I.4.2 Conducția termică

👀 Experiment: Ce este conducția termică?
🔥 Atenție! Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!

Materiale necesare:
Sârmă metalică, spirtieră, chibrit, lumânare, piuneze.

Descrierea experimentului:

• Aprinde o lumânare şi înclinând-o puţin, acoperă cu bobiţe de ceară, din loc în loc jumătate din bagheta metalică și cât timp ceara nu s-a solidificat (întărit) pune câte o piuneză pe fiecare bobiță de ceară.
• Prinde bagheta metalică prin intermediul unui clește şi ţine în flacăra spirtierei capătul sârmei care nu este ceruit.
• Observă ordinea în care se topesc bobiţele de ceară.

  Bobiţele de ceară se topesc începând de la mijlocul baghetei până la capătul neîncălzit.

Concluzia experimentului:
Prin bagheta de metal căldura trece foarte repede de la capătul încălzit la cel neîncălzit.

Conducția termică (termoconductibilitatea) reprezintă propagarea căldurii prin metale, din aproape în aproape, de la capătul încălzit spre cel neîncălzit, fără deplasare de substanţă.

👀 Experiment: Conductoare şi izolatoare termice
🔥 Atenție! Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!
🔥 Atenție! Când lucrezi cu apă caldă să nu te arzi!

Materiale necesare:
O cană cu apă fierbinte, corpuri din diferite materiale (linguriţă metalică, lingură de lemn, lingură de plastic etc.).

Descrierea experimentului:

• Pune într-o cană lingurile din materiale diferite.
• Toarnă în cană apă fiartă.
• După câteva minute apreciază prin pipăire starea de încălzire a cozii fiecărei linguri.

  Dintre toate corpurile numai bagheta metalică s-a încălzit considerabil.

Concluzia experimentului:
Corpurile solide conduc mai mult sau mai puţin căldura.

Dintre solide numai metalele sunt bune conductoare de căldură, numindu-se termoconductoare sau conductoare termice.

Celelalte solide (de exemplu: sticla, plasticul, cauciucul, lemnul, ebonita, porțelanul etc.) sunt corpuri rău conductoare de căldură (termoconductibilitate redusă) numindu-se termoizolatoare sau izolatoare termice.

🔐 Aplicații în viaţa de zi cu zi

Pentru încălzirea apei sau a altor produse se folosesc cazane din cupru sau fontă, deoarece acestea sunt termoconductoare. În schimb mânerul fierului de călcat, al oalelor, al ușiței de la sobă se confecționează din ebonită sau porțelan, deoarece acestea sunt termoizolatoare. Tot aşa se explică de ce atunci când atingem diferite obiecte din cameră, avem impresia că unele obiecte sunt mai reci decât altele. Obiectele metalice par mai reci decât acelea din materiale rău conductoare de căldură, cu toate că, fiind în aceeaşi cameră au aceeaşi temperatură. De fapt obiectele metalice permit răspândirea unei părţi din căldura mâinii noastre prin ele, dându-ne impresia că sunt mai reci.

După ce ne-am convins că dintre solide, numai metalele sunt conductoare, urmează întrebarea: lichidele și gazele sunt conductoare sau izolatoare termice?

👀 Experiment: Apa este izolatoare termică
🔥 Atenție! Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!
🔥 Atenție! Când lucrezi cu apă caldă să nu te arzi!

Materiale necesare:
O eprubetă cu apă, spirtieră, chibrit.

Descrierea experimentului:

• Pune într-o eprubetă apă (cam jumătate din eprubetă).
• La flacăra unei spirtiere încălzește apa din eprubetă, la suprafața apei, ținând eprubeta cu mâna de partea de jos şi îndreptată cu gura în partea opusă a ta.

  După puţin timp apa de la suprafaă începe să fiarbă, în timp ce în partea de jos, apa este rece.

Concluzia experimentului:

• Apa este rău conductoare de căldură.
• Toate lichidele (cu excepția mercurului, care este metal) sunt izolatoare termice.

Încălzirea uniformă a lichidelor şi gazelor are loc prin convecție, cu ajutorul curenților (deplasare de substanţă).

👀 Experiment: Aerul este izolator termic
🔥 Atenție! Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!

Materiale necesare:
Spirtieră, o eprubetă, chibrit.

Descrierea experimentului:

• Ia eprubeta goală (adică plină cu aer) şi introdu la capătul deschis al eprubetei un deget al mâinii.
• Încălzește-o la partea închisă în flacăra spirtierei, agitând-o continuu pentru a nu se sparge.

  Degetul din eprubetă nu simte deloc căldura.

Concluzia experimentului:
Aerul este rău conductor de căldură.
În general toate gazele sunt izolatoare termice, dar mai ales gazele rarefiate.

Încălzirea uniformă a lichidelor şi gazelor are loc prin convecție, cu ajutorul curenților (deplasare de substanţă).

Aplicații în viața de zi cu zi

Fibrele hainelor de lână, blana animalelor, penele păsărilor, zăpada sunt izolatoare termice deoarece conțin aer. Iarna când este ger afară păsările își înfoaie penele pentru a reține cât mai mult aer iar căldura corporală a unei păsări încălzește aerul dintre pene. Cu cât adună mai mult aer, cu atât se încălzește mai bine pasărea.

Geamurile termopane sunt bune pentru a opri transferul de căldură cu exteriorul. Combinația celor doua plăci de sticlă și spațiul cu aer dintre ele pot furniza o izolare termică și fonică foarte bună.

Termosul este un vas care păstrează lichidele (ceai, cafea, lapte etc.) în stare caldă sau rece, aproximativ la fel ca atunci când le introducem în el. Termosul are pereţi dubli, aerul dintre pereţi fiind extrem de rarefiat.