2 1 часть эксперимента. Сравнение теплопроводности различных текстильных материалов
Скачать 133.01 Kb.
|
| Оглавление. 1. Введение……………………………………………………………………………….. 2 стр. 2. Основная часть………………………………………………………………………….3-9 стр. 1) теплопроводность; 2) 1 часть эксперимента. Сравнение теплопроводности различных текстильных материалов; 3) 2 часть эксперимента: Вычислить коэффициент теплоизоляции текстильных материалов 3.Заключение: новые технологии решают проблемы теплопроводности одежды 10 стр. 4. Библиографический список………………………………………………………….11 стр. Введение. В конце 2009 года разгорелись дебаты о глобальном потеплении на Земле. Было много приведено научных фактов о том, что климат на Земле становится теплее и виной тому наша цивилизация. Звучали также мнения о том, что теория «глобального потепления» ошибочна. Природа решила тоже сказать свое веское слово зимними морозами. Многие европейские страны были засыпаны снегом, а жители данных стран срочно пополнили свой гардероб теплыми вещами. В России зима 2009-2010 года признана самой холодной за последние 30 лет. В условиях холодного климата возникает проблема соответствующей одежды, которая если не греет, то хорошо сохраняет тепло. Одежда должна обладать малой теплопроводностью. И поэтому мы решили исследовать некоторые виды тканей на теплопроводность. В качестве объекта исследования мы решили взять ткани, с которыми работает швейная фабрика «Рассвет» гЧебоксары. С этой целью мы посетили данную фабрику и узнали, что в настоящее время она работает с отечественным и импортным материалом. Отечественный материал сопровождается артикулом, в котором указаны длина и ширина ткани, а так же её физические и санитарные свойства. На импортных тканях указаны лишь длина и ширина. Мы узнали, что раньше на фабрике была лаборатория по исследованию состава ткани, а в настоящее время такой лаборатории нет не только на фабрике, но и вообще в республике. Ближайшая лаборатория находится в городе Казань. На фабрике нас приняли радушно и подарили нам для эксперимента образцы костюмной ткани. Цель нашей работы - разработать методику исследования теплопроводности текстильных материалов в условиях школьного физического кабинета. Для выполнения этой цели мы поставили перед собой следующие задачи: 1) изучить теоретическую основу понятия теплопроводности; 2)Исследовать теплопроводность текстильных материалов используемых Чебоксарской, фабрикой «Рассвет»; 3)экспериментально определить коэффициент теплоизоляции текстильных материалов. Для изучения данной темы мы использовали следующие методики: 1)изучение литературы с теорией для нашей темы; 2)поход на фабрику «Рассвет»; 3)проведение опытов, построение таблиц и графиков; Основная часть. Теплопрово́дность — это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло. Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании температуры. Коэффициент теплопроводности – это количество теплоты, проходящее за единицу времени через 1 м3 материала при разности температур на его противоположных поверхностях равной 1 градусу.  P — полная мощность тепловых потерь, S — площадь сечения параллелепипеда, ΔT — перепад температур граней, h — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями. Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K). Чем меньше коэффициент теплопроводности, тем лучшими теплоизоляционными свойствами обладает материал. Различают теплоизоляционные и теплопроводящие материалы. 1 часть эксперимента. Сравнение теплопроводности различных текстильных материалов. Оборудование: Мерные цилиндры с теплой водой, экспериментальные материалы, термометры ртутные – 3штуки, электронный термометр, штангельциркуль. Ход работы: Обернуть 2 мерных цилиндра материалом. Налить в них, а так же в третий (не обернутый) мерный цилиндр теплой воды равной температуры. Через равные промежутки времени замерять температуру воды во всех сосудах и заносить показания в таблицу.  Сначала мы исследовали два вида костюмной ткани, взяв образцы одного размера, но разной толщины. Костюмная ткань 1 Костюмная ткань2 Толщина: 3 мм Толщина: 1мм Ширина: 11см Ширина: 11 см Длина: 20см Длина: 20см Площадь: 220см2 Площадь: 220см2
Для сравнительного анализа построили график, из которого видно, что ткань плохо удерживает тепло. Теплопроводность толстой костюмной ткани хуже, чем тонкой.  Хорошо задерживает тепло толстый синтепон. Длина-21см Ширина-13см Толщина-1,3см Площадь: 273см
 Исследовали мы так же на теплопроводность два вида ватина: Ватин СЕРЫЙ (хлопчатобумажный) Ватин ЧЁРНЫЙ (шерстяной) Длина: 13см Длина: 13см Ширина: 9см Ширина: 9см Толщина: 6мм Толщина: 5мм Площадь: 117см2 Площадь: 117см2
 Теплопроводность ватина почти одинакова, но надо учесть, что серый ватин толще. В качестве утеплителя одежды в настоящее время часто используют синтепон. Мы исследовали теплопроводность синтепона разной толщины. Толстый синтепон Тонкий синтепон Длина: 21 Длина:21 Ширина:13 Ширина:13 Толщина:1,3см Толщина:0,4см Площадь: 273см2 Площадь: 273см2
 График показывает, что теплопроводность толстого синтепона на много меньше, чем у тонкого. Таким образом, мы убедились, что в условиях школьной физической лаборатории можно произвести сравнительный анализ текстильных тканей. 2 часть эксперимента: Вычислить коэффициент теплоизоляции ватина и синтепона. по формуле: рассчитывается коэффициент теплопроводности, гдеP — полная мощность тепловых потерь, S — площадь сечения параллелепипеда, ΔT — перепад температур граней, h — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями. Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м·K). По аналогии с коэффициентом теплопроводности мы рассчитали коэффициента теплоизоляции. В нашем эксперименте P=Q1 – Q2/t, мощность, которую задерживает материал. Где: Q1-количество теплоты, отданное водой в мерном цилиндре без «одёжки», за время t; Q2-количество теплоты отданное водой в мерном цилиндре с «одёжкой», за время t; S — площадь образца ткани; h- расстояние между гранями. Вычисление коэффициента теплоизоляции чёрного ватина. S=88 см2 h=0.5 см ΔT=22.2С-21.2С=1С Q1=cmΔt=4200*0.12*(38-36) =1008(Дж) Q2=4200*0.12*(38.5-37) =756(Дж) = (Q1-Q2)*h/t*SΔT =(1008-756)*0.005/(300*0.0088*1)=1.26/2.64=0.48(Вт/м*К) Вычисление коэффициента теплоизоляции светлого ватина. S=88 см2 h=0.6 см ΔT=24.3С-22.5С=1.8C Q1=cmΔt=4200*0.12*(38-36) =1008(Дж) Q2=4200*0.12*(39.5-38) =756(Дж) = Q1-Q2)*h/t*SΔT = 1008-756)*0.006/ (300*0.0088*1.8) =1.512/4.752=0.32 (Вт/м*К) Вывод: коэффициент теплоизоляции ватина чёрного 0.48(Вт/м*К) коэффициент теплоизоляции ватина светлого 0.32(Вт/м*К) Вычисление коэффициента теплоизоляции тонкого синтепона. S=273 см2 h=0.4 см ΔT=23.8С-22.5С=1.3C Q1=cmΔt=4200*0.12*(28-27) =512(Дж) Q2=4200*0.12*(29.3-28.7) =307.2(Дж) =(Q1-Q2)*h/t*SΔT =(512-307.2)*0.004/(300*0.0273*1.3)=0.82/10.647=0.077(Вт/м*К) Вычисление коэффициента теплоизоляции толсто синтепона. S=273 см2 h=1.3 см ΔT=23.2С-22С=1.2C Q1=cmΔt=4200*0.12*(28-27) =512(Дж) Q2=4200*0.12*(29.7-29.5) =102.4(Дж) =(Q1-Q2)*h/t*SΔT =(512-102.4)*0.013/(300*0.0273*1.2)=5.32/9.83=0.54(Вт/м*К) коэффициент теплоизоляции тонкого синтепона 0.077(Вт/м*К) коэффициент теплоизоляции ватина светлого 0.54(Вт/м*К) Таким образом, в условиях школьной лаборатории можно произвести сравнительный анализ теплопроводности различных текстильных тканей и экспериментально определить коэффициент теплоизоляции. Современная текстильная промышленность всё в больших масштабах использует синтетические волокна. С этой целью так же, как и во многие отрасли современного производства в текстильную промышленность приходят нанотехнологии. Текстиль на основе наноматериалов приобретает уникальные по своим показателям водонепроницаемость, грязеотталкивание, теплопроводность, способность проводить электричество и другие свойства. Наноматериалы могут иметь в своем составе наночастицы, нановолокна и другие добавки. Например, компания Nano-Tex успешно производит ткани, улучшенные с помощью нанотехнологий. Одна из таких тканей обеспечивает абсолютную водонепроницаемость: благодаря изменению молекулярной структуры волокон, капли воды полностью скатываются с полотна, которое при этом «дышит». Компания Aspen Aerogels в марте 2004 г. начала производство из нового наноматериала утепляющих стелек для обуви.Новый изолятор сохраняет тепло лучше, чем все существующие современные материалы. По сравнению с ними его тепловые характеристики при одинаковой толщине образцов улучшились с 3 до 20 раз. Не удивительно, что при таких показателях изделия из нового теплоизолятора обладают минимальной материалоемкостью. Нанопокрытия позволяют интеграцию в текстиль микро - и наноэлектроники, а также МЭМС существенно расширяет возможности повседневной одежды, которую можно использовать в качестве средства связи и даже персонального компьютера. А изготовление текстиля со встроенными датчиками позволит производить мониторинг состояния тела человека. Это, безусловно, откроет новые возможности в медицинской практике, спорте и жизнеобеспечении в экстремальных условиях. Для защиты человека от переохлаждения, разработано в настоящее время термобельё. Термобелье - это специальное нижнее белье, плотно прилегающее к телу специального покроя. Одно из основных достоинств заключается в том, что оно практически не растягивается. Отсутствие боковых швов или наличие всего лишь нескольких плоских швов исключает опасность натирания тела. Термобельё справляется со многими видами функций - греть, отводить влагу, или и то и другое сразу. Термобелье позволяет вам заниматься вашими любимыми активными видами спорта в разных климатических условиях, не создавая ощущения дискомфорта, а так же бережет вашу теплоэнергию. Теплопроводность текстильных тканей играет важную роль в одежде человека, а в условиях нашего климата особенно. Поэтому мы хотим дать несколько рекомендаций по подбору одежды: 1) одевайтесь всегда по погоде. 2) используйте принцип многослойности: «три тонких футболки лучше одной толстой». 3) отдавая предпочтение одежде из натуральных волокон, помните, что наука не стоит на месте и искусственные волокна не уступают, а иногда превосходят по своим теплопроводным качествам натуральные волокна. Библиографический список. 1. ru.wikipedia.org/wiki/ 2. Eugene 980.narod.ru/teploprovod.htm 3. dic academic.ru/dic.nsf/stroitel/643 4. irodov.nm.ru/const/teplopr.htm 5. www.calc.ru/125.html 6 .ru.science.wikia.com/wiki 7. sermir.narod.ru/tryd/Posob/teploem.htm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Урока по уд оп. 03. «Основы материаловедения» По теме: «Определение... Методическая разработка урока по общепрофессиональной дисциплине материаловедение (по фгос) предназначена для проведения урока по... |  | Краткое содержание проекта Учебный проект выполняется в рамках предмета... Учебный проект выполняется в рамках предмета технология раздела «создание изделий из текстильных и поделочных материалов» |
| «Влияние различных веществ на рост и развитие растений» Целью исследования является накопление и обработка данных о влиянии солей тяжёлых металлов на рост и развитие растений, а так же... | | Тема урока (этап проектной или исследовательской деятельности) Создание изделий из текстильных и поделочных материалов. Рукоделие. Вышивка (10 часов) |
| Тема: Изготовление изделий из текстильных материалов. Изонить Материалы и инструменты: картон (основа для переплетения), нитки, украшения, игла, ножницы | | Структура отчета о ходе и результатах эксперимента Отчет о результатах эксперимента – это документ, который содержит систематизированные данные о проведении эксперимента |
| Конспект урока изделия из текстильных материалов. Аппликация из ткани... Мбоу «Борисовская средняя общеобразовательная школа» Бабаевского муниципального района | | Разработка технологии изготовления нетканого материала из отходов... Специальность 05. 19. 02 Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья |
| Способы и средства огнезащиты текстильных материалов Москва – столица нашей Родины. На берегу Москвы-реки расположился Кремль, и каждый прибывший в столицу для знакомства с ней обязательно... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Допущено учебно-методическим объединением по образованию в области технологии и проектирования текстильных изделий в качестве учебного... |
| Учебное пособие Допущено учебно-методическим объединением по образованию... Допущено учебно-методическим объединением по образованию в области технологии и проектирования текстильных изделий в качестве учебного... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Дать краткий обзор содержания раздела «Создание изделий из текстильных материалов», с которым предстоит ознакомиться в 5 классе.... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Министерством образования РФ. Для направления «Технология. Обслуживающий труд» базовыми являются разделы:«Кулинария»,«Создание изделий... | | Углеводы Цель работы: опытным путем изучить свойства различных углеводов: моносахаридов, полисахаридов; совершенствовать навыки проведения... |
| Диплом «Исследование и сравнение способов решения логических задач» Практическая часть. Разработка сайта и тестирующей программы | | Положение о Всероссийском конкурсе творческих работ На конкурс представляются творческие работы на экологическую и природоохранную тематику, выполненные участниками в различных видах... |
