Transferul de caldura se face printr-un proces numit conductie.
*** EXPERIMENT ***
Materiale necesare:
Cutie cu suporti pentru tije
Tije din diferite materiale
Apa fiarta
Parafina
Plasa de sarma
Tijele, din diferite materiale, se inmoaie in parafina, cu care se vor acoperi, apoi se introduc in suportii cutiei;
Se toarna apa fiarta in cutie;
Dupa cateva minute, se constata ca distantele ( pe tije ) pe care s-a topit parafina difera; in acest fel, se poate realiza o evaluare a conductivitatii termice a materialelor solide.
- 2 -
*** CONCLUZIE ***
Conductia nu este identica la toate substantele
Nu toate substantele solide sunt bune conducatoare de caldura. Metalele sunt bune conducatoare de caldura pentru ca ele, la temperaturi obisnuite, contin electroni nelegati in atom, electroni care se pot deplasa relativ usor, transportand energie dintr-un loc in altul.
Este acelasi fenomen observat de Brown in cazul gazelor si al lichidelor. De data aceasta, putem spune ca avem de a face cu un " gaz de electroni ".
Acesti electroni, in deplasarea lor, vor ajunge in partile mai reci ale metalului, unde isi vor transfera energia electronilor de aici sau retelei atomice.
Desi explicatia este simplista, ea evidentiaza trasatura comuna a acestor fenomene, reprezentata de agitatia termica.
Lichidele, cu exceptia metalelor in stare topita ( mercur ), sunt slabe conducatoare termice.
EMBED Equation.3
Daca EMBED Equation.3 este exprimat in jouli, iar EMBED Equation.3 in secunde, k se exprima in wati.
In cazul in care consideram un conductor termic paralelipipedic, de grosime L si sectiune S, ale carui doua fete opuse sunt mentinute la temperaturile T2 si T1, cu T2 > T1, se poate arata ca viteza de transfer al caldurii, k, este direct proportionala cu diferenta de temperatura ( T2 - T1 ) si cu suprafata S a fetelor si invers proportionala cu grosimea L a materialului. Constanta de proportionalitate KT poarta numele de conductivitate termica.
EMBED Equation.3
Aceasta constanta este o proprietate de material. Cateva valori ale constantei, pentru diferite tipuri de materiale, sunt date in tabelul urmator:
MetalConductivitate termica EMBED Equation.3 GazeConductivitate termica EMBED Equation.3 NemetalConductivitate termica EMBED Equation.3 Cupru
Aur
Fier
Plumb397
314
79,5
34,7Aer
Heliu
Hidrogen
Oxigen0,0234
0,138
0,172
0,0238Azbest
Sticla
Apa
Lemn0,25
0,84
0,6
0,1
- 3 -
*** EXPERIMENT ***
Materiale necesare:
Eprubeta
Cub de gheata
Apa
Bec Bunsen
Plasa de sarma
Intr-o eprubeta cu apa se introduce o bucata de gheata, legata intr-o plasa de sarma, pentru a preveni plutirea acesteia. Se incalzeste la flacara unui arzator parte superioara a eprubetei, pana la fierberea apei. Se constata ca, desi la suprafata apa fierbe, cubul de gheata nu se topeste.
Gazele sunt cu mult mai slab conducatoare termice decat lichidele.
- 4 -
In cazul expermentului cu cubul de gheata s-a evitat plutirea in voie la suprafata a acestuia, prin incalzirea partii inferioare a eprubetei, pentru a inlatura posibilitatea aparitiei altei situatii de transfer al caldurii, si anume convectia.
Convectia este transferul de caldura provocat de deplasarea unei portiuni calde a substantei in interiorul acesteia, avand ca efect formarea unor curenti.
*** EXPERIMENT ***
Evidentierea curentilor de convectie:
Materiale necesare:
Balon de sticla
Apa
Permanganat de potasiu ( cristale )
Bec Bunsen
In balonul de sticla, in care se gaseste apa, se presara permanganat de potasiu.
