გამტარობა არის სხეულის ან მასალის უნარი სითბოს გადაცემის. ამით ის მოძრაობს მყარ საგანში ან ერთი საგნიდან მეორეზე, რადგან ორივე ერთმანეთთან კონტაქტშია. ეს ერთადერთი გზაა სითბოს გავლის მთელ სხეულში. ჩნდება კითხვა: "როგორ ატარებს ჰაერი და სხვა მასალები სითბოს?" შეიტყვეთ სტატიაში!
თერმული კონდუქტომეტრული
ობიექტში სითბოს გადაცემის უნარს თბოგამტარობა ეწოდება. ეს თვისება აღინიშნება k ასოთი და იზომება W / (m × K). თერმული კონდუქტომეტრული მნიშვნელობები განსხვავდება სხვადასხვა მასალისთვის. ასე რომ, ოქროს, ვერცხლის და სპილენძის აქვს მაღალი თერმული კონდუქტომეტრული. სხვათა შორის, ეს მასალები ელექტროენერგიის კარგი გამტარებიც არიან. როგორ ატარებს ჰაერი სითბოს? პასუხი მოკლეა: ცუდი დირიჟორია. ოქროს, ვერცხლის და სპილენძის მაღალი გამტარობა განპირობებულია იმით, რომ ელექტრონები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან მუხტის გადაცემაზე, ასევე მონაწილეობენ თერმული ენერგიის გადაცემაში.
მაგრამ მასალებს, როგორიცაა მინა და მინერალური ბამბა, აქვთ დაბალი თბოგამტარობა. ეს აიხსნება იმით, რომ მათ აქვთ ძალიან ცოტა „თავისუფალი“ელექტრონი მყარი სხეულში თერმული ენერგიის გადასატანად. ამ ტიპის მასალებს იზოლატორები ეწოდება. სითბოს გადაცემის სიჩქარე (ანუ თერმული ენერგიის გადაადგილების სიჩქარე) პირდაპირ დამოკიდებულია თერმული კონდუქტომეტრზე, ტემპერატურის განსხვავებაზე და კონტაქტის ფართობზე და მასალაზე, რომელსაც სხეული ფლობს. ამავე მიზეზით, არ შეიძლება ითქვას, რომ ჰაერი კარგად ატარებს სითბოს.
თუ მასალა სითბოს კარგი გამტარია, მაშინ ის სწრაფად მოძრაობს სხეულში. ლითონები ფართოდ გამოიყენება სითბოს გადაცემის მიზნებისთვის, რადგან მათ აქვთ თვისებები, რომლებიც იძლევა სითბოს ცირკულირების საშუალებას, ხოლო ერთდროულად გაუძლებს გათბობასთან დაკავშირებულ ექსტრემალურ ტემპერატურას.
ეს არის ელექტრონები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან თერმული ენერგიის გადაცემაზე, ისევე როგორც ელექტრო მუხტზე. ამიტომ, ლითონები სითბოს და ელექტროენერგიის კარგი გამტარებია! სწორედ აქ არის პასუხი კითხვაზე: „რატომ არის ჰაერი სითბოს ცუდი გამტარი?“
თუმცა, არ აურიოთ ელექტრული გამტარობა (რომელიც დაკავშირებულია ელექტრონების მუხტთან), როდესაც გულისხმობთ თბოგამტარობას (რომელიც დაკავშირებულია ელექტრონების ენერგიის გადაცემასთან).
ჩვენ ვამტკიცებთ გამოცდილებით
სცადეთ ლითონის ღეროს ერთი ბოლო დაიჭიროთ ცეცხლზე - რამდენიმე წუთის შემდეგ ის გაცხელდება.
ახლა დაიჭირეთ ხის ჯოხის ბოლო ცეცხლში და ბოლო ისე გაცხელდება, რომ საბოლოოდ ცეცხლს დაიკიდებს. თუმცა ჯოხის დასასრული რისთვისაცმოითმინე, იყავი შედარებით მაგარი.
სითბო არ ვრცელდება სხეულის მთელ მოცულობაში მისი შემადგენლობის გამო: მისი სტრუქტურა ართულებს ელექტრონებს სითბოს გადატანას მასალაში.
ამგვარად, ყოველდღიური გამოცდილება აჩვენებს, რომ ხე არ არის სითბოს კარგი გამტარი. თუ ოდესმე გინახავთ ხის მონაკვეთი მიკროსკოპის ქვეშ, ალბათ შეგიმჩნევიათ ხის სტრუქტურა: ის შედგება ცალკეული უჯრედებისგან, რომლებიც იზოლატორების როლს ასრულებენ, რადგან ისინი ერთმანეთთან არ არიან დაკავშირებული. უჯრედები ნაკადულში ქვებივითაა მიმოფანტული. სითბო გაცილებით ნელა მოძრაობს ასეთ მასალაში, ვიდრე ლითონებში, სადაც ატომები ერთმანეთთან არის შეკრული სამგანზომილებიანი „გისოსით“.
ჰაერი სითბოს ცუდი გამტარია. ყოველდღიური ცხოვრების გამოცდილება გვიჩვენებს: გახსოვდეთ ფანჯრების სტრუქტურა. ისინი ყოველთვის შედგება მინიმუმ ორი ჭიქისგან, რომელთა შორის არის საჰაერო "ბალიშები". ეს ფენა ხელს უწყობს სითბოს შენარჩუნებას ოთახში მისი გამოყოფის გარეშე.
ასე რომ, თუ თერმული ენერგია პირდაპირ გამოიყენება მყარი ობიექტის ერთ ნაწილზე, ობიექტში არსებული ელექტრონები აღგზნდებიან. ეს იწვევს ატომური გისოსების ვიბრაციას, რომელიც მოძრაობს ობიექტში და ამაღლებს ტემპერატურას მათი გავლისას. რაც უფრო მჭიდროა კავშირები მყარ სხეულში, მით უფრო სწრაფია სითბოს გადაცემა.
სითხეები სითბოს ცუდი გამტარებია
თუ ყინულის კუბიკს დააფიქსირებთ წყლის სინჯარის ძირში (ამისთვის უნდა გამოიყენოთ წონა, წინააღმდეგ შემთხვევაში ის ზედაპირზე ამოცურავს.როგორც ყინულს აქვს უფრო დაბალი სიმკვრივე ვიდრე წყალს) და შემდეგ გააცხელეთ წყალი მილის ზედა ნაწილში, ნახავთ, რომ წყალი ადუღდება მილის თავზე და ყინულის კუბიკი დარჩება გაყინული.
ეს განპირობებულია იმით, რომ წყალი სითბოს ცუდი გამტარია. სითბოს უმეტესი ნაწილი გადავა კონვექციური დენით წყლის შიგნით მილის ზედა ნაწილში, მისი მხოლოდ მცირე ნაწილი ჩაიძირება ყინულის კუბამდე.
როგორ ატარებს ჰაერი სითბოს?
ჰაერი არის გაზების ერთობლიობა. მიუხედავად იმისა, რომ ის შესანიშნავია კონვექციისთვის, სითბოს რაოდენობა, რომელსაც შეუძლია გადაიტანოს, მინიმალურია, რადგან მატერიის მცირე მასა ვერ ინახავს დიდ სითბოს - რის გამოც იგი არ ითვლება კარგ გამტარად. ჰაერის საიზოლაციო თვისებებს კაცობრიობა ყოველდღიურ ცხოვრებაში იყენებს. ასე რომ, ისინი გამოიყენება შენობის კედლებში გამაგრილებლების იზოლაციისთვის. თერმოსის მუშაობაც კი ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ ჰაერი კარგად არ ატარებს სითბოს. მაგალითი ნამდვილად ბევრია!
მაშ რა იწვევს ამ ფენომენს? იმის გამო, რომ ჰაერი არ არის მკვრივი, არსებობს გარკვეული რაოდენობის მასა თერმული ენერგიის გადასაცემად გამტარობის გზით. ამიტომ, ეს არის ცუდი გამტარი, მაგრამ შესანიშნავი იზოლატორი. მიუხედავად ამისა, პასუხი კითხვაზე: "აწარმოებს თუ არა ჰაერი სითბოს?" - არც ისე ცალსახა. ასე რომ, გაითვალისწინეთ შემდეგი ფენომენები.
გამოსხივება არის ენერგიის გადაცემა ტალღების ან აღგზნებული ნაწილაკების მეშვეობით. ჰაერი ქმნის თერმული უფსკრული, რომელიც არ აძლევს თერმულ ენერგიას მისი გადალახვის საშუალებას. სითბო უნდა იყოს გამოსხივებული ზედაპირიდანჰაერის ნაწილაკები, მაშინ ის ჰაერიდან მოპირდაპირე ზედაპირზე უნდა იყოს გამოსხივებული. სითბო ძალიან ნელა მოძრაობს სამ მასალას შორის და გადაცემული სითბოს ენერგიის უმეტესი ნაწილი შეიწოვება ჰაერში.
კონვექცია არის სითბოს მოძრაობა სითხეში ან აირში სითბოს შთანთქმის გამო სიმკვრივის შემცირების გამო. ამ შემთხვევაში ჰაერის თვისებები ძალზე სასარგებლო ხდება. ის ასევე მაღლა მოძრაობს იზოლირებული კონტეინერიდან ან სივრციდან სითბოს გადაცემით. ამიტომ, კონვექცია გამოიყენება სითბოს მოსაშორებლად და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ზედაპირის გასაგრილებლად. ჰაერში კონვექციის მეშვეობით სითბოს განაწილება გარკვეულწილად არაეფექტურია, თუმცა იგი გამოიყენება მრავალი გაგრილებისთვის. დიახ, ჰაერი სითბოს ცუდი გამტარია.
საიზოლაციო მაგალითები
იზოლაცია გამოიყენება მრავალი მიზნისთვის. ზოგიერთი მათგანი მოიცავს გამაგრილებელ სასმელებსა და საკვებს, კედლებში ჰაერის უფსკრულის შექმნას და სამზარეულოს ჭურჭელში საჰაერო ჯიბეების შეყვანას. მახასიათებლები, თუ როგორ ატარებს ჰაერი სითბოს, ვრცელდება საიზოლაციო ქაფზეც კი.
დასკვნა
გამტარობა არის სითბოს გავლა მყარ სხეულში. ის განსხვავდება კონვექციის ფენომენისგან იმით, რომ პროცესში მატერიის მოძრაობა არ ხდება. ახლა ჩვენ ვიცით, კარგად ატარებს თუ არა ჰაერი სითბოს და რატომ.
