Formas de cambiar la transferencia de calor en la naturaleza y la tecnología. Tipos de transferencia de calor. Ejemplos de transferencia de calor en la naturaleza y la tecnología. Preguntas para comprobar
Octavo grado
Capítulo: fenómenos térmicos.
Generalización del tema: “Tipos de transferencia de calor. Ejemplos de transferencia de calor en la naturaleza y la tecnología"
Objetivos y metas lección:
- En geología, este es el movimiento lento de material debajo de la corteza terrestre.
- Agua hirviendo: el calor se transfiere del quemador a la olla, calentando el agua debajo.
- Radiador: fuerza el aire caliente en la parte superior y extrae aire más frío en la parte inferior.
- Taza de té caliente - El vapor muestra calor, se transfiere al aire.
- Cuando se derrite, el calor se transfiere al hielo desde el aire.
- convección del manto.
- Es por esta razón que las placas tectónicas se mueven gradualmente alrededor de la Tierra.
- Se agrega material caliente a los bordes crecientes de la placa y luego se enfría.
Generalización de material sobre el tema: "Tipos de transferencia de calor".
Comprobar las destrezas y habilidades de los estudiantes en tareas de prueba para resolver problemas sobre este tema.
Enseñar a ver las manifestaciones de los patrones estudiados en la vida circundante, expandir la comprensión de los estudiantes de la imagen física del mundo usando el ejemplo de la transferencia de calor en la naturaleza y la tecnología, para expandir los horizontes de los estudiantes.
Ejemplos diarios de convección
La convección ocurre cuando el calor es transferido a través de un gas o líquido por un material más caliente que se mueve hacia un área más fría. En meteorología, es la transferencia de calor y otras propiedades atmosféricas por el movimiento de masas de aire, especialmente en dirección ascendente. Esta agua caliente luego sube y el agua más fría baja para reemplazarla, provocando un movimiento circular. Esto provoca la fusión de sólido a líquido. Globo: un calentador dentro del globo calienta el aire y el aire se eleva. Esto hace que el globo se eleve porque entra aire caliente. Cuando el piloto quiere descender, suelta parte del aire caliente y el aire frío lo recoge, haciendo que el globo descienda. La sustancia congelada se descongela. Los alimentos congelados se descongelan más rápido con agua corriente fría si se colocan en agua. La acción del agua corriente transfiere rápidamente el calor a los alimentos.
Convección en meteorología y geología.
El manto rocoso de la Tierra se mueve lentamente debido a las corrientes de convección que transfieren calor desde el interior de la Tierra hacia la superficie. En los bordes del consumo, el material se vuelve denso, encogiéndose por el calor y hundiéndose en la Tierra en una fosa oceánica. Esto provoca la formación de volcanes. Circulación oceánica: el agua cálida alrededor del ecuador circula hacia los polos, mientras que el agua más fría en los polos se mueve hacia el ecuador. Efecto chimenea: también conocido como efecto chimenea, es el movimiento de aire dentro y fuera de edificios, chimeneas u otros objetos debido a la flotabilidad. En este caso, la flotabilidad se refiere a las diferentes densidades del aire entre el aire interior y el aire exterior. La fuerza de flotación aumenta debido a la mayor altura de la estructura y la mayor diferencia entre el nivel de calor dentro y fuera del aire. Convección estelar: una estrella tiene una zona de convección donde la energía se mueve por convección. Fuera del núcleo: la zona de radiación en la que se mueve el plasma. La corriente de convección se forma cuando el plasma sube y el plasma enfriado desciende. Convección gravitacional. Esto muestra que la sal seca se difunde hacia abajo en el suelo húmedo porque el agua dulce flota en el agua salada. Convección forzada: utiliza un ventilador, una bomba o un dispositivo de succión para facilitar la convección. Aire acondicionadoCalefacción centralTurbinas de calorIntercambiadores de calorCalefacción aerodinámica usando hélices en líquidoRadiadores de automóviles usando líquidoExtracto de circulación en animales ensangrentados calientesOndas de choque provenientes del horno de convección de explosión.Enseñar el pensamiento independiente, la capacidad de hablar frente a una gran audiencia.
Desarrollar en los estudiantes una actividad activa de aprendizaje, la capacidad de comparar y analizar los conocimientos adquiridos. Desarrollar habilidades de comunicación, discurso oral de los estudiantes; ampliar la curiosidad de los estudiantes.
6. Enseñar a utilizar herramientas de información y procesar el material extraído.
¿Qué lleva la energía?
Para comprender mejor cuándo y cómo se produce la ignición y la combustión como resultado de un incendio forestal, debemos analizar los procesos físicos asociados con él. Tenga en cuenta que la transferencia de calor se refiere a los procesos físicos por los cuales energía térmica se mueve hacia y a través del combustible no quemado.
Se refiere al proceso físico por el cual la energía térmica se mueve de un área a otra. Los métodos de transferencia de calor anteriores ilustran varias maneras transferencia de calor. Las ramas sobre el fuego reciben calor por convección y radiación. Los troncos de los árboles y los arbustos reciben el calor de la radiación del fuego. Los combustibles en tierra se precalientan por conducción y radiación. El calentamiento del combustible puede ocurrir simultáneamente de todas estas formas, dependiendo de la ubicación o carga del combustible.
La clase se divide en grupos. Cada grupo trabaja un tema específico, el tiempo de trabajo es de 2 semanas. Hay una selección de materiales para crear una presentación, un proyecto de varias fuentes de información (bibliografía adicional, recursos de Internet). Algunos alumnos, si lo desean, trabajan individualmente.
Creación de presentación, proyecto. Consultas.
Métodos generales de transferencia de calor.
Enfatizamos la importancia de la transferencia de calor radiante en el calentamiento de combustibles y la propagación del fuego. ¿Cuánto calor recibirá el combustible antes del incendio? Bueno, depende de la intensidad del fuego y la distancia, pero ¿cuánto? El primer método común de transferencia de calor es la conducción. La conducción es la transferencia de calor de una molécula de materia a otra. Un ejemplo de esto es un fuego latente a través de una pieza sólida de combustible. Debido a que la madera generalmente es un mal conductor del calor, la conducción es el menos importante de los tres métodos.
Protección preliminar de la obra.
Formas y métodos de trabajo:
conversación introductoria;
Encuesta frontal;
Presentación (proyecto)
Control intermedio en forma de encuesta de prueba;
Análisis y corrección de conocimientos;
Como material ilustrativo adicional, la animación y los modelos interactivos "Transferencia de calor", "Estudio diferente conductividad térmica materiales”, “Brisas diurnas y nocturnas”.
Es la transferencia de calor como resultado del movimiento del aire. Es el ascenso flotante natural del aire caliente sobre una fuente de calor lo que provoca la circulación automática en la masa de aire. Ejemplos de convección forzada son el fuego que se propaga desde el combustible de la superficie al combustible del aire y las columnas de humo que se elevan hacia la atmósfera. La convección también implica el contacto directo con la llama, un poderoso proceso de transferencia de calor, especialmente en un incendio frontal.
La radiación es la transferencia de energía térmica por un haz que pasa de una fuente de calor a un material absorbente. Algunos ejemplos son el calor recibido del sol y el precalentamiento del combustible antes de un frente en llamas. La radiación de un carbón o llama incandescente es muy fuerte. Esta es la razón por la que los bomberos a menudo tienen que proteger la piel expuesta. La radiación es la principal fuente de transferencia de calor en la hélice. ¿Se dan ejemplos de los tres métodos de transferencia de calor, como una relación entre la ignición, la intensidad del fuego y la velocidad de propagación?
Recursos y materiales:
Un ordenador.
Proyector multimedia.
Disco de animación.
Programa: Microsoft Office PowerPoint 200 3.
PLAN DE ESTUDIOS:
Introducción.-1 min.
Ataque físico -10 min.: repetición de material teórico.
Generalización del material tratado -15 min. ( trabajo de los estudiantes, animación).
Bueno, deberían, porque el comportamiento de un incendio es una consecuencia y depende de la forma y la cantidad de transferencia de energía térmica en el entorno del incendio. Existe un cuarto método de propagar el fuego que preocupa mucho a los bomberos. Se trata de un traslado de masa de los cuerpos de bomberos que puede producirse como consecuencia de la convección, el viento o la gravedad. Las pequeñas brasas de material en llamas pueden levantarse en una columna de convección y transportarse a cierta distancia frente al fuego. El viento, además de las fuertes corrientes de convección, puede transportar carbones o hermanos del fuego a distancias considerables a sotavento de un incendio.
Finalización de una tarea de prueba - 8 min. (2 opciones).
Comprobación de los resultados -4 min.
Resumen de la lección. Reflexión -5 min.
Tarea -2 min.
DURANTE LAS CLASES.
1. Introducción.
2. Ataque físico – ( ).
3. Generalización del tema "Tipos de transferencia de calor".:
1) defensa del mejor proyecto o presentación estudiantil - ( ) -1 ejemplo.
El viento sin sustentación convectiva resultará en una detección de armas de fuego más corta. La gravedad también se encarga de detectar armas de fuego, pero siempre cuesta abajo. Como regla general, cuanto más empinada sea la pendiente, mayor será el problema con las manchas de materiales en llamas de diferentes tamaños que ruedan cuesta abajo. En cada uno de estos casos, estamos ante nuevos encendidos fuera del perímetro del fuego, y no ante el crecimiento normal del fuego.
Determinación del comportamiento potencial del fuego
¿Por qué algunos incendios se mantienen pequeños mientras que otros crecen muy rápido? ¿Qué sucede cuando el fuego se vuelve grande en tamaño e intensidad? ¿Cómo interactúa el fuego con el medio ambiente? Consideremos primero la extensión del entorno del fuego. Para un incendio muy pequeño, el entorno del incendio se limita a unos pocos pies horizontal y verticalmente. A medida que el fuego crece en tamaño, el grado de exposición al medio ambiente también cambia. En un gran incendio, el entorno del incendio puede extenderse por muchas millas horizontalmente y miles de pies verticalmente.
2) visualización de animación y modelos interactivos "Transferencia de calor", "Estudio de diferentes conductividades térmicas de materiales", "Brisas diurnas y nocturnas".
4. Ejecución tareas de prueba . Se utiliza la versión para computadora - pruebas – ( ).
5. Pruebas de verificación(se realiza una autocomprobación o puede realizar una prueba intercambiando trabajo con un vecino).
Los grandes incendios de alta intensidad, grandes o pequeños, tienden a tener un efecto significativo en la atmósfera verticalmente. Esto se evidencia por sus columnas de convección. Generalmente, tres factores determinan el grado de desarrollo vertical de una convección o columna de humo de un incendio: la energía térmica liberada por el incendio, la inestabilidad de la atmósfera inferior y el viento ascendente.
Un incendio de alta intensidad creará cambios mucho más fuertes que ayudarán a construir columnas de convección muchos miles de pies en la atmósfera. Esto a veces se llama fuego 3D. Los incendios de baja intensidad crearán elevaciones débiles en el borde del incendio, lo que alimentará un humo débil y bajo o una columna de convección sobre el incendio. Esto es lo que a veces llamamos fuego bidimensional.
Proporcionando una verificación rápida, y lo más importante, cada estudiante tiene la oportunidad de descubrir de inmediato el resultado de su trabajo y a qué preguntas debe prestar atención.
Resumen de la lección. Reflexión.
Bueno, nuestra lección llega a su fin. En la atmósfera y el entorno en el que trabajamos hoy, cada uno de ustedes se sintió diferente. Y ahora me gustaría que calificaran qué parte de la lección fue la más interesante (declaraciones de los estudiantes).
Estas imágenes ilustran entornos de fuego abiertos y cerrados. A la izquierda vemos fuego ardiendo en todos los niveles de vegetación y expuesto a varios vientos y otros elementos del clima. Se verá afectado fácilmente por cualquier cambio atmosférico, y el comportamiento del fuego puede cambiar dramáticamente como resultado de cambios de viento, etc. a la derecha, un fuego arde bajo el dosel del bosque. Esto es algo similar a un incendio estructural que arde dentro de un edificio. Las condiciones fuera del edificio tienen un efecto relativamente pequeño sobre el fuego en el interior. Tales incendios suelen permanecer de baja intensidad.
Los acertijos se pueden resolver para siempre.
El universo es, después de todo, infinito.
Gracias a todos por la lección
¡Y lo más importante, que él era para el futuro!
Realmente disfruté trabajar contigo. Y ahora resumamos su trabajo en la lección de hoy (calificación).
7. Tarea:§1, p.178. Puede representar en papel los fenómenos físicos observados y discutidos en la lección en imágenes divertidas, cómics
Sin embargo, una vez que un incendio sale de un edificio o sale a través de la cubierta forestal, la intensidad y la propagación del fuego pueden aumentar drásticamente a medida que las condiciones atmosféricas exteriores influyen en el fuego. Recuerde que cualquier incendio forestal es una fuente de calor que puede interactuar con su entorno natural y lo hará. El tamaño de esta esfera de influencia dependerá del tamaño y la intensidad o salida de energía térmica del fuego. La ubicación física del incendio y el efecto de protección del paisaje y la vegetación circundantes suele ser un factor que contribuye al comportamiento potencial de ese incendio.
Bibliografía:
Proyanenkova L.A., Stefanova G.P., Krutova I.A. Lecciones de física sobre el tema "Fenómenos térmicos". Astracán, 2003.
A MÍ. Tulchinsky. Cuestiones cualitativas y problemas de física.
Libro de texto de física 8 celdas. Perishkin A.V.
VN Lange. Tareas experimentales en física para el ingenio.
AV Usova. Métodos de enseñanza de la física en los grados 7-8.
Comparemos de nuevo los incendios de baja intensidad con los de alta intensidad. Podemos generalizar diciendo que cuando intensidad baja el ambiente del fuego básicamente controla el fuego. La esfera de influencia es muy pequeña y el fuego provoca solo una pequeña modificación de los elementos meteorológicos en las inmediaciones del fuego. Por otro lado, los incendios de alta intensidad pueden controlar en gran medida ambiente. La esfera de influencia se vuelve mucho más grande y los incendios de alta intensidad pueden cambiar significativamente los elementos del clima cerca y cerca del incendio.
A. E. Marón, EF Marón. Material didáctico en física. Octavo grado.
Ivanov Vitaly 8 "z"
Presentación para el resumen del estudiante de 8º grado, Vitaliy Ivanov. La presentación analizó claramente los problemas de la transferencia de calor en la naturaleza y la tecnología.
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- El entorno controla el fuego.
- La esfera de influencia es muy pequeña.
- Modificación menor de los elementos meteorológicos en las inmediaciones del incendio.
- El fuego puede controlar el medio ambiente.
- La esfera de influencia es cada vez más grande.
- Puede cambiar significativamente los elementos del clima cerca o cerca del fuego.
Subtítulos de las diapositivas:
"Ejemplos de transferencia de calor en la naturaleza y la tecnología" Completado por Ivanov Vitaly 8 "z"
Introducción
Conceptos básicos El proceso de cambiar la energía interna sin realizar trabajo sobre el cuerpo o sobre el propio cuerpo se denomina transferencia de calor. La transferencia de energía de las partes del cuerpo más calentadas a las menos calentadas como resultado del movimiento térmico y la interacción de las partículas se denomina conductividad térmica. En la convección, la energía es transferida por los propios chorros de gas o líquido. La radiación es el proceso de transferencia de calor por radiación. La transferencia de energía por radiación se diferencia de otros tipos de transferencia de calor en que puede realizarse en un vacío total.
Conceptos básicos
Ejemplos de transferencia de calor en la naturaleza y la tecnología.
Vientos Todos los vientos en la atmósfera son corrientes de convección a gran escala.
La Convección de Vientos explica, por ejemplo, los vientos y brisas que se dan en las orillas de los mares. En los días de verano, la tierra se calienta con el sol más rápido que el agua, por lo que el aire sobre la tierra se calienta más que sobre el agua, su densidad disminuye y la presión se vuelve menor que la presión del aire más frío sobre el mar. Como resultado, como en los vasos comunicantes, el aire frío se mueve río abajo desde el mar hasta la orilla: el viento sopla. Esta es la brisa del día. Por la noche, el agua se enfría más lentamente que la tierra, y sobre la tierra el aire se vuelve más frío que sobre el agua. Se forma una brisa nocturna: el movimiento del aire frío de la tierra al mar.
Proyecto Sabemos que la combustión de combustible es imposible sin suministro de aire fresco.
Tiro Si no entra aire en el horno, el horno o la tubería de samovar, la combustión del combustible se detendrá. Por lo general, use una entrada natural de aire - corriente de aire. Para crear tracción sobre el horno, por ejemplo, en plantas de calderas de fábricas, fábricas, centrales eléctricas, se instala una tubería. Cuando el combustible se quema, el aire que contiene se calienta. Esto significa que la presión del aire en el horno y la tubería se vuelve menor que la presión del aire exterior. Debido a la diferencia de presión, el aire frío ingresa al horno y el aire caliente sube; se forma una corriente de aire.
Tiro Cuanto más alta sea la tubería construida sobre el horno, mayor será la diferencia de presión entre el aire exterior y el aire en la tubería. Por lo tanto, el empuje aumenta al aumentar la altura de la tubería.
Calefacción y refrigeración de locales residenciales Los residentes de países ubicados en las zonas templadas y frías de la Tierra se ven obligados a calentar sus hogares.
Calefacción y refrigeración de locales residenciales En países ubicados en zonas tropicales y subtropicales, la temperatura del aire incluso en enero alcanza + 20 y + 30 C. Aquí se utilizan dispositivos que enfrían el aire en los locales. Tanto el calentamiento como el enfriamiento del aire interior se basan en la convección.
Calefacción y refrigeración de locales residenciales Es aconsejable colocar los dispositivos de refrigeración en la parte superior, más cerca del techo, para que convección natural. Después de todo, el aire frío tiene una mayor densidad que el aire caliente y, por lo tanto, se hundirá.
Calefacción y refrigeración de locales residenciales Los dispositivos de calefacción se encuentran en la parte inferior. Muchas casas grandes modernas están equipadas con calentador de agua. La circulación de agua en él y el calentamiento del aire en la habitación se producen por convección.
Calefacción y refrigeración de locales residenciales Si la instalación de calefacción está ubicada en el propio edificio, entonces se instala una caldera en el sótano, en la que se calienta el agua. El agua caliente sube por un tubo vertical desde la caldera hasta un depósito, que suele estar situado en el desván de la casa. Desde el depósito se realiza un sistema de tuberías de distribución por las que pasa el agua a los radiadores instalados en todas las plantas, les cede su calor y vuelve a la caldera, donde vuelve a calentarse. Entonces hay una circulación natural de agua: convección.
Calefacción y refrigeración residencial Los edificios más grandes utilizan instalaciones más complejas. Agua caliente se suministra a varios edificios a la vez desde una caldera instalada en una habitación especial. El agua es impulsada hacia edificios con la ayuda de bombas, es decir, crean convección artificial.
Transferencia de calor y flora La temperatura de la capa de aire inferior y la capa superficial del suelo ha gran importancia para el desarrollo de las plantas.
Transferencia de calor y flora En la capa de aire adyacente a la Tierra y la capa superior del suelo, ocurren cambios de temperatura. Durante el día, el suelo absorbe energía y se calienta, por la noche, por el contrario, se enfría. Su calentamiento y enfriamiento está influenciado por la presencia de vegetación. Por lo tanto, el suelo oscuro y arado se calienta más por la radiación, pero se enfría más rápido que el suelo cubierto de vegetación.
Transferencia de calor y flora El clima también influye en el intercambio de calor entre el suelo y el aire. En las noches despejadas y sin nubes, el suelo se enfría fuertemente: la radiación del suelo se escapa libremente al espacio. En esas noches a principios de primavera, es posible que se produzcan heladas en el suelo. Si el clima está nublado, entonces las nubes cubren la Tierra y juegan el papel de una especie de pantallas que protegen el suelo de la pérdida de energía por radiación.
Transferencia de calor y flora Uno de los medios para aumentar la temperatura de la superficie del suelo y del aire del suelo son los invernaderos, que permiten un mejor aprovechamiento de la radiación solar. El área del suelo está cubierta con marcos de vidrio o películas transparentes.
Transferencia de calor y flora El pozo de vidrio transmite la radiación solar visible que, al caer sobre un suelo oscuro, la calienta, pero la transmite peor. radiación invisible emitida por la cálida superficie de la tierra. Además, el vidrio (o la película) evita el movimiento de aire caliente hacia arriba, es decir, la implementación de la convección. De esta forma, el vidrio de invernadero actúa como una "trampa" para la energía. Dentro de los invernaderos, la temperatura es más alta que en el suelo desprotegido, en unos 10 °C.
Termo La transferencia de calor de un cuerpo más caliente a uno más frío conduce a la igualación de sus temperaturas.
Termo Por lo tanto, si trae, por ejemplo, una tetera caliente a la habitación, se enfriará. Parte de su energía interna pasará a los cuerpos circundantes. Para evitar que el cuerpo se enfríe o se caliente, se debe reducir la transferencia de calor. Al mismo tiempo, se esfuerzan por asegurarse de que la energía no sea transferida por ninguno de los tres tipos de transferencia de calor: convección, conducción de calor y radiación.
Termo Consiste en un recipiente de vidrio con paredes dobles. La superficie interna de las paredes está cubierta con una capa de metal brillante y el aire se bombea fuera del espacio entre las paredes del recipiente. El espacio sin aire entre las paredes no conduce el calor, la capa brillante, debido a la reflexión, impide la transferencia de energía por radiación. Para proteger el vidrio de daños, el termo se coloca en una caja de cartón o metal. El recipiente se sella con un tapón y se enrosca una tapa en la parte superior de la caja.
¡Gracias por su atención!