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什么是绝缘及其工作原理?
发布时间:2020-06-23 09:41浏览次数:

玻璃啤酒瓶,不锈钢瓶有什么共同点?

是的,它们都是很好的绝缘体,但之所以会令您惊讶呢!

什么是绝缘?

要了解什么是好的绝缘子,让我们首先看一下什么是绝缘。有多种隔热材料,包括隔热,隔音,电绝缘等。出于我们的目的,我们将讨论隔热,它通过反射热辐射或减少从一个物体到另一个物体的热传导和对流来减少物体之间的热传递。另一个(稍后对此进行详细介绍)。从根本上讲,绝热是使咖啡在保温杯中保持热状态,并让您的手戴着手套保暖的原因。

热传递类型

一个常见的误解是隔热材料会保持低温,而实际上隔热材料的作用是减少热量的传递,这意味着隔热材料将热量保持在内部。热能会传递到附近温度较低的物体上,您可能会感觉到它在高温时发生将咖啡倒入您的咖啡杯中,除非通过隔热器减慢或停止传输。

要了解什么是好的绝热材料,您需要了解三种热传递方法:传导,对流和辐射。

传导:将热量从动能较大(较高温度)的区域转移到动能较低(较低温度)的区域的过程,例如触摸热手柄。通过物理接触发生,是最常见的热传递形式。

热对流:将气体或液体加热然后从源中带走的过程,例如,感觉到沸腾锅上方的热空气。

热辐射:通过电磁波进行热传递的过程,例如来自太阳的热量。

绝热体

绝热材料的作用是减少热传递-保持目标物体处于高温或低温状态。不锈钢保温瓶是绝热器的一个很好的例子,它可以使冷饮保持凉爽,而热饮保持热饮-都在同一设备上!但这是令人困惑的部分–不锈钢不是一种很好的隔热材料–实际上,它是一种更好的导体。

“不锈钢水壶是一个非常有趣的例子,因为很多人没有意识到它不是提供绝缘的不锈钢–它是真空。” “不锈钢瓶实际上是两瓶–一个在另一个的顶部,并且它们之间的空间很小。这个空间没有空气,实际上产生了真空-正是这种真空提供了绝缘。”

真空是最著名的绝缘体之一,但空气本身也是一种出色的绝缘体,并且是烤箱手套和玻璃纤维绝缘等物体的绝缘性能的主要贡献者。这些材料中的气穴比材料本身放慢了传热的速度。

“ NASA实际上利用气袋来帮助防止航天飞机在重新进入地球时燃烧起来。”

织物用绝热材料

当涉及到织物的绝热材料时,制造商一直在努力争取尺寸与功效。手套或衣服越笨重,绝缘性能越好,但是戴手套的人越不舒服。

“衣服的隔热效果与住宅的隔热效果非常相似–隔热织物被编织在一起,并留有足够的空气空间。使用中空织物并将它们松散地编织在一起是使衣服隔热的最佳方法,但就像家用隔热材料一样,这会产生笨重的材料,对穿着者而言并不总是实用的。” 

“玻璃和陶瓷之类的东西分解成纤维然后编织成织物时,它们就是绝妙的绝缘子,”解释说。“用于保持热量的隔热织物面临的最大挑战之一是如何在不产生大体积的情况下产生那些隔热性能。织物通过在薄织物中提供出色的隔热性能,成功地克服了这一挑战。”

巴赫雷特(Bahret)是最富有创造力但最有效的一种隔热形式,它涉及一种巧妙的方法来隔离第三世界国家的房屋。这个想法非常简单,但是效果很好。玻璃啤酒瓶用于筑墙,并用砂浆固定在一起。瓶子的空心和圆形使其成为极好的绝热材料,而瓶子的透明性则使自然光充足。它提供了一种实用,经济的方式来建造隔热房屋。

绝缘的未来

绝缘材料将来会是什么样?是否会发现会大大改变隔热衣服制造和穿着方式的新材料?

实际上,很多人认为绝缘材料的未来已经来临–价格太昂贵了。

“将来,我认为您会看到基于用于制造碳纳米管(微管)的技术的新型微管和微球绝缘体。这些将被用于在薄的,可穿戴的织物,薄膜甚至模制零件中提供所需的绝缘性能。”

微型管由于其空心性而在微观上是很小的,并且是极好的绝缘体,它会截留空气。它们就像羽绒一样工作,羽绒也是空心的,可以隔离热能。穿羽绒服的人都知道,绝缘性能非常好。鉴于其微观尺寸,微管使这种绝缘进一步提高了,从而减小了体积,并提高了保温能力。”

微管技术的价格仍然使其对于消费者目的不实用。随着价格的下降,他相信我们将在隔热织物中看到越来越多的这项技术。

玻璃瓶,不锈钢瓶谜题

我们终于回到了最初的谜题–所有这些物品有什么共同点,使其成为如此出色的绝缘子?如果您阅读了这篇文章并且没有跳到底部,那么您已经知道这两个瓶子的空心性提供了卓越的绝缘性能。空气是不良的导体和良好的绝缘体,被困在玻璃瓶的空心中,而不锈钢瓶则通过产生真空来减慢热能而走得更远。

绝缘胶带

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