Окно, которое умнее, чем кажется: вся физика стеклопакета 🪟
Посмотрите на своё окно. Кажется, что это просто стекло в раме. На самом деле здесь работают теплопроводность, излучение, конвекция и даже химия.
🪟 Что такое стеклопакет?
Это два или три стекла, склеенных по краю в герметичный «бутерброд». Между стёклами нет воздуха с улицы, там сухой воздух или инертный газ, чаще всего аргон. Главное в стеклопакете — не само стекло, а прослойка газа.
Как его собирают на заводе?
1. Стекло режут по размеру и моют деминерализованной водой, чтобы не осталось ни пятнышка.
2. Из алюминиевого или пластикового профиля гнут рамку-дистанцию. Внутрь неё засыпают гранулы осушителя, которые всю жизнь окна вытягивают остатки влаги. Присмотритесь к краю стеклопакета: в рамке видны крошечные дырочки, это они.
3. Рамку промазывают бутилом и прижимают к ней стёкла.
4. Пространство между стёклами заполняют газом.
5. По периметру наносят второй слой герметика, и пакет закрыт навсегда.
Почему внутри аргон, а не обычный воздух?
Тут сразу три причины.
— Влага. В обычном воздухе есть водяной пар. Зимой он осел бы на холодном стекле внутри пакета, и протереть его было бы уже невозможно.
— Химия. На стекле есть тончайшее напыление с серебром. Кислород и влага окисляли бы его, а инертный газ ни с чем не реагирует.
— Теплопроводность. Аргон проводит тепло примерно на треть хуже воздуха. Он тяжелее и «ленивее», поэтому внутри пакета медленнее возникают конвекционные потоки.
Криптон ещё лучше, но он намного дороже. Аргона в воздухе почти 1%, поэтому он недорогой.
Зачем стекло покрывают «волшебным» составом?
Это энергосберегающее покрытие (low-E): слой металла и оксидов толщиной в десятки нанометров, в тысячи раз тоньше волоса. Видимый свет оно пропускает, а тепловое, инфракрасное, излучение отражает.
✅ Зимой тепло от батарей и людей возвращается обратно в комнату.
✅ Летом мультифункциональное покрытие отражает часть солнечного жара наружу.
Проверить, есть ли покрытие, можно фонариком. Поднесите его к стеклу и посмотрите на отражения: одно из них будет другого оттенка.
⚡ Разрушаем миф про теплоёмкость
Часто пишут, что газ в стеклопакете спасает от холода и жары благодаря низкой удельной теплоёмкости. Давайте посчитаем!
В одном квадратном метре прослойки толщиной 16 мм всего около 28 граммов аргона. Чтобы нагреть его на 1 °C, нужно примерно 15 джоулей. Столько же энергии уходит, чтобы поднять яблоко на полтора метра. Такая крошка газа почти не запасает тепла.
☝️ На самом деле окно сберегает тепло благодаря трём вещам:
— низкой теплопроводности газа: молекулы далеко друг от друга и редко сталкиваются;
— узкой щели: в ней газу трудно закрутиться в конвекционный поток;
— покрытию, которое отражает тепловые лучи.
Какие окна были раньше?
На Руси окна затягивали бычьим пузырём или слюдой, и слюдяные окошки считались роскошью. Стекло долго умели делать только маленькими кусочками, поэтому рамы дробили на множество клеток-переплётов. Первый патент на окно из склеенных стёкол выдали в 1865 году в США. Большое ровное стекло и стеклопакеты стали массовыми лишь в XX веке.
Зачем в старых окнах несколько рам?
Пройдитесь по Эрмитажу, Русскому музею, Михайловскому замку или любому историческому особняку Петербурга. Там до сих пор стоят дубовые окна с двумя рамами. По сути, это тот же стеклопакет, только «ручной сборки».
🧷 Между рамами остаётся слой воздуха, а воздух плохо проводит тепло.
🧷 Осенью вставляли зимние рамы и утепляли промежуток ватой. На вату для красоты клали ёлочные игрушки.
🧷 Чтобы стёкла не запотевали, между рамами ставили стаканчик с солью или древесным углём. Это прадедушка осушителя в современной рамке!
#ФизикаДетям
Посмотрите на своё окно. Кажется, что это просто стекло в раме. На самом деле здесь работают теплопроводность, излучение, конвекция и даже химия.
🪟 Что такое стеклопакет?
Это два или три стекла, склеенных по краю в герметичный «бутерброд». Между стёклами нет воздуха с улицы, там сухой воздух или инертный газ, чаще всего аргон. Главное в стеклопакете — не само стекло, а прослойка газа.
Как его собирают на заводе?
1. Стекло режут по размеру и моют деминерализованной водой, чтобы не осталось ни пятнышка.
2. Из алюминиевого или пластикового профиля гнут рамку-дистанцию. Внутрь неё засыпают гранулы осушителя, которые всю жизнь окна вытягивают остатки влаги. Присмотритесь к краю стеклопакета: в рамке видны крошечные дырочки, это они.
3. Рамку промазывают бутилом и прижимают к ней стёкла.
4. Пространство между стёклами заполняют газом.
5. По периметру наносят второй слой герметика, и пакет закрыт навсегда.
Почему внутри аргон, а не обычный воздух?
Тут сразу три причины.
— Влага. В обычном воздухе есть водяной пар. Зимой он осел бы на холодном стекле внутри пакета, и протереть его было бы уже невозможно.
— Химия. На стекле есть тончайшее напыление с серебром. Кислород и влага окисляли бы его, а инертный газ ни с чем не реагирует.
— Теплопроводность. Аргон проводит тепло примерно на треть хуже воздуха. Он тяжелее и «ленивее», поэтому внутри пакета медленнее возникают конвекционные потоки.
Криптон ещё лучше, но он намного дороже. Аргона в воздухе почти 1%, поэтому он недорогой.
Зачем стекло покрывают «волшебным» составом?
Это энергосберегающее покрытие (low-E): слой металла и оксидов толщиной в десятки нанометров, в тысячи раз тоньше волоса. Видимый свет оно пропускает, а тепловое, инфракрасное, излучение отражает.
✅ Зимой тепло от батарей и людей возвращается обратно в комнату.
✅ Летом мультифункциональное покрытие отражает часть солнечного жара наружу.
Проверить, есть ли покрытие, можно фонариком. Поднесите его к стеклу и посмотрите на отражения: одно из них будет другого оттенка.
⚡ Разрушаем миф про теплоёмкость
Часто пишут, что газ в стеклопакете спасает от холода и жары благодаря низкой удельной теплоёмкости. Давайте посчитаем!
В одном квадратном метре прослойки толщиной 16 мм всего около 28 граммов аргона. Чтобы нагреть его на 1 °C, нужно примерно 15 джоулей. Столько же энергии уходит, чтобы поднять яблоко на полтора метра. Такая крошка газа почти не запасает тепла.
☝️ На самом деле окно сберегает тепло благодаря трём вещам:
— низкой теплопроводности газа: молекулы далеко друг от друга и редко сталкиваются;
— узкой щели: в ней газу трудно закрутиться в конвекционный поток;
— покрытию, которое отражает тепловые лучи.
Какие окна были раньше?
На Руси окна затягивали бычьим пузырём или слюдой, и слюдяные окошки считались роскошью. Стекло долго умели делать только маленькими кусочками, поэтому рамы дробили на множество клеток-переплётов. Первый патент на окно из склеенных стёкол выдали в 1865 году в США. Большое ровное стекло и стеклопакеты стали массовыми лишь в XX веке.
Зачем в старых окнах несколько рам?
Пройдитесь по Эрмитажу, Русскому музею, Михайловскому замку или любому историческому особняку Петербурга. Там до сих пор стоят дубовые окна с двумя рамами. По сути, это тот же стеклопакет, только «ручной сборки».
🧷 Между рамами остаётся слой воздуха, а воздух плохо проводит тепло.
🧷 Осенью вставляли зимние рамы и утепляли промежуток ватой. На вату для красоты клали ёлочные игрушки.
🧷 Чтобы стёкла не запотевали, между рамами ставили стаканчик с солью или древесным углём. Это прадедушка осушителя в современной рамке!
#ФизикаДетям
Просмотры: 13