci: velika težina i relativno visoka svojstva zadržavanja vlage.

Sintetička izolacija

Sintepon - jedan je od najčešćih sintetičkih izolacijskih materijala. Lagan, voluminozan, elastičan, u kojem se smjesa (uključujući sekundarni umjetni i prirodni tekstilni otpad) drži na okupu iglom, ljepilom (emulzija) ili toplinskom metodom.



Umjetna zimnica se u posljednje vrijeme najčešće izrađuje od recikliranih poliesterskih sirovina (reciklirani PET), otopljenog plastičnog otpada (PET boce, vrećice, jednokratno posuđe i sl.). To značajno smanjuje trošak proizvoda, ali kritično smanjuje kvalitetu i performanse.

Sintepon- netkani materijal dobiven od sintetičkih vlakana. Puno je lakši od vate, elastičan, ne gubi oblik i ne pada. Sintepon nije higroskopan, pa se ne mokri i lako se suši. Osim toga, oslobađa se bijela a kod pranja izoliranih predmeta ne blijedi i ne ostavlja mrlje na vanjskoj tkanini. Nakon pranja proizvod zadržava svoj oblik i ne gubi volumen.

Prednosti sintetičke zimnice su lakoća, dobra svojstva zaštite od topline i mala težina, kao i relativna bezopasnost za ljude. Sintetička zimnica koristi se za sve vrste izolirane odjeće, uključujući dječju, kao i za proizvodnju , prekrivači, te torbe i ostali proizvodi.Lagana, topla, voluminozna, jeftina - u jednom je trenutku takva izolacija bila na vrhuncu popularnosti.

Međutim, kako je vrijeme pokazalo, sintetička zimnica ima niz nedostataka: povećana propusnost vlage, nepropusnost zraka, brza deformacija i krhkost materijala - sve je to dovelo do činjenice da se sintetička zimnica koristi kao izolacija za proizvodnju jeftinijih demi -sezonska i zimska odjeća.

Hollowfiber (šuplja vlakna) - netkani materijal punjen sintetičkim vlaknima u obliku spirala, kuglica, opruga i sl. Upravo ta struktura čini predmet toplim jer se između vlakana zadržava dosta zraka.



S pravom se smatra izolacijom 21. stoljeća. Lagan, topao, otporan na vlagu i oblik, hipoalergen - izvrstan je materijal za proizvodnju izvrsne izolacije za zimsku odjeću.

Sorte - polifiber, termofiber, fiberskin, fibertek itd.

Poglavlje II . Eksperimentalni istraživački rad

Napredak rada:

Tijekom ovog istraživanja provedeno je šest eksperimenata s različitim vrstama tkanina. Svi uzorci imaju iste dimenzije: duljinu, širinu i površinu (slika 1). Područje uzoraka podudara se s površinom mjernog cilindra (tablica br. 1)



fotografija 1

Tablica br. 1

Ogrnuti

Vunena tkanina za odijelo 1

Vunena tkanina za odijelo 2

Holofiber

Sintepon (tanak)

Sintepon (debeo)

Udaranje

Debljina

0,4 cm

0,1 cm

0,1 cm

2 cm

1 cm

2 cm

0,5 cm

Širina

12 cm

12 cm

12 cm

12 cm

12 cm

12 cm

12 cm

Duljina

13 cm

13 cm

13 cm

13 cm

13 cm

13 cm

13 cm

Kvadrat

156 cm 2

156 cm 2

156 cm 2

156 cm 2

156 cm 2

156 cm 2

156 cm 2

2.1 Usporedba toplinske vodljivosti raznih tekstilnih materijala.

Oprema: Graduirani cilindri s Topla voda, eksperimentalni materijali, živini toplomjeri - 3 komada, elektronski termometar, kalibar.

Za izvođenje eksperimenta omotali smo mjerne cilindre s uzorcima tkiva i pričvrstili ih iglama.

Par zamotanih cilindara i jedan neomotani odabrani za eksperiment napunjeni su toplom vodom iste temperature. U pravilnim intervalima (5 minuta) mjerena je temperatura vode u svakoj posudi (slika 2), očitanja su bilježena u tablicu i crtani su grafikoni za usporedbu.







fotografija 2

2.1.1. Eksperiment br. 1.

Za prvi pokus odabrali smo dvije vrste vunene tkanine.

Vrste proučavanih tkanina:

Prvi uzorak je tanka kostimska tkanina koja se koristi za šivanje sakoa, hlača i suknji.

Drugi uzorak je deblja vunena tkanina (drap) koja se koristi za šivanje kaputa i jakni.

Tkanine imaju različite debljine.

Sobna temperatura (soba fizike 20ºS)

Rezultati istraživanja bit će uneseni u tablicu

75

9:35

9:40

9:45

9:50

Za usporedbu, napravimo grafikone

Usporedbom temperature vode u tri čaše i iscrtavanjem grafikona, vidjeli smo da prvi uzorak ne zadržava dobro toplinu, stoga ima dobru toplinsku vodljivost. Toplinska vodljivost drugog uzorka (gusta vunena tkanina) je lošija, jer bolje zadržava toplinu.

2.1.2. Eksperiment br. 2

U drugom eksperimentu ispitivali smo izolacijske materijale. Sintetička zimnica sada se često koristi kao izolacija odjeće.Gusta sintetička zimnica dobro zadržava toplinu.

Duljina-13 cm

Širina-12cm

Debljina-2cm

Površina: 156 cm

74

10:05

10:10

10:15

10:20

Izgradimo grafikon

2.1.3. Pokus br. 3

Drugi uzorak je crna vatena - prirodni pamučni materijal, pletena tkanina s jednostranim četkanjem.

Rezultate ćemo staviti u tablicu

74

11:05

11:10

11:15

11:20

Izgradimo grafikon

Kao rezultat eksperimenta, pokazalo se da je toplinska vodljivost poliestera za podstavu lošija od one od vate.

2.1.4. Pokus br. 4

Za proučavanje toplinske vodljivosti izolacije odabrali smo prvi uzorak -siva vata (pamuk). Drugi uzorak je crna vuna (vuna).

Parametri objekata koji se proučavaju

Siva vata

Udarajući crno

Debljina

0,6 cm

0,5 cm

Širina

12 cm

12 cm

Duljina

13 cm

13 cm

Kvadrat

156 cm 2

156 cm 2

41

13:50

39,5

38,5

13:55

14:00

36,5

14:05

35,3

34,5

14:10

33,1

Izgradimo grafikon



Toplinska vodljivost vatelina je gotovo ista, ali moramo uzeti u obzir da je siva vučnica deblja.

2.1.5. Pokus br. 5

Proučavali smo toplinsku vodljivost poliestera podstava različitih debljina.

Parametri objekata koji se proučavaju

Tanka podstava od poliestera

Debela podstava od poliestera

Debljina

1 cm

2 cm

Širina

12 cm

12 cm

Duljina

13 cm

13 cm

Kvadrat

156 cm 2

156 cm 2

32

14:31

31,9

31,7

14:36

30,5

14:41

29,7

29,3

14:46

29,5

28,7

Izgradimo grafikon



Grafikon pokazuje da je toplinska vodljivost debelog podstavljenog poliestera mnogo manja od one tankog podstavljenog poliestera..

2.1.6. Pokus br. 6

Za istraživanje smo odabrali prvi uzorak - debeli podstavljeni poliester (sintetički materijal, lagan, voluminozan, elastičan, netkani materijal)

Drugi uzorak- Xolofiber(netkani materijal punjen sintetičkim vlaknima u obliku spirala, kuglica, opruga).

Rezultate ćemo staviti u tablicu

74

15:05

15:10

15:15

15:20

Izgradimo grafikon

Kao rezultat eksperimenta, pokazalo se da je toplinska vodljivost holofibera gora od toplinske vodljivosti poliestera.

Stoga smo se uvjerili da je u uvjetima školskog laboratorija za fiziku moguće provesti usporednu analizu tekstilnih materijala.

2.2 Izračun koeficijenta toplinske izolacije vate, podstavljenog poliestera i hollafibera.

Prema formuli: izračunava se koeficijent toplinske vodljivosti, gdje

P je ukupna snaga toplinskog gubitka, S je površina poprečnog presjeka paralelopipeda, ΔT je temperaturna razlika između lica, h je duljina paralelopipeda, odnosno udaljenost između lica.

Koeficijent toplinske vodljivosti mjeri se u W/(m K).

Po analogiji s koeficijentom toplinske vodljivosti izračunali smokoeficijent toplinske izolacije. U našem eksperimentu

P=Q1 – Q2/t, snaga koju zadržava materijal. Gdje je: Q1 količina topline koju daje voda u graduiranom cilindru bez "odjeće" tijekom vremena t;

Q2 je količina topline koju daje voda u graduiranom cilindru s "odjećom" tijekom vremena t;

S je površina uzorka tkiva;

h - udaljenost između lica.

2.2.1. Proračun koeficijenta toplinske izolacije crne vate.

S=88 cm; h=0,5 cm;ΔT=22,2°S-21,2°S=1°S

Q2=4200*0,12*(38,5-37) =756(J),

c = (Q1-Q2)*h/t*SΔT

c=(1008 -756)*0,005/(300*0,0088*1)=1,26/2,64=0,48(W/m*K)

2.2.2. Proračun koeficijenta toplinske izolacije svjetlosne vate.

S=88 cm2; h=0,6 cm;ΔT=24,3°S-22,5°S=1,8°C

Q1=cmΔt=4200*0,12*(38-36) =1008(J)

Q2=4200*0,12*(39,5-38) =756(J)

c= (Q1-Q2)*h/t*SΔT

c= (1008 -756)*0,006/ (300*0,0088*1,8) =1,512/4,752=0,32 (W/m*K)

Zaključak:koeficijent toplinske izolacije crne vate 0,48 (W/m*K)

0,32 (W/m*K)

2.2.3. Proračun koeficijenta toplinske izolacije tankog poliestera.

S=156 cm2; h=0,4 cm; ΔT=23,8°S-22,5°S=1,3°C

Q2=4200*0,12*(29,3-28,7) =307,2(J)

c=(Q1-Q2)*h/t*SΔT

c=(512-307,2)*0,004/(300*0,0273*1,3)=0,82/10,647=0,077(W/m*K)

2.2.4. Proračun koeficijenta toplinske izolacije debelog poliestera.

S=156 cm2; h=1,3 cm; ΔT=23,2°S-22°S=1,2°C

Q1=cmΔt=4200*0,12*(28-27) =512(J)

Q2=4200*0,12*(29,7-29,5) =102,4(J)

c=(Q1-Q2)*h/t*SΔT

c=(512-102,4)*0,013/(300*0,0273*1,2)=5,32/9,83=0,54(W/m*K)

koeficijent toplinske izolacije od tankog poliestera 0,077 (W/m*K)

koeficijent toplinske izolacije svjetlosne vate 0,54 (W/m*K)

2.2.5. Izračun koeficijenta toplinske izolacije hollafibera.

S=156 cm2; h=2 cm; ΔT=23,8°S-22,5°S=1,3°C

Q1=cmΔt=4200*0,12*(55-52) =1512(J)

Q2=4200*0,12*(61-60) =504 (J)

c=(Q1-Q2)*h/t*SΔT

c=(1512-504)*0,02/(300*0,0156*1,3)=0,82/840=0,024(W/m*K)

Dakle, u uvjetima školski laboratorij moguće je provesti usporednu analizu toplinske vodljivosti različitih tekstilnih materijala i eksperimentalno odrediti koeficijent toplinske izolacije.

Moderna tekstilna industrija sve više koristi sintetička vlakna. U tu svrhu, kao iu mnoge grane moderne proizvodnje, nanotehnologije dolaze iu tekstilnu industriju.

Nanomaterijali mogu sadržavati nanočestice, nanovlakna i druge dodatke. Primjerice, tvrtka Nano-Tex uspješno proizvodi tkanine obogaćene nanotehnologijom. Jedna od ovih tkanina daje apsolutvodootporan: zbog promjene molekularne strukture vlakana, kapljice vode potpuno se otkotrljaju s tkanine, koja ujedno "diše". U ožujku 2004. AspenAerogels je započeo proizvodnju izoliranih uložaka za cipele od novog nanomaterijala. Novi izolator zadržava toplinu bolje od svih postojećih modernih materijala. U usporedbi s njima, njegova toplinska svojstva pri istoj debljini uzorka poboljšana su od 3 do 20 puta. Nije iznenađujuće da s takvim pokazateljima proizvodi izrađeni od novog toplinskog izolatora imaju minimalnu potrošnju materijala.

Nanopremazi dopuštajuintegracija mikro i nanoelektronike u tekstil, kao i MEMS, značajno proširuje mogućnosti svakodnevne odjeće, koja se može koristiti kao sredstvo komunikacije, pa čak i osobno računalo. A proizvodnja tekstila s ugrađenim senzorima omogućit će praćenje stanja ljudskog tijela. To će svakako otvoriti nove mogućnosti u medicinskoj praksi, sportu i održavanju života u ekstremnim uvjetima.

Za zaštitu ljudi od hipotermije, trenutno razvijentermo donje rublje. Termo rublje je specijalno donje rublje, čvrsto prianja uz tijelo posebnog kroja. Jedna od glavnih prednosti je što se praktički ne rasteže. Nema bočnih šavova ili samo nekoliko ravnih šavova eliminira opasnost od habanja.Termo rublje koje štedi toplinu. Drugim riječima, grijaće termo rublje namijenjeno je niskim i srednjim razinama tjelesna aktivnost na hladnim, hladnim ili vrlo niskim temperaturama vanjsko okruženje. Preporuča se za korištenje u svim vremenskim uvjetima, ako je potrebno zadržati toplinu, tj. kada se trebate zagrijati, ovisno o individualnoj toleranciji ljudskog tijela.

Termo rublje koje upija vlagu (funkcionalno).. Ovo termo rublje ima mogućnost skidanja višak vlage(znoj) s površine kože. U pravilu je ova vrsta termo donjeg rublja izrađena od 100% sintetike. Korištenje posebnih vrsta sintetike poboljšava svojstva uklanjanja vlage termo donjeg rublja. Nema smisla nabrajati sve vrste sintetike koje imaju takva svojstva. Navedimo samo najpoznatije od njih: Coolmax, QuickDry, ThermoliteBase, Polypropylene, Viloft i mnogi, mnogi drugi.

Termo donje rublje koje štedi toplinu + upija vlagu (hibrid).Termo donje rublje koje kombinira dva gore navedena svojstva, tj. i zagrijavanje i propuštanje vlage.

Funkcionalno termo rublje koje upija vlagu



Termo rublje koje štedi toplinu



Hibridno termo donje rublje



Termalno donje rublje nosi se s mnogim vrstama funkcija- zagrijte, uklonite vlagu ili oboje odjednom. Termo donje rublje omogućuje prakticiranje omiljenih aktivnih sportova na različite načine klimatskim uvjetima bez stvaranja osjećaja nelagode, a također štedi vašu toplinsku energiju.

Toplinska vodljivost tekstilnih materijala igra važnu ulogu važna uloga u odjeći čovjeka, a pogotovo u našem podneblju. Stoga želimo dati neke preporuke za odabir odjeće:

1) uvijek se odijevajte prikladno vremenu.

2) koristite princip slojevitosti: “tri tanke majice su bolje od jedne debele.”

3) davanje prednosti odjeći od prirodnih vlakana, zapamtite da znanost ne stoji mirno i umjetna vlakna nisu inferiorna, a ponekad i nadmašuju prirodna vlakna u svojim kvalitetama toplinske vodljivosti.

Poglavlje III Zaključak i zaključci

Ispitali smo samo nekoliko vrsta tkanina, prirodnih i sintetičkih. Moderna industrija sve češće koristi tkanine od sintetičkih vlakana. Ove tkanine imaju i prednosti i nedostatke. Prednost takvih tkanina je njihova slaba toplinska vodljivost, stoga dobro zadržavaju našu toplinu.Sintetička zimnica ima prosječna svojstva toplinske izolacije. Gornja odjeća s podstavljenim poliesterom prikladna je samo za vrlo blage zime. Za oštru klimu sintetička zimnica je neprihvatljiva. Ali holofiber ima izvrsnu toplinsku izolaciju (blizu prirodnog paperja) i dobro je prilagođen za hladno vrijeme. Pouzdano zadržavajući toplinu, omogućuje koži da diše. Sintepon je manje prozračan.

Zaključak:

holofiber,holofiber,

Praktični značaj

Popis književnost

Galakhova E. N.Klima Mordovijei pridružena područja necrnozemske regije u vremenu (na temelju materijala istraživanja u Mordovijskoj Autonomnoj Sovjetskoj Socijalističkoj Republici): autorov sažetak. dis. ...kandidat.../

Velik Sovjetska enciklopedija, svezak 43. strana 473 .-M.: TSB. 1954. godine

Smorodinski A.Ya. Temperatura. Biblioteka "Quantum". Izdanje 12-M.: “Znanost”, glavna redakcija fizičke i matematičke literature, 1981. - 159 str.

Enciklopedija za djecu "AVANTA". Fizika.t.16.ch.2.-M.: “Avanta + “, 2002. - 432 str.


Sažeci

Proučavanje toplinske vodljivosti raznih vrsta tekstilnih materijala"

Općinska obrazovna ustanova "Srednja škola br. 13", Saransk

Sekcija: fizika

Voditelj: N.P. Palaeva, učiteljica fizike.

Živimo u umjereno kontinentalnoj klimi koju karakteriziraju hladne mrazne zime i umjereno topla ljeta.

Krajem 2009. rasplamsala se rasprava o Zemlji. Bilo je mnogo znanstvenih činjenica s obzirom na to da je klima na Zemlji sve toplija, a za to je kriva naša civilizacija. Bilo je i mišljenja da je teorija o “globalnom zatopljenju” pogrešna. I priroda je odlučila reći svoje u zimskim mrazevima. Puno evropske zemlje bile su prekrivene snijegom, a stanovnici tih zemalja hitno su napunili svoje ormare toplom odjećom.

U uvjetima gdje vladaju različite temperature javlja se problem odgovarajuće odjeće koja, ako ne grije, onda dobro zadržava toplinu. Odjeća bi trebala imati nisku toplinsku vodljivost. I tako smo odlučili proučiti toplinsku vodljivost nekih vrsta tkanina.

Svrha ovog rada : istraživati ​​toplinsku vodljivost tekstilnih materijalaVu školskoj učionici fizike.

Ciljevi posla: studija teorijska osnova pojam toplinske vodljivosti; eksperimentalno proučavati toplinsku vodljivost tekstilnih materijala; eksperimentalno odrediti koeficijent toplinske izolacije tekstilnih materijala,usporediti eksperimentalne i tablične vrijednosti toplinske vodljivosti materijala, donijeti zaključak.

Glavni pokazatelj svojstava toplinske izolacije materijala je koeficijent toplinske vodljivosti.

Relevantnost rada:

• Mogućnost dobivanja novih termoizolacijskih materijala boljih svojstava.

Toplinska izolacija ima jednu od najvažnijih uloga u rješavanju zdravstvenih problema.

U umjerenim klimatskim područjima problem je odgovarajuća odjeća koja mora dobro zadržavati toplinu, a za to mora imati nisku toplinsku vodljivost.

Korištenje raznih vrsta izolacije pri šivanju odjeće može smanjiti rast bolesti u slučaju termoregulacije tijela.

Takvo istraživanje omogućuje nam da radikalno produbimo naše razumijevanje toplinske vodljivosti tekstilnih materijala i saznamo koji je materijal najučinkovitiji.

Predmet proučavanja: Tijekom ovog istraživanja provedeni su eksperimenti s različitim vrstama tkanina i izolacijskih materijala.Na temelju rezultata rada, glzaključke . Proučavajući literaturu o temi istraživanja i uspoređujući eksperimentalno dobivene rezultate s tabličnim vrijednostima, omogućuje nam prosudbu male pogreške mjerenja.Tako smo se uvjerili da je u uvjetima školske učionice fizike moguće provesti usporednu analizu toplinske vodljivosti tkanina koje se koriste za izradu naše odjeće.U procesu izvođenja eksperimenata proučavao sam toplinsku vodljivost dvije vrste tkanina za odijela (fine i drape) i izolacijuholofiber,podstava od poliestera i vatelin. Kao rezultat pokusa, bio sam uvjeren da ima najnižu toplinsku vodljivostholofiber,Najveću toplinsku vodljivost ima padding polyester, zatim vatelin, drape i tanka konfetna vunena tkanina. Odnosno, vanjska odjeća izrađena od drapa i izolirana hollafiberom i poliesterom za podstavu dobro će zadržati našu toplinu i stoga nas zaštititi od zimske hladnoće.

Rezultati dobiveni tijekom istraživanja pokazuju kakve jedinstvene termoizolacijske sposobnosti imaju suvremeni tekstilni materijali te navode na zaključak o potrebi informiranja, pa čak i promicanja novih tekstilnih materijala među stanovništvom. Moderna tekstilna industrija sve više koristi sintetička vlakna. U tu svrhu, kao iu mnoge grane moderne proizvodnje, nanotehnologije dolaze iu tekstilnu industriju.

Tekstil na bazi nanomaterijala stječe jedinstvenu vodootpornost, otpornost na prljavštinu, toplinsku vodljivost, sposobnost provođenja struje i druga svojstva.

Praktični značaj

Toplinska vodljivost tkanina igra važnu ulogu u ljudskoj odjeći, a time iu njegovom životu. Osoba se uvijek treba odijevati prikladno vremenu kako bi održala svoje fizičko zdravlje.

Cilj

Svladavanje i učvršćivanje teorijskog gradiva u dijelu Prijenos topline Toplinska vodljivost, svladavanje metode eksperimentalnog određivanja koeficijenta toplinske vodljivosti; stjecanje vještina mjerenja, analiza dobivenih rezultata.

Eksperimentalno odredite koeficijent toplinske vodljivosti materijala za toplinsku izolaciju.

Zapišite tabličnu vrijednost koeficijenta toplinske vodljivosti materijala koji se proučava.

Izračunajte pogrešku eksperimentalno nađene vrijednosti koeficijenta toplinske vodljivosti u odnosu na tabelarnu.

Izvedite zaključak o djelu.

METODIČKE UPUTE

Prilikom izvođenja tehničkih proračuna potrebno je imati vrijednosti koeficijenata toplinske vodljivosti različitih materijala.

Koeficijent toplinske vodljivosti karakterizira sposobnost materijala da provodi toplinu. Brojčana vrijednost l čvrstih materijala, osobito toplinskih izolatora, obično se određuje eksperimentalno.

Fizikalno značenje koeficijenta toplinske vodljivosti određuje se iz Fourierove jednadžbe napisane za specifični toplinski tok

g = –l grad t . (1)

Postoji nekoliko metoda za eksperimentalno određivanje vrijednosti l, temeljenih na teoriji stacionarnih ili nestacionarnih toplinskih uvjeta.

Diferencijalna jednadžba toplinskog toka Q, W, sa stacionarnom toplinskom vodljivošću može se napisati u obliku

Q = – lF grad t . (2)

Ako uzmemo u obzir cilindar tankih stijenki, kada je l/d > 8, temperaturni gradijent temperaturnog polja u cilindričnom koordinatnom sustavu bit će zapisan kao

grad t = dt/dr,

i jednadžba (2) ovog slučaja

gdje su d 1, d 2 unutarnji i donji promjer cilindra, redom, m;

l je duljina cilindra, m;

(t 2 - t 1) = Dt - temperaturna razlika između temperatura na unutarnjoj i vanjskoj površini cilindra, 0 C;

l je koeficijent toplinske vodljivosti materijala od kojeg je izrađen cilindar, W/(m 0 C);

grad t - temperaturni gradijent normalno na površinu izmjene topline, 0 C/m.

Ako se jednadžba (3) riješi s obzirom na koeficijent toplinske vodljivosti l, W/(m 0 C), tada ćemo imati

l = Q ln(d 2 /d 1) / (2plDt). (4)

Jednadžba (4) može poslužiti za eksperimentalno određivanje vrijednosti koeficijenta toplinske vodljivosti materijala od kojeg je izrađen cilindar.

Prilikom provođenja eksperimenta potrebno je odrediti veličinu protoka topline Q, W i vrijednosti (t 2 - t 1) = Dt 0 C, nakon početka stacionarnog toplinskog režima.

EKSPERIMENTALNA POSTAVKA

Eksperimentalna postavka (slika) sastoji se od cilindra 1, u čijoj se unutarnjoj šupljini nalazi električni grijač 2, čija se snaga regulira autotransformatorom (prekidačem) 3 i određuje se očitanjima ampermetra 4 i voltmetra. 5. Temperatura unutarnje i vanjske površine cilindra mjeri se pomoću termoparova Chromel-Copel 7 spojenih na mikroprocesorski mjerač temperature 6. Na temelju razlike između ovih temperatura u stacionarnom toplinskom načinu rada, koeficijent toplinske vodljivosti materijala ispod utvrđuje se studija iz koje je cilindar izrađen.



Crtanje . Shema eksperimentalnog uređaja za određivanje koeficijenta toplinske vodljivosti materijala cilindra.

EKSPERIMENTALNA PROCEDURA

Uključite opremu okretanjem gumba na ploči u položaj 1.

Okretanjem gumba autotransformatora (preklopnog prekidača) namjestite snagu grijača koju odredi učitelj.

Dok promatrate očitanja mjerača temperature, pričekajte da se uspostavi stacionarni toplinski režim.

Rezultate mjerenja prikazati u tablici:

Stol

Broj iskustva

gdje U, I - napon i struja u grijaču;

t 2, t 1 - temperatura unutarnje i vanjske površine cilindra.

OBRADA EKSPERIMENTALNIH PODATAKA

Izračunajte koeficijent toplinske vodljivosti materijala koji se proučava, l, W/(m 0 C)

l eq = Q ln (d 2 /d 1) / (2plDt),

gdje je Q = UI – snaga grijača, W;

d 1 = 0,041 m, d 2 = 0,0565 m – unutarnji i vanjski promjer cilindra;

l = 0,55 m – duljina cilindra.

Zapišite tabličnu vrijednost l, W/(m 0 C).

3. Odredite pogrešku l eq u odnosu na referentnu vrijednost l, %.

D = (l eq – l)100/l.

PITANJA ZA SAMOSTALNU PRIPREMU

Stacionarni i nestacionarni toplinski režimi.

Temperaturno polje, stacionarno i nestacionarno, stacionarno polje trodimenzionalno, dvodimenzionalno i jednodimenzionalno.

Gradijent temperature.

Fizička suština procesa provođenja topline.

Fourierova jednadžba, njena analiza.

Koeficijent toplinske vodljivosti, faktori koji utječu na vrijednost koeficijenta toplinske vodljivosti.

Navedite brojčane vrijednosti koeficijenta toplinske vodljivosti za neke materijale.

Koji se materijali smatraju toplinskom izolacijom?

Zapišite veličinu temperaturnog gradijenta za jednodimenzionalno temperaturno polje u kartezijskom i cilindričnom koordinatnom sustavu.

Zapišite formule za određivanje toplinskog toka Q, W ravnih i cilindričnih jednoslojnih i višeslojnih stijenki.

Zapišite formule za određivanje specifičnih toplinskih tokova g 1, W/m 2, g 2, W/m za ravne i cilindrične jednoslojne i višeslojne stijenke.

BIBLIOGRAFSKI POPIS

Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Osnove prijenosa topline - M.: Energija, 1977.

Baskakov A.P. i dr. Inženjerstvo topline - M.: Energoizdat, 1991.

Nashchokin V.B. Tehnička termodinamika i prijenos topline - M.: Viša škola, 1980.

Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. Prijenos topline - M.: Energija, 1981.

POSAO br.8

ODREĐIVANJE STUPNJA CRNICE ČVRSTE TVARE

Cilj

Svladavanje i učvršćivanje teoretskog gradiva u dijelu na temelju teorije prijenosa topline “Prijenos topline zračenjem”, kao i svladavanje metode eksperimentalnog određivanja emisivnosti i emisivnosti čvrstog tijela.

1. Eksperimentalno odredite emisivnost i stupanj emisivnosti čvrstog tijela.

2. Odredite pogrešku dobivene vrijednosti emisivnosti u odnosu na referentnu vrijednost (u postocima).

3. Izvedite zaključak o djelu.

METODIČKE UPUTE

Sva tijela kontinuirano emitiraju i apsorbiraju toplinsku energiju. Nositelj toplinske energije zračenja su elektromagnetske vibracije valne duljine od 0,8 do 800 mikrona. Proces izmjene topline zračenjem odvija se između tijela koja imaju različite temperature i odvojena su plinovitim medijem.

Toplinski tok zračenja od tijela, udarajući u drugo tijelo, djelomično se apsorbira, djelomično reflektira, a djelomično prolazi kroz tijelo. Dio energije zračenja koju tijelo apsorbira pretvara se natrag u toplinsku energiju. Taj dio energije koji se reflektira pada na druga (okolna) tijela i ona ga apsorbiraju. Ista stvar se događa s onim dijelom energije koji prolazi kroz tijelo. Dakle, nakon niza apsorpcija, energija koju tijelo emitira potpuno se raspoređuje između okolnih tijela. Posljedično, svako tijelo ne samo da neprekidno emitira, već i kontinuirano apsorbira energiju zračenja.

Za određivanje toka zračenja koje emitira tijelo, (W), koristi se formula

, (1)

gdje je C emisivnost sivog tijela, W/(m 2 K 4),

C = C o  ;

Co - emisivnost crnog tijela, W/(m 2 K 4),

 - stupanj crnila ispitnog tijela;

F je površina epruvete, m2;

T 1 - apsolutna temperatura površine epruvete, K;

T in - apsolutna temperatura zraka u prostoriji, K.

Iz formule (1) određuje se vrijednost emisivnosti ispitnog tijela, W/(m 2 K 4),

. (2)

Kada se razmatra prijenos topline zračenjem, neke od veličina uključenih u formule za izračun određuju se eksperimentalno; primjerice stupanj crnila tijela. Da biste eksperimentalno odredili brojčanu vrijednost stupnja crnila tijela, možete koristiti eksperimentalni postav.

EKSPERIMENTALNA POSTAVKA

Eksperimentalni postav (slika) sastoji se od probnog 1 i referentnog 2 tijela, izrađenih u obliku cijevi duljine l instaliran okomito. Vanjski promjeri cijevi su isti: d = 0,025 m.

Dakle, ispitno (sivo) i referentno (crno) tijelo imaju istu veličinu plohe izmjene topline F. Referentna cijev je premazana crnim lakom poznatog stupnja crnila ( fl = 0,97). Unutar cijevi ugrađeni su električni grijači 3 koji osiguravaju ravnomjerno oslobađanje topline duž duljine cijevi. Grijači se napajaju mrežom izmjenične struje, njihova snaga regulirana je laboratorijskim autotransformatorima 4 i mjerena vatmetrima 5. Toplinski tok koji stvara električni grijač i prolazi kroz stijenku cijevi u okolni zrak određen je snagom električne struje. grijač. Sprječavanje curenja topline u okolni zrak na krajevima cijevi postiže se ugradnjom toplinski izolacijskih čepova.

Temperatura na površini cijevi mjeri se Chromel-Copel termoparovima 6 i mikroprocesorskim mjeračem temperature 7.

Temperatura zraka u laboratoriju određuje se termometrom postavljenim izvan instalacije. Pretpostavlja se da je temperatura tijela u prostoriji (osim tijela 1 i 2) jednaka temperaturi zraka u njoj.

Toplinski tok s površine cijevi prema zraku, određen eksperimentalno, zbroj je konvektivnog i radijacijskog toplinskog toka (W)

Q = Q k + Q l, (3)

Q l = Q - Q c. (4)

Vrijednost Q k može se izračunati pomoću formula za konvektivni prijenos topline, ali je prikladnije isključiti ovu vrijednost iz razmatranja korištenjem referentnog tijela s poznatim stupnjem emisivnosti. Za ovu eksperimentalnu postavu fl 0,97.



Crtanje. Dijagram eksperimentalnog postavljanja

Zračenje referentnog tijela odredit ćemo formulom

. (5)

Ako su oblik, veličina i temperatura ispitnog i referentnog tijela isti, mogu se izjednačiti konvektivne komponente, tj.

,

Q l = Q –
+
. = (Q –
) +F[( /100) 4 – (T u /100) 4 ] . (6)

Zamjenom (6) u (2) dobivamo formulu za izračun

. (7)