物质的导热性

一天，小明和几个同学上体育课后去取水喝，小明没有茶杯，就用金属易拉罐来装开水，感到很烫手，而其他同学用玻璃杯或塑料杯却没有这么烫，他想：“各种物质都能传热，哪些东西更容易传热呢?”他猜想：易拉罐是金属做的，是不是金属导热本领最大?于是他进行了以下实验：在一只玻璃杯里倒入热水，再放入一把塑料调羹、一把木制调羹和一把金属调羹，过了一会儿，用手摸一摸，感觉金属调羹最热，塑料调羹较暖，而木制调羹几乎未感觉到有变化。

通过这个试验我们得到结论：金属的导热性最大、塑料次之、木材最小。也就是说不同物质的导热性不同，导热性是物质的一种基本物理属性。我们根据导热性的差异，将物质分为两类：热的良导体和热的不良导体。

一、热的良导体和热的不良导体

1、热的良导体。我们把善于传热的物质叫做热的良导体。最善于传热的是银，其次是铜、铝、钢、铁。银的导热性虽然很好，但由于其价格昂贵。一般不用来做导热材料。

热的良导体在我们的厨房中有极为广泛的应用。各种炊具的材料基本都是热的良导体。在以前铝制品以轻便、耐用、导热性好、不生锈的优点而广泛用于厨房，如铝锅、铝制饭盒等。但铝锅不宜用来烧煮酸性或碱性食物，以及过咸的食物，否则，炊具中的铝会大量溶出，污染食物。大量研究表明，铝摄入过多会加速人的衰老，铝还是诱发老年痴呆的祸根。

热的良导体在散热装置中也有比较广泛的应用。现在我们所用的电脑更新换代的速度越来越快。这是件好事，可随之而来的是中央处理器(CPU)工作时产生的热量也越来越多。若不能及时给CPU散热，就会影响整个系统的稳定性和硬件的使用寿命。因此，在电脑上都装有各种散热装置。电脑的散热装置一般由电扇和散热片组成。散热片可以做成不同形状，如图1就是一种常见的电脑散热片。做成这种形状的目的是增大与空气的接触面积。散热片通过铜片与CPU紧密接触，使产生的热量迅速传导到散热片上，再通过电扇对散热片吹风。达到散热的目的。其实类似这样的散热片在我们生活中经常能见到。如取暖器和空调内部都有这样的片状的散热片及时散热，保证机器正常工作。

2、热的不良导体。曾有这样一则报导：南极科学考察队在南极用一种特殊塑料(绝热性能非常好的材料)建造了屋子，不慎在加固房屋时使用了一根用钢铁制的螺丝，就是这一根螺丝，半夜使屋里的温度降到了科考队员无法承受的程度。查其原因，都是这根金属螺丝坏的事，因为它是热的良导体，再加上里外的温度相差很大，所以它将屋里的热量“使劲”地向外面传输，好像变成了一条专门向外输送热量的通道，于是乎屋里的温度拼命下降，几乎酿成事故。

由这则报道我们可以发现，在寒冷的南极，室内的热量是极其宝贵的，这时我们就不希望“金属螺丝”这一热的良导体将热量传导出去。我们需要的是不善于传热的物质来保温，也就是热的不良导体。如上面提到建屋用的塑料就是热的不良导体。我们常见的瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体。最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。液体中，除了水银以外。都不善于传热。另外气体比液体更不善于传热。

同学们是否还记得水煮金鱼的实验，取一个烧瓶。装入适量的水，在水里放进去几条小金鱼。倾斜烧瓶，用酒精灯加热烧瓶的颈部，过一会颈部的水就会沸腾。而下部的金鱼却仍然自由自在地游来游去。这是为什么呢?这是因为从上部加热，上方的水很快变热，但下方的水要通过热传导而变热，而水是热的不良导体，这样，下部的水变热的速度很慢，所以会出现烧瓶颈部沸腾而底部却不热的现象。

热的不良导体不善于传热这一特点，常被我们用来对物体进行保温。最常见的我们所用的热水瓶瓶塞。它的材料――软木就是热的不良导体，使瓶内热水的热量不至于流失过快。冰箱里面的温度低，外界的温度比里面的高，为了有效地减少里外的热交换，用塑料――热的不良导体做外壳。冬天，我们所穿的羽绒服、羊毛衫、皮衣所用的材料也都是热的不良导体，减少我们体表热量的流失，从而使我们不感到寒冷。

了解了热的良导体和不良导体，下面我们再来了解一下热量是如何传递的。

二、热传递

热量会从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分，这种现象叫做热传递。

热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。只要物体之间或同一物体的不同部位之间存在温度差，就会有热传递现象发生，并且将一直持续到温度相同为止。发生热传递的唯一条件是存在温度差。热传递的结果是温差消失。即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度。在热传递过程中，物质并未发生迁移，只是高温物体放出热量，温度降低，内能减少；低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。因此，热传递的实质就是内能从高温物体向低温物体转移的过程，这是能量转移的一种方式。

热传递的三种形式：

1、传导。热量从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分，叫做传导。热传导是固体中热传递的主要方式。例如，文章开始小明做实验时将金属调羹放在热水中，调羹变烫。这就是通过传导的方式将水的热量传导到调羹，使调羹变热。另外，在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。

2、对流、靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流。对流是液体和气体中热传递的主要方式。气体的对流现象比液体更明显。利用对流加热或降温时，必须同时满足两个条件：一是物质可以流动；二是加热方式必须能促使物质流动。例如，在烧开水的过程中使整壶水都变热，这主要是对流方式起的作用。

3、辐射。热量由物体沿直线向外射出。叫做辐射。用辐射方式传递热，不需要任何介质。因此。辐射可以在真空中进行。地球上得到太阳的热，就是太阳通过辐射的方式传来的。当然热辐射并不是太阳的专利，任何发热的物体，都以辐射的方式向外传热。

一般情况下，热传递的三种形式往往是同时进行的，只不过以其中的某一方式较为明显而已。例如，夏天喝饮料，把冰块放入饮料中降温，饮料通过传导的方式把热传给冰，冰吸热熔化，接着整杯饮料通过对流达到相同温度。