Лучшая теплоизоляция: Теплоизоляционные материалы

Лучшая теплоизоляция для утепления дома

На самом деле вопрос более сложный чем кажется на первый взгляд. Дело в том, что дома возведены из разных материалов, эксплуатируются в разных климатических условиях, имеют разные коэффициенты износа. Проще ответить на вопрос, какая теплоизоляция лучше для разных частей дома?

Проблема самостоятельного выбора оптимального по всем параметрам утеплителя упрощается классификацией этой категории материалов на: кровельные, стеновые и фундаментные.

Какие требования предъявляются к кровельной теплоизоляции?

В первую очередь это:

• максимально низкая теплопроводность,
• умеренный вес, не создающий нагрузок на конструкцию дома,
• несложный монтаж и демократичная стоимость.

В группу кровельных утеплителей входят минераловатные материалы плотностью от 37 кг/м3 и экструдированные пенополистирольные панели. Пенополистирол менее востребован из-за низкой паропроницаемости и термостойкости.

Толщина утепления крыши из минеральной ваты варьируется в пределах 150, 200 и более мм. Большой объем утеплителя частично компенсируется размещением между стропилами каркаса крыши и эффективным шумопоглощением, что особенно ценится в мансардных конструкциях.

Утеплители: стеновые, минеральные и пенополистирольные

Монтаж навесного вентилируемого фасада

Ассортимент включает в себя: рулонные и панельные утеплители, которые проявляют свои лучшие свойства при правильном выборе и безукоризненном монтаже. Под сайдинговую облицовку домов дачного типа рекомендованы несложные в установке гибкие минеральные покрытия.

Для утепления кирпичного фасада и бетонного, разработаны несложные технологии «мокрый фасад» и «навесной вентилируемый фасад», которые базируются на применении полужестких минераловатных утеплителей, плотностью от 140 км3. В более совершенном варианте, специалисты советуют использовать возможности утеплителей двойной плотности 45-140 кг/м3.

Многие нуждающиеся в утеплении стен старые дома не обладают достаточным запасом прочности. Упрочение стен и фундамента затратное, поэтому экономически не всегда оправданное. Задача чаще решается применением легкой пенополистирольной изоляции.

Утепление стен экструдированным пенополистиролом имеет существенные ограничения по паропроницаемости и низкой термостойкости. В каждом конкретном случае проблема решается индивидуально, в частности обустройством термостойких просечек или пожаробезопасных облицовочных покрытий.

Целесообразность фундаментной теплоизоляции

Утепление фундамента пенопластом

Утепление фундамента дома затратная и трудоемкая работа. Но она в полной мере компенсируется: продлением его ресурса, комфортностью микроклимата в доме, снижением расходов на отопление, возможностью использовать подвал для обустройства подсобных помещений.

Установку теплоизоляции можно совместить с обновлением наружного гидробарьера. Бюджетные системы наружной фундаментной гидроизоляции имеют максимальный ресурс 12-15 лет.

Примерно такой же срок службы у недорогого и несложного в монтаже влагостойкого пенопласта. Трудоемкость земляных работ определяет необходимость одновременного обновления: гидроизоляции и утеплителя.

Такой тандем позволяет уменьшить на подземных конструкциях температурные перепады, минимизировать образование водного конденсата, создать для фундамента более комфортные условия эксплуатации.

Утепление одного фасада, потолка или потолочного перекрытия – это частичное решение проблемы. Уложенная теплоизоляция должна создать закрытый тепловой контур, позволяющий поддерживать в доме комфортную заданную температуру с оптимальными затратами энергоносителя.

Заказывайте утепление дома у профессиональных мастеров прямо сейчас!

Лучший утеплитель для труб отопления. Обзор наиболее популярных материалов

Для уменьшения потерь тепла при транспортировке теплоносителя к месту назначения выполняют утепление труб отопления. Если эта мера не выполнена, отопительная система может потерять до 25% своей тепловой мощности. При этом теплоизоляционный материал обязан не просто сохранить температуру теплоносителя на уровне заданной, но и предотвратить появление конденсата на защищаемой поверхности трубопровода. Какой же лучший утеплитель для труб отопления? Рассмотрим возможные варианты.

Задачи утеплителя

Особенно важно утепление в тех системах, которые функционируют непостоянно.

Помимо указанных выше, утеплитель обязан успешно выполнять следующие функции:

• Предупреждать замерзание воды в системе в случае застоя;
• Предотвращать образование коррозии и повышать срок службы трубопровода.

Наличие горячей воды в системе отопления еще не означает, что она не может замерзнуть. К этому может быстро привести недостаточная скорость циркуляции теплоносителя. При этом снижение температуры воздуха вызывает процесс кристаллизации жидкости. В связи с этим применение утеплителей в таких системах является жизненно важным.

Особенно важно утепление в тех системах, которые функционируют непостоянно.

Выбор утеплителя

Выбор теплоизоляционного материала должен осуществляться с учетом определенных факторов

Выбор теплоизоляционного материала должен осуществляться с учетом следующих факторов:

• Диаметр используемых труб;
• Условия эксплуатации системы;
• Температура нагрева теплоносителя.

В зависимости от диаметра труб отопления теплоизолятор может представлять собой мягкие маты в рулонах либо жесткие формованные цилиндры и полуцилиндры, которыми предпочитают утеплять трубы маленького диаметра. Жесткие утеплительные материалы, к тому же, благодаря строгой геометрической форме обеспечивают дополнительную защиту от механических повреждений.

Материалов, применяемых в этих целях, множество, рассмотрим самые популярные из них.

Минеральная вата

Является самым демократичным по цене утеплителем. Выпускается в рулонах или в форме плит, для утепления труб наиболее подходит именно рулонный материал. К ее преимуществам относятся:

• Устойчивость к высоким температурам. Значения до 650°С не вызывают  изменений теплотехнических и механических характеристик.
• Огнестойкость;
• Химическая стойкость к растворителям и прочим химически агрессивным веществам.
• Экологичность.

К лучшим видам минеральной ваты относится каменная вата, производимая из расплавов базальтовых горных пород.

Еще одной разновидностью материала является стеклянная вата, получаемая из стеклянного волокна, полученного, в свою очередь, из кварцевого песка. Она не настолько термостойка и не обладает столь высокими прочими эксплуатационными характеристиками.

Пенополистирол

Материалов, применяемых в целях утепления труб отопления, множество

Представляет собой новую разновидность пенопласта, изготавливаемого по улучшенной технологии. Имеет более высокие прочность и эластичность, хорошую теплостойкость и низкую степень влагопоглощения. Обладает хорошей способностью сохранять тепло. Применяется в виде удобных скорлупок для труб, представляет собой две половинки, скрепленные замком, внутренний диаметр которых равен диаметру трубы.

Вспененный полиэтилен

Достаточно востребованный и часто применяемый материал. Он влагоустойчив, устойчив к колебаниям температур, удобен в монтаже и транспортировке. Обладает хорошими тепло- и звукоизоляционными качествами. Легко принимает заданную форму, экологически безопасен. Хорошо совмещается с любыми видами строительных материалов.

Для теплоизоляции труб выпускается в виде чехлов определенного диаметра с разрезом сбоку для надевания.

Пенофол

Представляет собой несколько улучшенную разновидность вспененного полиэтилена, в которой слой этого материала дополнен слоем фольги. Такая двухслойная конструкция более хорошо сохраняет тепло, благодаря комбинации отражающих свойств алюминия и теплоизоляционных качеств вспененного полиэтилена. Он обладает уникальной способностью сохранять тепло на всех возможных путях его распространения. Толщина  пенофола составляет около 14 мм. Это легкий, тонкий, гибкий и удобный в применении материал. Недостатком является частое возникновение коррозии в фольгированном слое.

Пенополиуретан

Пенополиуретан химически и биологически устойчив, не боится ни плесени, ни химически агрессивных сред.

Для утепления отопительных труб данный теплоизоляционный материал может применяться в виде надеваемой на трубы жесткой скорлупы, а может использоваться более прогрессивным методом – методом напыления.

Материал является рекордсменом среди утеплителей по самому низкому среди них значению коэффициента теплопроводности. Его отличают также малое водопоглощение, высокие паро- и звукоизоляционные свойства.

Пенополиуретан химически и биологически устойчив, не боится ни плесени, ни химически агрессивных сред. Обладает высокой прочностью к механическим воздействиям, устойчив к перепадам температур, долговечен.

Нанесение материала методом напыления позволяет получить однородное абсолютно бесшовное покрытие, не обладающее стыками. Такая высокая герметичность в сочетании с уникальными теплотехническими свойствами позволяет наилучшим образом сохранять тепло.

Анализ всех особенностей и эксплуатационных качеств материала позволяет сделать вывод, что это лучший утеплитель для труб отопления на сегодняшний день.

Замечательные свойства пенополиуретана проявляются в полной мере только при правильном нанесении. Специалисты компании «Экотермикс» оказывают услуги по профессиональному напылению материала с соблюдением всех существующих норм и стандартов, в том числе и международных.

 

Что такое лучший изолятор? | Физика Фургон

Категория Выберите категориюО фургоне физикиЭлектричество и магнитыВсе остальноеСвет и звукДвижение вещейНовая и захватывающая физикаСостояния материи и энергииКосмосПод водой и в воздухе

Подкатегория

Поиск

Задайте вопрос

Последний ответ: 24.08.2020

В:

какой изолятор лучше всего подходит для создания термоса???
– supre (возраст 21 год)
NewYork America America

A:

Лучшим изолятором в мире на данный момент, скорее всего, является аэрогель, причем аэрогели кремнезема имеют теплопроводность менее 0,03 Вт/м*К в атмосфере. аэрогеля, препятствующего таянию льда на горячей плите при температуре 80 градусов по Цельсию!

Аэрогель обладает удивительными свойствами, потому что в основном состоит из воздуха. В процессе производства сначала вы создаете гель, затем удаляете всю жидкость таким образом, чтобы стенки геля не разрушились, оставляя множество маленьких воздушных карманов. Эти воздушные карманы затем в основном отключают теплопроводность и конвекцию, делая передачу тепла очень медленной. То, как они удаляют жидкость, действительно классное – просто испарить ее не получится, потому что это приведет к коллапсу геля, поэтому им действительно нужно нагреть жидкость выше критической точки жидкость-газ, чтобы она стала сверхкритической жидкостью. , а затем снова переключиться на газ. Это безумие!

Я думаю, что термос с сердцевиной из аэрогеля – очень хорошая идея. На самом деле, они уже существуют, и вы можете найти некоторые из них в продаже в Интернете!

Matt Z.

Другим материалом, который часто используется в хороших лабораторных термосах, называемых криостатами, является вакуум со слоями суперизоляции. Обертка представляет собой тонкий пластик (майлар), покрытый алюминиевой пленкой. Вакуум означает, что очень мало молекул воздуха, проводящих тепло, а майлар не дает им перемещаться далеко, как аэрогель. Алюминий отражает тепловое излучение, не позволяя ему хорошо переносить тепло. Майк В.

(опубликовано 08.02.2015)

Дополнение №1: термоизоляционные коробки оскорбленный лайнер, чтобы влезть в коробку? – Мне было бы очень интересно. спасибо

– Крис Берч (49 лет)
Дерби (Великобритания)

A:

Я думаю, что аэрогели немного деликатны для таких применений. Пожалуй, наиболее практичным является обычный пенопласт. Обертка из алюминизированного майлара вокруг него помогла бы уменьшить подводимое тепловое излучение.

Mike W.

(опубликовано 12.06.2020)

Дополнение №2: пенопластовые изоляторы

Вопрос:

Привет. Есть много коммерческих изоляторов (пенополиуретанов), которые намного лучше, чем аэрогели. Аэрогели не могут иметь теплопроводность меньше, чем у воздуха, но пенополиуретаны с закрытыми порами (и подобные) могут иметь альтернативные газы в «пузырьках». Я измерил K = 0,020 Вт/м·К в магазине, где был куплен продукт, и я видел заявленное значение 0,018 Вт/м·К. Очевидно, пены не работают при сверхвысоких температурах, но они все же лучше, чем аэрогели и воздух. Измерение такой низкой теплопроводности на самом деле является отличным лабораторным экспериментом, если вам интересно. https://protonsforbreakfast.wordpress.com/2020/08/24/measuring-the-thermal-conductivity-of-insulation/С наилучшими пожеланиямиМайкл де Подеста
– Майкл (60 лет)
Лондон, Англия

A:

Спасибо за эту информацию.

Вы правы в том, что способ изготовления аэрогелей требует открытой структуры, через которую могут диффундировать газы. Обычно это означает, что после воздействия воздуха внутренним газом будет воздух, который проводит больше тепла, чем газы с более высокой молекулярной массой. Однако это решаемая проблема. Можно было распылить другой газ, а затем поверхность аэрогеля можно было покрыть лаком.

Mike W.

(опубликовано 24.08.2020)

Дополнение к этому ответу

Связанные вопросы

• теплоизоляция

9 0077

обратимая теплопередача?

• медленный слив горячей воды

• теплоемкость при постоянном объеме или давлении

• сохранение молока холодным

• предотвращение теплового равновесия

• диффузионное движение в клетках

• горячая и холодная вода

• теплоемкость при постоянном давлении или объеме

• вязко-хрупкий переход

Все еще любопытно?

Вопросы и ответы по Expore в связанных категориях

• Температура и жара

Какой изолятор лучше: воздух, пенополистирол, фольга или хлопок? – Деятельность

Quick Look

Уровень: 4 (3-5)

Необходимое время: 5 часов 15 минут

(20 минут подготовка, 150 минут замораживание, 90 минут плавление, 40 минут оценка)

Расходные материалы Стоимость/группа: 1 доллар США 9000 3

Размер группы: 3

Зависимость от действий: Нет

Тематические области: Физические науки

Ожидаемые характеристики NGSS:

4-PS3-2

5-PS1-3

---

Доля:

TE Информационный бюллетень

Краткое содержание

То, что тепло течет от горячего к холодному, является неизбежной истиной жизни. Люди приложили много усилий, чтобы остановить это естественное физическое поведение, однако все, что они смогли сделать, — это замедлить этот процесс. Студенческие команды исследуют свойства изоляторов в своих попытках удержать чашки с водой от замерзания, а после замерзания — от таяния.

Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

Инженерное подключение

Регулирование температуры важно во многих аспектах техники. Инженеры-упаковщики разрабатывают контейнеры и системы, позволяющие надежно транспортировать товары при определенных температурах. Инженеры-механики следят за тем, чтобы работающие двигатели не перегревались, а инженеры-электрики и компьютерщики проектируют электронику так, чтобы они не перегревались. Инженеры-строители определяют наиболее подходящие изоляционные материалы для климата, в котором находятся их конструкции. Регулирование температуры требует понимания принципов теплопередачи, что актуально практически во всех инженерных дисциплинах.

Цели обучения

После этого задания учащиеся должны уметь:

• Объясните, что означает слово «изолировать» и как оно влияет на сохранение холода или тепла.
• Проведение основных экспериментальных процессов.
• Опишите, чем природные материалы отличаются от искусственных с точки зрения изоляции.

Образовательные стандарты

Каждый урок или занятие TeachEngineering соотносится с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естествознание или математика; внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука

Ожидаемая производительность NGSS
4-ПС3-2. Проведите наблюдения, чтобы доказать, что энергия может передаваться с места на место с помощью звука, света, тепла и электрического тока. (4 класс) Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату
Это занятие сосредоточено на следующих аспектах трехмерного обучения NGSS:
Научная и инженерная практика	Ключевые дисциплинарные идеи	Концепции поперечного сечения
Проводите наблюдения для получения данных, которые служат основой для объяснения явления или проверки проектного решения. Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв!	Энергия может перемещаться с места на место посредством перемещения объектов или посредством звука, света или электрического тока. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! Энергия присутствует всегда, когда есть движущиеся объекты, звук, свет или тепло. Когда объекты сталкиваются, энергия может передаваться от одного объекта к другому, тем самым изменяя их движение. При таких столкновениях часть энергии обычно также передается окружающему воздуху; в результате воздух нагревается и возникает звук. Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв! Свет также переносит энергию с места на место. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! Энергия также может передаваться с места на место с помощью электрических токов, которые затем могут локально использоваться для создания движения, звука, тепла или света. Токи могли быть созданы для начала путем преобразования энергии движения в электрическую энергию. Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв!	Энергия может передаваться различными способами и между объектами. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Ожидаемая производительность NGSS
5-ПС1-3. Проводите наблюдения и измерения для идентификации материалов на основе их свойств. (5 класс) Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату
Это занятие сосредоточено на следующих аспектах трехмерного обучения NGSS:
Научная и инженерная практика	Ключевые дисциплинарные идеи	Концепции поперечного сечения
Проводить наблюдения и измерения для получения данных, которые служат основой для объяснения явления. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!	Для идентификации материалов можно использовать измерения различных свойств. (Граница: на этом уровне обучения масса и вес не различаются, и не предпринимается никаких попыток дать определение невидимым частицам или объяснить механизм испарения и конденсации на атомном уровне.) Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!	Стандартные единицы измерения используются для измерения и описания физических величин, таких как вес, время, температура и объем. Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв!

Общие базовые государственные стандарты — математика

• Рассказывайте и записывайте время с точностью до минуты и измеряйте интервалы времени в минутах. Решите текстовые задачи, включающие сложение и вычитание временных интервалов в минутах, например, представив задачу на диаграмме с числовыми линиями. (Оценка 3) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Нарисуйте график в масштабе и гистограмму в масштабе, чтобы представить набор данных с несколькими категориями. Решайте одно- и двухэтапные задачи «насколько больше» и «на сколько меньше», используя информацию, представленную в масштабированных гистограммах. (Оценка 3) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – технологии

• Выявляйте и собирайте информацию о повседневных проблемах, которые можно решить с помощью технологий, и генерируйте идеи и требования для решения проблемы. (Оценки 3 – 5) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Сравните, сопоставьте и классифицируйте собранную информацию, чтобы выявить закономерности. (Оценки 3 – 5) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Описывать свойства различных материалов. (Оценки 3 – 5) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Оценивайте проекты на основе критериев, ограничений и стандартов. (Оценки 3 – 5) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе нужно:

• 4 3 унции. пластиковые стаканчики
• 4 больших прозрачных пластиковых стакана
• 3 чашки из пенопласта
• алюминиевая фольга, кусок 8½ x 11 дюймов
• 20 ватных шариков
• чайная ложка
• 4 резинки
• Таблица данных, по одной на каждого учащегося, заполняемая во время эксперимента
• Таблица результатов, по одной на учащегося, заполняется после эксперимента

Чтобы поделиться со всем классом:

• кувшин с теплой водой
• полиэтиленовая пленка
• форма для выпечки
• большая книга или журнал
• морозильная камера

Рабочие листы и вложения

Таблица данных (docx)

Таблица данных

(pdf)

Таблица результатов (docx)

Таблица результатов

(pdf)

Рубрика оценки эффективности (docx)

Рубрика оценки эффективности (pdf)

Посетите [www. teachengineering.org/activities/view/the_best_insulator], чтобы распечатать или загрузить.

Введение/Мотивация

Авторское право

Авторское право © Министерство по делам ветеранов США http://www.milwaukee.va.gov/articles/dietician1.asp

Когда вы отправляетесь на летний пикник на пляж, в горы или на озеро, почему вы кладете холодные напитки и лед в холодильник? Что произойдет, если вместо этого положить их в рюкзак? (Послушайте идеи учеников.) Да, верно, в итоге у вас будет мокрый рюкзак и горячие напитки. Кулер помогает сохранять напитки холодными, потому что он действует как изолятор и замедляет передачу энергии от одного источника к другому, что означает, что он помогает удерживать холод внутри холодильника и снаружи тепло.

Противоположностью изолятора является проводник. Как вы думаете, чем занимается дирижер? (Послушайте идеи учащихся.) Да, верно, проводник ускоряет передачу энергии от одного источника к другому. Вы могли испытать это, если когда-либо снимали крышку с кастрюли, готовящейся на плите. Металлическая кастрюля является проводником и быстро нагревается на плите, чтобы в ней быстрее готовилась еда или кипятилась вода. Просто будьте осторожны, прежде чем прикасаться к металлической кастрюле, потому что вы можете обжечься.

Что произойдет, если вы сконструируете кулер, используя материал, который действует как проводник? Или кастрюля с материалом, который действует как изолятор? (Выслушайте идеи учащихся.)

Процедура

Фон

Изоляция помогает предотвратить нагревание холодных вещей и охлаждение теплых вещей. Изоляторы делают это, замедляя потерю тепла теплыми вещами и получение тепла холодными вещами. Пластмассы и резина обычно являются хорошими изоляторами. Именно по этой причине электрические провода имеют покрытие, чтобы сделать их более безопасными в обращении. С другой стороны, металлы обычно являются хорошими проводниками. По этой причине в большинстве электрических проводов и печатных плат используется медь.

Перед занятием

• Соберите материалы и сделайте копии таблицы данных и таблицы результатов, по одной на каждого учащегося.
• Чтобы свести к минимуму время, проводимое в классе, подготовьте изоляционные материалы (хотя учащиеся МОГУТ это сделать!!).
• Разбейте пенопластовые стаканчики на мелкие кусочки.
• Разорвите алюминиевую фольгу на кусочки и сомните их.
• Немного раздвиньте ватные шарики и расплющите их так, чтобы они напоминали блины.

Со студентами

1. Представить введение/мотивацию. Обсудите всем классом, какие устройства видели или использовали учащиеся, чтобы сохранять тепло или холод. Расскажите о материалах, из которых, по их мнению, сделаны эти устройства.
2. Разделите класс на группы по два-четыре ученика в каждой.
3. Предложите учащимся изучить изоляционные материалы, которые им выдадут, и попросите группы сделать предположения о том, какие из них, по их мнению, будут работать лучше всего.
4. Раздайте материалы и пустые таблицы каждой группе.
5. Дайте каждой команде три различных изоляционных материала: пенополистирол, алюминиевую фольгу и ватные шарики. Воздух является четвертым изоляционным материалом. Попросите учащихся поместить достаточное количество каждого изоляционного материала в каждый большой пластиковый стаканчик, чтобы он покрыл дно стаканчика. Ничего не кладите в четвертую большую чашку, потому что воздух будет служить изолятором для этой чашки.
6. Поместите маленькую банку на 3 унции. чашка в центре каждой большой чашки.
7. Попросите учеников заполнить пространство между чашками тем же изоляционным материалом, который они использовали для дна.
8. Налейте в каждую маленькую чашку по 3 чайные ложки теплой водопроводной воды.
9. Пусть каждая группа накроет каждый из своих больших стаканчиков полиэтиленовой пленкой, закрепленной резинкой.
10. Поместите чашки в морозильную камеру. Проверяйте чашки каждые 15 минут, чтобы увидеть, в какой из них первым образуется лед. Запишите наблюдения в таблицу данных. Продолжайте проверять, пока не увидите лед во всех четырех чашках.
11. Оставьте чашки в морозильной камере, пока лед не замерзнет во всех чашках.
12. Достаньте чашки из морозилки и поместите их в форму для запекания.
13. Поместите книгу или журнал поверх чашек, чтобы они не опрокинулись и не всплыли.
14. Налейте в поддон очень теплую водопроводную воду.
15. Каждые несколько минут пусть команды проверяют свои стаканчики, чтобы определить, какой из них тает первым, вторым, третьим и четвертым. Запишите наблюдения в таблицу данных.
16. В заключение проведите обсуждение в классе, чтобы поделиться и сравнить результаты и выводы. Задайте исследовательские вопросы. Используйте прилагаемую рубрику для оценки достижений учащихся.

Словарь/Определения

проводник: Вещество или тело, через которое может проходить электричество, тепло или звук.

сохранение энергии: Физический принцип, который утверждает, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена и что полная энергия системы сама по себе остается постоянной.

энергия: способность выполнять работу; может быть во многих формах, таких как электрические, механические, химические, звуковые, световые и тепловые.

замораживание: процесс перехода из жидкого состояния в твердое (в виде льда) за счет потери тепла.

тепло: Форма энергии, которая заставляет вещества повышать температуру или претерпевать связанные с этим изменения (плавление, испарение или расширение).

изолировать: для предотвращения или замедления передачи электричества, тепла или звука из одной среды в другую.

изолятор: Вещество, препятствующее прохождению через него тепла, электричества или звука.

плавление: процесс перехода из твердого состояния в жидкое за счет притока тепла.

Оценка

Предварительный прогноз : Предложите учащимся ощупать и изучить тестируемые изоляционные материалы (пенополистирол, алюминиевая фольга, хлопок, воздух), а также попросите группы сделать прогнозы, которые, по их мнению, будут работать лучше всего. Их прогнозы дают некоторое представление об их понимании концепций теплопередачи и изоляции.

Встроенное оценивание : наблюдайте за учащимися во время экспериментального процесса. Оцените их понимание предмета и участие в деятельности, используя критерии, представленные в Критерии оценки эффективности, которые учитывают их понимание изоляционных материалов и командной работы.

Домашнее задание : Попросите учащихся написать ответы длиной в абзац на два следующих вопроса, чтобы сдать их на следующий день или обсудить в классе. Просмотрите их ответы, чтобы оценить их понимание содержания задания.

• Вы бы предпочли перчатки из ткани или алюминиевой фольги? Объясните свой выбор, используя то, что вы знаете о свойствах теплопередачи. (Пример ответа: Тканевые перчатки сохранят мои руки теплее, чем перчатки из фольги, потому что ткань изолирует наши тела, замедляя время, необходимое для того, чтобы наши руки стали холодными. С другой стороны, металлы ускоряют передачу тепла, поэтому любое тепло в мои руки перед тем, как надеть «алюминиевые перчатки», быстро выскользнули из фольги, оставив мне очень холодные руки.)
• Перечислите не менее трех различных продуктов, устройств или конструкций, для которых инженеры применили свое понимание принципов теплопередачи при проектировании систем или выборе материалов для регулирования температуры. (Совет: подумайте, что могут разработать инженеры-упаковщики, инженеры-механики, электрики, компьютерщики и инженеры-строители, возможно, предметы, которые вы используете каждый день для комфорта, спасения жизни и развлечения.) (Примеры ответов: термосы для напитков, холодильники для тележки для мороженого) , рефрижераторы для перевозки продуктов питания при определенной температуре, холодильники, используемые для хранения и транспортировки донорской крови и частей тела пациентам, изоляционные материалы в стенах и крышах домов, чтобы внутри было прохладно или тепло, специальные материалы и переплетения тканей, используемые для одежды, предназначенной для особые погодные условия, металлические провода с пластиковым покрытием, вентиляторы и жидкости в радиаторах для предотвращения перегрева электроники и двигателей Конкретный пример: если корпус планшетного или карманного компьютера сделан из резины, устройство горячий очень быстро, и слишком неудобно держать. )

График: Попросите каждого учащегося построить столбчатую диаграмму времени, необходимого для замерзания/расплавления воды для каждого используемого изолятора. Используйте данные, полученные из диаграммы данных, для гистограммы.

Исследовательские вопросы

• Что означает “изолировать”?
• Какие материалы используются для изоляции?
• Какой изолятор лучше всего замедлял потерю тепла из теплой воды? Что было худшим?
• Соответствовали ли результаты второй половины задания результатам первой половины? Объяснять.
• Что лучше всего подходит для изоляции чашки со льдом: пенополистирол, фольга или хлопок?

Расширения деятельности

Чтобы учащиеся могли на собственном опыте убедиться в том, что фольга не является хорошим изолятором, расширьте задание с помощью этой быстрой практической демонстрации:

• Попросите каждого учащегося обернуть чашку алюминиевой фольгой, а другую чашку бумагой.
• Налейте ледяную воду в чашки.
• Предложите учащимся подержать чашки в руках, чтобы определить, какой материал является лучшим изолятором.

Подписаться

Подпишитесь на нашу рассылку новостей, чтобы получить внутреннюю информацию обо всем, что связано с TeachEngineering, например, о новых функциях сайта, обновлениях учебных программ, выпусках видео и многом другом!

PS: Мы никому не передаем личную информацию и электронные письма.

Больше учебных программ, подобных этому

Высший элементарный урок

Что такое тепло?

Студенты узнают об определении тепла как формы энергии и о том, как оно существует в повседневной жизни. Они узнают о трех типах теплопередачи — теплопроводности, конвекции и излучения, а также о связи между теплом и изоляцией.

Что такое тепло?

Высший элементарный урок

Насколько жарко?

Студенты узнают о природе тепловой энергии, температуре и о том, как материалы хранят тепловую энергию. Они обсуждают разницу между проводимостью, конвекцией и излучением тепловой энергии и завершают деятельность, в которой исследуют разницу между температурой, тепловой энергией и …

Насколько жарко?

Высший элементарный урок

Что модно, а что нет?

С помощью простых демонстрационных упражнений под руководством учителя учащиеся изучают основы физики теплопередачи посредством теплопроводности, конвекции и излучения. Они также узнают о примерах отопительных и охлаждающих устройств, от плит до автомобильных радиаторов, с которыми они сталкиваются в своих домах, школах…

Что популярно, а что нет?

Урок средней школы

Теплопередача: никакого волшебства в этом нет

Студенты изучают научные концепции температуры, тепла и передачи тепла посредством теплопроводности, конвекции и излучения, которые иллюстрируются сравнением с магическими заклинаниями, найденными в книгах о Гарри Поттере.

Теплопередача: никакого волшебства в этом нет

Рекомендации

Кесслер, Джеймс Х. и Андреа Беннетт. Лучшее из WonderScience: элементарные научные занятия . Бостон, Массачусетс: Delmar Publishers, 1997.