Лучший теплоизолятор: Теплоизоляционные материалы

Самый лучший утеплитель на Земле…

Обожаю этот провокационный вопрос. А Вы как думаете? Какой самый лучший утеплитель на Земле?

-Воздух! — Закричат ВСЕ.

А теперь давайте подумаем. Температура воздуха Зимой -30, Летом +30. Что-то неважные характеристики для лучшего утеплителя на Земле. Согласны? Странно получается. Вроде живем в Самом Лучшем утеплителе, а дома строить надо и для защиты от этого Самого Лучшего мы используем то, что похуже…?!!

-А! Точно! Вакуум! Самый лучший утеплитель на Земле!

Давайте все таки подумаем. Между Солнцем и Землей, немного ни мало 149  597 870,691 км прекрасного по качеству вакуума… как-то не вяжется. Согласны?

Надо откинуть Эмоции, Ощущения и посмотреть, а как вообще тепло передается, теряется. Ведь защита нам необходима не от Холод/Тепло, а от нежелательной потери из-за утечки.

Конвекция — (от лат. convectiō — «доставка») — явление переноса теплоты в жидкостях или газах путем перемешивания самого вещества (как вынужденно, так и самопроизвольно). Подул ветер, открыли окно и все тепло улетело.

Теплопередача — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тела или среды) перегородку из какого-либо материала.

Инфракрасное — (ИК-излучение, ИК-лучи) — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной полны l, ок. 0,76 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (l~1-2 мм). Попали короткие волны на стену и нагрели её перейдя в более длинный (тепловой) диапазон. Воздух и Вакуум пропускают ИК волны. Какие тогда они хорошие утеплители.

А кто лучше рассеивает ИК волны? А у кого самая большая теплоемкость для поглощения тепла (холода) от конвекции и при контакте (теплопроводность)? Кто этот красавчик? Который защищает лучше всех от низких и высоких температур? При любом типе передачи тепла…

Это ВОДА! Именно она! Самый лучший утеплитель на Земле. Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, лёд). Имеет три агрегатных состояния — Газообразное (пар), Жидкое (вода), Твердое (лёд).

С одной стороны обладает высокой Теплоемкостью 4,2 кДж/(кг*К) (к примеру Воздух — 1,03 кДж/(кг*К)), с другой легко переходит из одного состояния в другое, при -1 твердое , а уже при +1 жидкое и всегда пар, но с разной концентрацией. При этом прекрасно рассеивает Лучистое тепло, аккумулирует тепловую энергию и передает её за счет конвекции!

Охладила Землю за счет испарения влаги, сконденсировалась дождем на Землю и снова испарилась… Там тепло взяла, а там отдала. Пропитала Землю отдав избыток тепла и снова в путь!

От морозов под снегом спасаются озимые, под льдом рыбы. Эскимосы строят Иглу (традиционное жильё из льда и снега) и спасаются от лютых морозов -50. Никакие современные утеплители на это не способны. Мало того, вода при замерзании выделяет тепло! Птицы ходят по льду на реках и озерах грея лапки. И чем сильней мороз, тем больше тепла! Вот Вам уникальный Самый Лучший утеплитель на Земле! не Просто сохраняет, переносит, замедляет, но и Выделяет Тепло!

А почему не распространена в строительстве? А ответ прост. .. Не технологична! Много возни, да и микроорганизмы не дремлют 🙂 Не верите? Вот вам пример эксперимента, смотрим видео…

Вот и получается, что самый эффективный утеплитель легко доступный и к сожалению абсолютно не технологичный! Мало того. Воздух позволяет формировать пустоты в искусственных утеплителях и при этом не требует к себе внимания. А попробуйте удержать воду в одном состоянии, которое Вам именно сейчас необходимо. Очень энергозатрат но. Дорого.

Так,  да не совсем так… Ведь я не зря сказал «почему не распространен»… Есть. Используем мы и наши предки. Где? А вот ждите тему «Вода. Все за и против» 😉

ЗЫ: Но каково, когда сам утеплитель выделяет тепло? Интересно… Может к эскимосам податься 🙂

С Уважение, Александр Терехов.

Skyter материалы Сравнение материалов технические характеристики энергоэффективность

Лучшие теплоизоляционные материалы в современном строительстве

Чтобы защитить жилье от теплопотерь и повышенной влажности, его покрывают различными типами утеплителей. Выбрать лучший из них очень сложно, ведь у каждого изделия собственные уникальные свойства и область применения. Теплоизоляционные материалы, которые применяются в современном строительстве, с одной стороны экологичны, с другой – удобны в монтаже. Изучив основные виды утеплителей, можно выбрать лучший теплоизоляционный материал, отвечающий именно вашим потребностям.

Содержание

1. Основные виды утеплителей
2. 10 лучших теплоизоляционных материалов
3. На какие параметры обращать внимание при выборе?

Основные виды утеплителей

Современные теплоизоляционные материалы для применения в строительстве и ремонте делятся на множество разновидностей: промышленные и бытовые, природные и искусственные, гибкие и жесткие теплоизоляционные материалы и т.д.

К примеру, по форме современная теплоизоляция разделяется на такие образцы, как:

• рулоны;
• листовой;
• единичный;
• сыпучий.

По структуре отличают следующие типы термоизоляции со своей уникальной особенностью:

• волокнистые;
• ячеистые;
• зернистые.

По виду сырья выделяют такие изделия различного класса качества:

1. Органические, природные или натуральные утеплители — это пробковая кора, целлюлозная вата, пенополистирол, древесное волокно, пенопласт, бумажные гранулы, торф. Эти виды строительных теплоизоляционных материалов применяются исключительно внутри помещения, чтобы минимизировать высокую влажность. Однако природные строительные термоизоляторы не огнеупорны.
2. Неорганические теплоизоляционные материалы — горные породы, стекловолокно, пеностекло, минераловатные утеплители, вспененный каучук, ячеистые бетоны, каменная вата, базальтовое волокно. Хороший изолятор тепла из данной категории отличается высокой степенью паропроницаемости и огнестойкости. Особенно эффективно утепление изделием с гидрофобизирующими добавками.
3. Смешанные — перлит, асбест, вермикулит и другие утеплители из вспененных горных пород. Отличаются наилучшим качеством и, разумеется, повышенной стоимостью. Это самые дорогие марки лучших теплоизоляционных материалов. Поэтому таким утеплителем покрывают помещения намного реже, чем более экономными материалами.

Если нужно сделать термическую изоляцию трубопровода в стене, то для этого применяются  специальные «рукава» повышенной плотности.

Определение лучшего изделия зависит не только от цены. Их выбирают по качественным характеристикам, эргономичным свойствам и экологичности.

10 лучших теплоизоляционных материалов

Рассмотрим основные свойства лучших изоляторов тепла, которые применяются в современном строительстве и ремонте:

1. Минеральная вата. Под этим названием понимают все гибкие волокнистые теплоизоляционные материалы, которые изготавливают из минерального сырья. Минераловатные утеплители относят к высокопористым материалам, благодаря чему прекрасно справляются со своими функциями, поэтому и являются очень популярными.

Кроме того, у минеральной ваты много других достоинств:

• доступная цена, благодаря простоте производства и низкой стоимости сырья;
• легкость и удобство монтажа;
• высокая степень огнеустойчивости;
• хорошо пропускает воздух;
• не пропускает воду и влагу;
• морозостойкость;
• шумоизоляция;
• долгий срок службы.

К минусам этого изделия можно отнести необходимость монтажа гидроизоляционной пленки при установке, а также небольшой запас прочности.

2. Стекловата и базальтовые плиты. Как и обычное стекло, это изделие делают из кварцевого песка, извести и соды. Стекловату производят и как гибкие рулонные теплоизоляционные материалы, так и в виде цилиндра или плиты. Положительные свойства такие же, как и у минеральной ваты, но шумопроводность и запас прочности намного больше, а вот термоустойчивость ниже.

Базальтовая плита – это подвид стекловаты, который обладает такими положительными качествами, как:

• устойчивость к деформирующим воздействиям;
• долговечность;
• высокая степень прочности;
• низкие показатели поглощения влаги;
• устойчивость к воздействию высоких температур.

Применяются базальтовые плиты, как правило, снаружи для защиты фасадов, фундамента, кровли.

3. Пеностекло. Данный утеплитель делают посредством газификации стеклянного порошка при большой температуре. В результате получается материал с пористостью до 95 %.

Главные достоинства пеностекла:

• водо- и морозостойкость;
• простота обработки при монтаже;
• высокая прочность;
• огнеупорность;
• долгий срок службы;
• биологическая устойчивость;
• химическая нейтральность.

Разумеется, имеются и недостатки – высокая цена и воздухонепроницаемость, поэтому данный материал используют, в основном, для теплоизоляции промышленных зданий.

4. Целлюлозная вата имеет мелкозернистую структуру и состоит из нескольких компонентов: древесное волокно — 80 %, антипирен— 12 %, тетраборат натрия — 7 %. Данное изделие можно укладывать сухим и мокрым методом. В первом случае целлюлозную вату просто засыпаю и утрамбовывают, а вот втором — ее выдувают из специального пистолета.

Эковата облает такими преимуществами:

• невысокая цена;
• высокая степень теплоизоляции;
• безопасность производства;
• влагообмен без потери теплоизолирующих свойств.

Однако такой материал хорошо горит, легко повреждается при сжатии, а укладывать его очень непросто.

5. Пенопласт и пенополистирол. К данным материалам относятся два вида изделий – термопластичные и термонепластичные утеплители. Первые при повторном нагревании размягчаются (пенополистирол, пенополивинилхлорид), а вторые – отвердевают изначально и не размягчаются при повторном нагреве (пенополиуретан, кремниевые, эпоксидные, органические, фенолформальдегидны смолы).

Экструдированный полистирол – самый популярный из пенопластов, так как обладает массой достоинств:

• низкая степень влагопоглощения;
• высокая степень теплоизоляции;
• морозоустойчивость;
• большой запас прочности;
• простота укладки;
• низкая стоимость.

К минусам можно отнести горючесть, не пропускание воздуха и хрупкость при замерзании (если мороз ударил по мокрому пенопласту).

6. Пенополиуретан. Это изделие состоит из микрокапсул, заполненных воздухом, которые образуются в результате взаимодействия полиола и изоционата.

Среди преимуществ пенополиуретана можно выделить:

• идеально подходит для теплоизоляции неровных поверхностей;
• быстрота укладки;
• эластичность и гибкость;
• отсутствие стыков и швов;
• защищает от температур в диапазоне от -250 °С до +180 °С;
• устойчивость к биологическому воздействию.

Недостатками можно назвать выделение вредных веществ в случае горения, не пропускание воздушных потоков и необходимость использование специального оборудования для задувки при монтаже.

7. Пробка. Этот материал относят к экологически чистому изделию, поэтому она очень популярна на Западе и в европейских странах, как для утепления, так и для отделки поверхностей. Для утепления применяются пробковые плиты с толщиной до 5 см.

Пробка обладает такими положительными качествами, как:

• не усаживается с течением времени;
• не поддается гниению;
• легкая по весу;
• быстро и просто резать при укладке;
• высокая прочность;
• экологичность;
• долговечность;
• не вступает в реакцию с химическими веществами;
• не горит даже при воздействии прямого огня;
• не выделяет вредных веществ при воздействии высоких температур.

Однако максимальная температура использования – всего 120 °С.

8. Жидкая изоляция ТСМ Керамик. Этот утеплитель является одним из самых современных теплосберегающих материалов. В составе данного раствора – особые примеси с пустотелыми керамическими шариками, которые сцепляются друг с другом при помощи специальных веществ.

ТСМ Керамик обладает такими уникальными свойствами, как:

• высокая степень растяжимости;
• толщина изолятора всего 2-3 мм;
• легко наносится на любую поверхность;
• низкая теплопроводность;
• устойчивость к низким и высоким температурам, в том числе к открытому пламени;
• экономное применение – 1 литра ТСМ Керамик хватает для утепления двух квадратных метров поверхности.

При этом на напыление необходимо специальное оборудование, типа распылителя для краски или лоток и валик.

9. Рефлекторные теплоизоляционные материалы. Особая группа теплоизоляционных материалов, которая действует по принципу отражателей: рефлекторы сначала поглощают тепло, а потом возвращают его обратно в пространство. Внешняя поверхность из полированного алюминия, которая наносится на вспененный полиэтилен, отражает до 97% тепла.

Такие утеплители, очень тонкие на вид, поражают своими свойствами:

• 2 см рефлекторного материала выполняет функцию волокнистого изолятора тепла толщиной 15-20 см;
• высокая звуко- и пароизоляционная защита.

Самые популярные марки в данной категории – Пориплекс,  Экофол, Армофол и Пенофол.

10. Шлаковата. Стекловидный теплосберегатель из доменного шлака, который остается после выплавки чугуна. Поскольку шлак – отходы производства, то себестоимость материала очень низкая. Шлаковата прекрасно удерживает тепло в здании, но у этого утеплителя также есть и недостатки.

Прежде всего, это боязнь воды и влаги, вступает в реакцию с металлическими вставками внутри стен или пола. Кроме того, шлаковата ужасно колется при укладке, поэтому при проведении работ по монтажу нужна обязательная защита.

Однако, несмотря на множество недостатков, низкая цена этого утеплителя делает его одним из самых популярных современных материалов для теплоизоляции.

На какие параметры обращать внимание при выборе?

Выбор качественной теплоизоляции зависит от множества параметров. Берутся во внимание и способы монтажа, и стоимость, и другие важные характеристики, на которых стоит остановиться подробнее.

Выбирая самый лучший теплосберегающий материал, необходимо тщательно изучить его основные характеристики:

1. Теплопроводность. Данный коэффициент равен количеству теплоты, которое за 1 ч пройдет сквозь 1 м изолятора площадью 1 м2, измеряется Вт. Показатель теплопроводности напрямую зависит от степени влажности поверхности, поскольку вода пропускает тепло лучше воздуха, то есть сырой материал со своими задачами не справится.
2. Пористость. Это доля пор во всеобщем объеме теплоизолятора. Поры могут быть открытыми и закрытыми, крупными и мелкими. При выборе важна равномерность их распределения и вид.
3. Водопоглощение. Этот параметр показывает количество воды, которое может впитать и удержать в порах теплоизолятор при прямом контакте с влажной средой. Для улучшения этой характеристики материал подвергают гидрофобизации.
4. Плотность теплоизоляционных материалов. Данный показатель измеряется в кг/м3. Плотность показывает соотношение массы и объема изделия.
5. Влажность. Показывает объем влаги в утеплителе. Сорбционная влажность указывает на равновесие гигроскопической влажности в условиях разных температурных показателей и относительной влажности воздуха.
6. Паропроницаемость. Это свойство показывает количество водяного пара, проходящее за один час через 1 м2 утеплителя. Единица измерения пара – мг, а температура воздуха внутри и снаружи принимается за одинаковую.
7. Устойчивость к био разложению. Теплоизолятор с высокой степенью биостойкости может противостоять воздействию насекомых, микроорганизмов, грибков и в условиях повышенной влажности.
8. Прочность. Данный параметр свидетельствует о том, какое влияние на изделие окажет транспортировка, хранение, укладка и эксплуатация. Хороший показатель находится в пределах от 0,2 до 2,5 МПа.
9. Огнеустойчивость. Здесь учитываются все параметры пожарной безопасности: воспламеняемость материала, его горючесть, дымообразующая способность, а также степень токсичности продуктов горения. Так, чем дольше утеплитель противостоит пламени, тем выше его параметр огнестойкости.
10. Термоустойчивость. Способность материала сопротивляться воздействию температур. Показатель демонстрирует уровень температуры, после достижения которой у материала изменятся характеристики, структура, а также уменьшится его прочность.
11. Удельная теплоемкость. Измеряется в кДж/(кг х °С) и тем самым демонстрирует количество теплоты, которое аккумулируется слоем теплоизоляции.
12. Морозоустойчивость. Данный параметр показывает возможность материала переносить изменения температуры, замерзать и оттаивать без потери основных характеристик.

Во время выбора теплоизоляции нужно помнить о целом спектре факторов. Надо учитывать основные параметры утепляемого объекта, условия использования и так далее. Универсальных материалов не существует, так как среди представляемых рынком панелей, сыпучих смесей и жидкостей нужно выбрать наиболее подходящий для конкретного случая тип теплоизоляции.

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

7?

• ГОРЯЧАЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ Медленно дренируя

• Тепловая вместимость при постоянном объеме или давлении

• Сохранение холода молока

• Избегание термического равновесия

• Diffusive Motion в ячейках

• 0003

• 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

(16 оценок)

Нажмите здесь, чтобы оценить

Quick Look

Уровень: 4 (3-5)

Необходимое время: 5 часов 15 минут

(20 минут подготовка, 150 минут замораживание, 90 минут плавление, 40 минут оценка) Размер группы: 3

Зависимость от действий: Нет

предметных областей: Физические науки

Ожидаемые характеристики NGSS:

4-PS3-2

5-PS1-3

---

Доля:

TE Информационный бюллетень

Резюме

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 следующего 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 поперечной резки
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 можно локально использовать 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 поперечной резки
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?

Подписаться

Подпишитесь на нашу рассылку новостей, чтобы получать 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.

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.

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 излучении, 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 теплопроводностью, конвекцией и излучением тепловой энергии, а также выполняют задания, в которых 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

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 согреться или охладиться. 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. Завершите 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 электрическая, механическая, химическая, звуковая, световая и тепловая.

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 может быть разработано инженерами-упаковщиками, инженерами-механиками, электриками, компьютерщиками и инженерами-строителями, 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.

Рекомендации

Кесслер, Джеймс Х. и Андреа Беннетт. Лучшее из WonderScience: элементарные научные занятия . Бостон, Массачусетс: Delmar Publishers, 1997. стр. 207, 210-211. ISBN: 0827380941

Авторские права

© 2013 Регенты Университета Колорадо; оригинал © 2004 Вустерский политехнический институт

Программа поддержки

Центр инженерного образования, Университет Тафтса

Благодарности

Содержание этой учебной программы цифровой библиотеки было разработано в рамках гранта Национального научного фонда GK-12. Однако это содержание не обязательно отражает политику Национального научного фонда, и вы не должны исходить из того, что оно одобрено федеральным правительством.