Una sustancia tiene la conductividad térmica más alta en un sólido. I. Momento organizativo. ¿Qué es la conductividad?
1. Introducción.
El proyecto está diseñado de acuerdo con el estándar de medio educación general en física. Al redactar este proyecto se consideró el estudio de los fenómenos térmicos, su aplicación en la vida cotidiana y la tecnología. Además del material teórico, se presta mucha atención a trabajo de investigación- estos son experimentos que responden a las preguntas "¿De qué manera se puede cambiar la energía interna del cuerpo?", "¿Es la conductividad térmica la misma varias sustancias”, “Por qué se elevan los chorros de aire caliente o líquidos”, “Por qué los cuerpos con una superficie oscura se calientan más”; búsqueda y procesamiento de información, fotografías.Tiempo de trabajo en el proyecto: 1 - 1.5 meses.Objetivos del proyecto: * implementación práctica del conocimiento de los escolares sobre fenómenos térmicos; * formación de habilidades para la investigación independiente; * desarrollo de intereses cognitivos; * desarrollo de pensamiento lógico y técnico * desarrollo de habilidades para la adquisición independiente de nuevos conocimientos en física de acuerdo con las necesidades e intereses vitales;
Además de la cuestión del número de dimensiones que parece tener el espacio exterior, la teoría de cuerdas también plantea algunos otros problemas que deben resolverse antes de que podamos declararla como la última teoría unificada de la física. Todavía no sabemos si todos los infinitos se destruyen entre sí, y cómo podemos conectar ondas a una cuerda exactamente con clase especial partículas que observamos. Sin embargo, es posible que encontremos respuestas a estas preguntas en los próximos años, y para finales de siglo sabremos si la teoría de cuerdas es la tan esperada teoría unificada de la física.
2. La parte principal.
2.1. parte teórica
En la vida, nos encontramos con fenómenos térmicos todos los días. Sin embargo, no siempre pensamos que estos fenómenos se pueden explicar si conoces bien la física. En las lecciones de física, nos familiarizamos con las formas de cambiar la energía interna: la transferencia de calor y el trabajo sobre el cuerpo o el cuerpo mismo. Cuando dos cuerpos con diferente temperatura entran en contacto, se transfiere energía de un cuerpo con más alta temperatura a un cuerpo con una temperatura más baja. Este proceso continuará hasta que las temperaturas de los cuerpos se igualen (se alcance el equilibrio térmico). En este caso, no se realiza ningún trabajo mecánico. El proceso de cambiar la energía interna sin realizar trabajo sobre el cuerpo o sobre el propio cuerpo se denomina transferencia de calor o transferencia de calor. En la transferencia de calor, la energía siempre se transfiere de un cuerpo más caliente a uno más frío. El proceso inverso nunca ocurre espontáneamente (por sí mismo), es decir, la transferencia de calor es irreversible. La transferencia de calor determina o acompaña a muchos procesos de la naturaleza: la evolución de estrellas y planetas, procesos meteorológicos en la superficie terrestre, etc. Tipos de transferencia de calor: conducción de calor, convección, radiación.
Pero, ¿puede haber tal teoría unificada? Simplemente hay una serie interminable de teorías que describen con mayor precisión y precisión el universo. Algunos abogarán por una tercera posibilidad sobre la base de que si hubiera un sistema completo de leyes, impediría que Dios cambiara de opinión e interviniera en el mundo. Algo así como una vieja paradoja: ¿puede Dios hacer una roca tan pesada que no pueda levantarla? Pero la idea de que a Dios le gustaría cambiar de opinión es un ejemplo del engaño que mostró San Agustín cuando presentó a Dios como existiendo en el tiempo: el tiempo es una propiedad del universo creada solo por Dios.
conductividad térmica Llamado fenómeno de transferencia de energía desde las partes más calentadas del cuerpo a las menos calentadas como resultado del movimiento térmico y la interacción de las partículas que forman el cuerpo.
Los metales tienen la conductividad térmica más alta: tienen cientos de veces más que el agua. Las excepciones son el mercurio y el plomo, pero incluso aquí la conductividad térmica es diez veces mayor que la del agua.
¡Probablemente sabía lo que quería decir cuando lo dijo! Con el advenimiento mecánica cuántica empezamos a entender que los eventos no se pueden predecir con absoluta precisión, y siempre hay un cierto grado de incertidumbre. Si lo desea, puede atribuir este carácter aleatorio a la intervención de Dios, pero eso sería una intervención muy extraña: no hay evidencia de que sea intencional. De hecho, si fuera intencional, por definición no sería accidental. Hoy prácticamente hemos abolido la tercera posibilidad y definido el objetivo de la ciencia: nuestra tarea es formular un conjunto de leyes que nos permitan predecir eventos solo hasta el límite establecido por el principio de incertidumbre.
Al introducir una aguja de metal en un vaso con agua caliente muy pronto el extremo del radio también se calentó. En consecuencia, la energía interna, como cualquier tipo de energía, puede transferirse de un cuerpo a otro. La energía interna también se puede transferir de una parte del cuerpo a otra. Entonces, por ejemplo, si un extremo de un clavo se calienta en una llama, entonces su otro extremo, que está en la mano, se calentará gradualmente y quemará la mano.
En muchos casos, aumentamos la sensibilidad de nuestras mediciones o hicimos nuevas observaciones solo para descubrir nuevos fenómenos que no están predichos por la teoría existente y tenerlos en cuenta, tuvimos que desarrollar una teoría mejor.
Podríamos esperar encontrar varias capas nuevas de estructura más fundamentales que los quarks y los electrones, que ahora consideramos partículas "elementales". Pero la gravedad te permite establecer un límite en esta serie de "cajas en cajas". Si hay una partícula de energía por encima del llamado Por lo tanto, es muy posible que una serie de teorías cada vez más precisas tengan un cierto límite a medida que nos acercamos a energías más altas, por lo que debe haber una cierta teoría del universo. Por supuesto, la energía de Planck está muy lejos de la energía de 100 ohmios, que es el máximo que tenemos actualmente en el laboratorio.
2.2. Parte práctica.
Estudiemos este fenómeno haciendo una serie de experimentos con sólidos, líquidos y gases.
Experiencia #1
Han tomado varios artículos: una cuchara de aluminio, otra cuchara de madera, una tercera cuchara de plástico, una cuarta cuchara de acero inoxidable y una quinta cuchara de plata. Adjuntamos clips a cada cuchara con gotas de miel. Ponen cucharas en un vaso de agua caliente para que los mangos con sujetapapeles sobresalgan en diferentes direcciones. Las cucharas se calentarán y, a medida que se calienten, la miel se derretirá y los sujetapapeles se caerán.
¡En el futuro previsible, es poco probable que alcancemos la energía de Planck! Sin embargo, lo más primeras etapas El universo es el escenario donde tales energías deben surgir. En mi opinión, la exploración del universo primitivo y los requisitos de fuerza matemática ofrecen una buena oportunidad de llegar a una teoría unificada completa mientras estamos vivos, si no hemos explotado antes.
¿Qué significa si realmente encontramos la última teoría del universo? Pero si una teoría se valida matemáticamente y siempre produce predicciones que concuerdan con las observaciones, casi podemos estar seguros de que es cierta. Esto pondría fin a un capítulo largo y glorioso en la historia de la batalla intelectual del hombre para comprender el universo. Pero también conducirá a una revolución en la comprensión habitual del hombre de las leyes que gobiernan el universo. En la época de newton persona educada podría tener una idea de todo el conocimiento humano, al menos en términos generales.
Por supuesto, las cucharas deben ser iguales en forma y tamaño. Donde el calentamiento ocurre más rápido, ese metal conduce mejor el calor, es más conductor térmico. Para este experimento tomé un vaso de agua hirviendo y cuatro tipos de cucharas: aluminio, plata, plástico e inoxidable. Los bajé uno por uno en un vaso y cronometré el tiempo: en cuántos minutos se calentaría. Eso fue lo que hice:
Conclusión: las cucharas de madera y plástico tardan más en calentarse que las de metal, lo que significa que los metales tienen una buena conductividad térmica.
Experiencia #2
Llevemos al fuego la punta de un palo de madera. Se encenderá. El otro extremo del palo, que está afuera, estará frío. Entonces el árbol tiene mala conductividad térmica.
Acercamos el extremo de una delgada varilla de vidrio a la llama de una lámpara de alcohol. Después de un tiempo, se calentará, mientras que el otro extremo permanecerá frío. Por lo tanto, el vidrio también tiene una baja conductividad térmica.
Si calentamos el extremo de una barra de metal en una llama, muy pronto toda la barra se calentará mucho. Ya no podemos sostenerlo en nuestras manos.
Esto significa que los metales conducen bien el calor, es decir, tienen una alta conductividad térmica. En el shta-ti-ve go-ri-zon-tal-pero fortificado-lyon ster-zhen. En la barra, a través del espacio uno contra uno, ver-ti-kal-pero sujetar-le-na con la ayuda de claveles de cera de metal.
Al borde de la vara, le pusieron una vela debajo. Dado que el borde de la varilla está en gre-va-et-sya, entonces en un grado-pen-pero el ster-zhen pro-gre-va-et-sya. Cuando el calor llega al lugar donde se sujetan los claveles con la vara, el ste-a-rin se derrite, y el clavel cae. Vemos que en este experimento no hay pe-re-no-sa-sustancia, tan-respectivamente-sino, ob-observar-sí-hay-tibia-baja-agua.
Experiencia #3
Diferentes metales tienen diferente conductividad térmica. En la sala de física hay un dispositivo con el que podemos asegurarnos de que diferentes metales tienen diferente conductividad térmica. Sin embargo, en casa pudimos verificar esto con la ayuda de un dispositivo hecho en casa.
Un instrumento para mostrar las diversas conductividades térmicas de los sólidos.
Hemos hecho un dispositivo para mostrar diferentes conductividades térmicas de sólidos. Para ello, utilizamos un bote de papel de aluminio vacío, dos anillos de goma (hechos en casa), tres trozos de alambre de aluminio, cobre y hierro, tejas, agua caliente, 3 figuritas de hombrecitos con los brazos levantados, recortadas en papel.
El orden de fabricación del dispositivo:
doblar el cable en forma de letra "G";
fortalecerlos desde el exterior de la lata con anillos de goma;
cuelgue hombres de papel de las partes horizontales de los segmentos de alambre (usando parafina fundida o plastilina).
Comprobación del funcionamiento del dispositivo.. Vierta agua caliente en una jarra (si es necesario, caliente una jarra de agua en una estufa eléctrica) y observe qué figura caerá primero, segundo, tercero.
Resultados. La estatuilla unida a la alambre de cobre, segundo - sobre el aluminio, tercero - sobre el acero.
Conclusión. Diferentes sólidos tienen diferente conductividad térmica.
La conductividad térmica de diferentes sustancias es diferente.
Experiencia No. 4
Considere ahora la conductividad térmica de los líquidos. Tome un tubo de ensayo con agua y comience a calentar su parte superior. El agua en la superficie pronto hervirá, y en el fondo del tubo durante este tiempo solo se calentará. Esto significa que los líquidos tienen baja conductividad térmica.
Experiencia No. 5
Investigamos la conductividad térmica de los gases. Ponemos un tubo de ensayo seco en el dedo y lo calentamos boca abajo en la llama de una lámpara de alcohol. El dedo no se sentirá caliente durante mucho tiempo. Esto se debe a que la distancia entre las moléculas de los gases es incluso mayor que la de los líquidos y los sólidos. Por lo tanto, la conductividad térmica de los gases es aún menor.
La lana, el pelo, las plumas de aves, el papel, la nieve y otros cuerpos porosos tienen una conductividad térmica deficiente.
Esto se debe al hecho de que el aire está contenido entre las fibras de estas sustancias. El aire es un mal conductor del calor.
Entonces, la hierba verde se conserva bajo la nieve, los cultivos de invierno se protegen de la congelación.
Experiencia No. 6
Esponjó una pequeña bola de algodón y la envolvió alrededor de la bola del termómetro. Ahora sostuvo el termómetro durante algún tiempo a cierta distancia de la llama y notó cómo subía la temperatura. Luego, la misma bola de algodón apretó y envolvió firmemente el bulbo del termómetro y lo llevó nuevamente a la lámpara. En el segundo caso, el mercurio subirá mucho más rápido. ¡Esto significa que el algodón comprimido conduce el calor mucho mejor!
El vacío (espacio libre de aire) tiene la conductividad térmica más baja. Esto se explica por el hecho de que la conductividad térmica es la transferencia de energía de una parte del cuerpo a otra, que ocurre durante la interacción de moléculas u otras partículas. En un espacio donde no hay partículas, la conducción de calor no puede tener lugar.
3. Conclusión.
Diferentes sustancias tienen diferente conductividad térmica.
Tienen alta conductividad térmica. cuerpos solidos(metales), menores - líquidos y malos - gases.
Podemos utilizar la conductividad térmica de diversas sustancias en la vida cotidiana, la tecnología y la naturaleza.
El fenómeno de la conductividad térmica es inherente a todas las sustancias, independientemente del estado de agregación en el que se encuentren.
Ahora, sin dificultad, puedo responder y explicar desde un punto de vista físico a las preguntas:
1. ¿Por qué las aves esponjan sus plumas cuando hace frío?
(Hay aire entre las plumas, y el aire es un mal conductor del calor).
2. ¿Por qué las prendas de lana mantienen mejor el frío que las sintéticas?
(Hay aire entre los pelos, que no conduce bien el calor).
3. ¿Por qué los gatos duermen acurrucados cuando hace frío en invierno? (Acurrucados en una bola, reducen el área de superficie que emite calor).
4. ¿Por qué los mangos de los soldadores, planchas, sartenes, ollas son de madera o plástico? (La madera y el plástico tienen poca conductividad térmica, por lo que cuando calentamos objetos metálicos, sostener un mango de madera o plástico no nos quemará las manos).
5. ¿Por qué los arbustos de plantas amantes del calor y los arbustos se cubren con aserrín para el invierno?
(El aserrín es un mal conductor del calor. Por eso, las plantas se cubren con aserrín para que no se congelen).
6. ¿Qué botas protegen mejor contra las heladas: ajustadas o espaciosas?
(Amplio, como el aire no conduce bien el calor, es otra capa del maletero la que retiene el calor).
4. Lista de literatura utilizada.
Publicaciones impresas:
1.A.V. Peryshkin Física Grado 8 -M: Avutarda, 2012
2.M.I.Bludov Conversaciones sobre física parte 1 -M: Ilustración 1984.
Recursos de Internet:
1.http://clase-fizika.narod.ru/8_3.htm
2.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2 %D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C