Quelles substances ont une mauvaise conductivité thermique. II concours international de travaux de recherche et de création d'étudiants "start in science

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1 Morozovsk, branche de l'internat des cadets cosaques de l'université Université d'État technologies et gestion nommées d'après K.G. Razoumovski (Premier Université cosaque)", peloton 8/1

Mosina O.V. (Morozovsk, Branche de l'Université Cossack Cadet Corps-Boarding FSBEI HE "Université d'État de technologie et de gestion de Moscou nommée d'après KG Razumovsky (Première université cosaque)")

Perychkine A.V. Physique niveau 8. – M. : Outarde, 2012.

Bludov M.I. Conversations sur la physique partie 1. - M. : Education, 1984.

URL : http://class-fizika.narod.ru/8_3.htm.

URL : http://en.wikipedia.org/wiki/ %D0 %BE %D0 %B4 %D0 %BD %D0 %BE %D1 %81 %D1 %82 %D1 %8C.

Le projet est conçu conformément à la norme de moyenne enseignement général en physique. Lors de la rédaction de ce projet, l'étude des phénomènes thermiques, leur application dans la vie quotidienne et la technologie ont été envisagées. En plus du matériel théorique, une grande attention est accordée aux travaux de recherche - ce sont des expériences qui répondent aux questions "De quelle manière l'énergie interne du corps peut-elle être modifiée", "La conductivité thermique est-elle la même diverses substances», « Pourquoi les jets d'air chaud ou de liquide montent-ils vers le haut », « Pourquoi les corps à surface sombre se réchauffent-ils davantage » ; recherche et traitement d'informations, photos.

Temps de travail sur le projet : 1 - 1,5 mois.

Objectifs du projet :

  • mise en pratique des connaissances des écoliers sur les phénomènes thermiques ;
  • formation de compétences d'activité de recherche indépendante;
  • développement d'intérêts cognitifs;
  • développement de la pensée logique et technique;
  • développement de capacités pour l'acquisition indépendante de nouvelles connaissances en physique conformément aux besoins et intérêts vitaux;

Partie principale

Partie théorique

Dans la vie, nous rencontrons tous les jours des phénomènes thermiques. Cependant, nous ne pensons pas toujours que ces phénomènes peuvent être expliqués si vous connaissez bien la physique. Dans les cours de physique, nous nous sommes familiarisés avec les moyens de modifier l'énergie interne : transfert de chaleur et travail sur le corps ou sur le corps lui-même.

Lorsque deux corps avec des températures différentes entrent en contact, l'énergie est transférée d'un corps avec plus haute températureà un corps avec une température plus basse. Ce processus se poursuivra jusqu'à ce que les températures des corps soient égales (l'équilibre thermique est atteint). Dans ce cas, aucun travail mécanique n'est effectué. Le processus de modification de l'énergie interne sans effectuer de travail sur le corps ou sur le corps lui-même est appelé transfert de chaleur ou transfert de chaleur. Dans le transfert de chaleur, l'énergie est toujours transférée d'un corps plus chaud à un corps plus froid. Le processus inverse ne se produit jamais spontanément (de lui-même) ; l'échange de chaleur est irréversible. Le transfert de chaleur détermine ou accompagne de nombreux processus dans la nature : évolution des étoiles et des planètes, processus météorologiques à la surface de la Terre, etc. Types de transfert de chaleur : conductivité thermique, convection, rayonnement.

La conductivité thermique est le phénomène de transfert d'énergie des parties les plus chauffées du corps vers les moins chauffées à la suite du mouvement thermique et de l'interaction des particules qui composent le corps.

Les métaux ont la conductivité thermique la plus élevée - ils en ont des centaines de fois plus que l'eau. Les exceptions sont le mercure et le plomb, mais même ici la conductivité thermique est dix fois supérieure à celle de l'eau.

Lors de l'abaissement d'une aiguille en métal dans un verre d'eau chaude, très vite l'extrémité de l'aiguille est également devenue chaude. Par conséquent, l'énergie interne, comme tout type d'énergie, peut être transférée d'un corps à un autre. L'énergie interne peut également être transférée d'une partie du corps à une autre. Ainsi, par exemple, si une extrémité d'un ongle est chauffée dans une flamme, son autre extrémité, qui est dans la main, chauffera progressivement et brûlera la main.

Partie pratique

Étudions ce phénomène en faisant une série d'expériences avec des solides, des liquides et des gaz.

A pris Divers articles: une cuillère en aluminium, une autre cuillère en bois, une troisième cuillère en plastique, une quatrième cuillère en acier inoxydable et une cinquième cuillère en argent. Nous avons attaché des trombones à chaque cuillère avec des gouttes de miel. Ils ont mis des cuillères dans un verre d'eau chaude de sorte que les poignées avec des trombones en sortent dans des directions différentes. Les cuillères vont chauffer et, à mesure qu'elles chauffent, le miel va fondre et les trombones vont tomber.

Bien sûr, les cuillères doivent avoir la même forme et la même taille. Là où le chauffage se produit plus rapidement, ce métal conduit mieux la chaleur, est plus conducteur thermiquement. Pour cette expérience, j'ai pris un verre d'eau bouillante et quatre types de cuillères : en aluminium, en argent, en plastique et en inox. Je les ai descendus un par un dans un verre et j'ai chronométré le temps : en combien de minutes ça chaufferait. C'est ce que j'ai fait:

Conclusion : les cuillères en bois et en plastique mettent plus de temps à chauffer que les cuillères en métal, ce qui signifie que les métaux ont une bonne conductivité thermique.

Apportons le bout d'un bâton de bois dans le feu. Il va s'enflammer. L'autre extrémité du bâton, qui est à l'extérieur, sera froide. Cela signifie que l'arbre a une mauvaise conductivité thermique.

On amène le bout d'une fine tige de verre à la flamme d'une lampe à alcool. Au bout d'un moment, il chauffera, tandis que l'autre extrémité restera froide. Par conséquent, le verre a mauvaise conductivité thermique

Si nous chauffons l'extrémité d'une tige de métal dans une flamme, alors très bientôt toute la tige deviendra très chaude. Nous ne pouvons plus le tenir entre nos mains.

Cela signifie que les métaux conduisent bien la chaleur, c'est-à-dire qu'ils ont une conductivité thermique élevée. Une tige est fixée horizontalement sur un trépied. Sur la tige, à intervalles réguliers, des plots métalliques sont fixés verticalement avec de la cire.

Une bougie est amenée au bord de la tige. Puisque le bord de la tige se réchauffe, la tige se réchauffe progressivement. Lorsque la chaleur atteint le point où les crampons sont attachés à la tige, la stéarine fond et le crampon tombe. Nous voyons que dans cette expérience, il n'y a pas de transfert de matière, respectivement, la conductivité thermique est observée.

Différents métaux ont une conductivité thermique différente. Dans la salle de physique, il y a un appareil avec lequel nous pouvons nous assurer que différents métaux ont une conductivité thermique différente. Cependant, à la maison, nous avons pu le vérifier à l'aide d'un appareil fait maison.

dispositif d'affichage conductivité thermique différente solides.

Nous avons réalisé un dispositif permettant d'afficher différentes conductivités thermiques de solides. Pour ce faire, nous avons utilisé un pot en aluminium vide, deux anneaux en caoutchouc (faits maison), trois morceaux de fil en aluminium, cuivre et fer, une tuile, de l'eau chaude, 3 figurines de petits bonhommes aux bras levés, découpées dans du papier .

L'ordre de fabrication de l'appareil:

1. pliez le fil sous la forme de la lettre "G";

2. renforcez-les de l'extérieur du bocal avec des anneaux en caoutchouc;

3. accrochez les hommes en papier aux parties horizontales des segments de fil (en utilisant de la paraffine fondue ou de la pâte à modeler).

Vérification du fonctionnement de l'appareil. Verser dans un bocal eau chaude(si nécessaire, faites chauffer un pot d'eau sur une cuisinière électrique) et observez quel chiffre tombera en premier, deuxième, troisième.

Résultats. Le premier chiffre à tomber est fixé sur un fil de cuivre, le second - sur de l'aluminium, le troisième - sur de l'acier.

Conclusion. Divers solides ont une conductivité thermique différente.

La conductivité thermique de différentes substances est différente.

Considérons maintenant la conductivité thermique des liquides. Prenez un tube à essai avec de l'eau et commencez à chauffer sa partie supérieure. L'eau à la surface va bientôt bouillir et au fond du tube pendant ce temps, elle ne fera que chauffer. Cela signifie que les liquides ont une faible conductivité thermique.

Nous étudions la conductivité thermique des gaz. Nous mettons un tube à essai sec sur le doigt et le chauffons à l'envers dans la flamme d'une lampe à alcool. Le doigt ne sera pas chaud pendant longtemps. Cela est dû au fait que la distance entre les molécules de gaz est encore plus grande que celle des liquides et des solides. Par conséquent, la conductivité thermique des gaz est encore moindre.

La laine, les cheveux, les plumes d'oiseaux, le papier, la neige et autres ont une mauvaise conductivité thermique. corps poreux.

Cela est dû au fait que de l'air est contenu entre les fibres de ces substances. L'air est un mauvais conducteur de chaleur.

Ainsi, l'herbe verte est préservée sous la neige, les cultures d'hiver sont préservées du gel.

Il a gonflé une petite boule de coton et l'a enroulée autour d'une boule de thermomètre.

Maintenant, il a tenu le thermomètre pendant un certain temps à une certaine distance de la flamme et a remarqué comment la température augmentait. Ensuite, la même boule de coton a serré et enroulé étroitement autour de l'ampoule du thermomètre et l'a de nouveau amenée à la lampe. Dans le second cas, le mercure montera beaucoup plus vite.

Cela signifie que le coton compressé conduit beaucoup mieux la chaleur !

S'il est nécessaire de protéger le corps contre le refroidissement ou le chauffage, des substances à faible conductivité thermique sont utilisées. Ainsi, pour les casseroles, les poêles, les poignées sont en plastique ou en bois.

Les maisons sont construites en rondins ou en briques, qui ont une faible conductivité thermique, ce qui signifie qu'elles sont protégées du refroidissement.

Le vide (espace libéré de l'air) a la conductivité thermique la plus faible. Cela s'explique par le fait que la conductivité thermique est le transfert d'énergie d'une partie du corps à une autre, qui se produit lors de l'interaction de molécules ou d'autres particules. Dans un espace où il n'y a pas de particules, la conduction thermique ne peut pas avoir lieu.

Conclusion

Différentes substances ont une conductivité thermique différente.

Les solides (métaux) ont une conductivité thermique élevée, les liquides ont une conductivité thermique moindre et les gaz ont une faible conductivité thermique.

Nous pouvons utiliser la conductivité thermique de diverses substances dans la vie quotidienne, la technologie et la nature.

Le phénomène de conductivité thermique est inhérent à toutes les substances, quel que soit l'état d'agrégation dans lequel elles se trouvent.

Maintenant, sans difficulté, je peux répondre et expliquer d'un point de vue physique aux questions :

1. Pourquoi les oiseaux gonflent-ils leurs plumes par temps froid ?

(Il y a de l'air entre les plumes et l'air est un mauvais conducteur de chaleur.)

2. Pourquoi les vêtements en laine gardent-ils mieux le froid que les synthétiques ?

(Il y a de l'air entre les poils, qui ne conduit pas bien la chaleur).

3. Pourquoi les chats dorment-ils recroquevillés quand il fait froid en hiver ? (Enroulés en boule, ils réduisent la surface qui dégage de la chaleur).

4. Pourquoi les poignées des fers à souder, des fers à repasser, des poêles, des casseroles sont-elles en bois ou en plastique ? (Le bois et le plastique ont une mauvaise conductivité thermique, donc lorsque nous chauffons des objets métalliques, tenir une poignée en bois ou en plastique ne nous brûlera pas les mains).

5. Pourquoi les buissons de plantes thermophiles et les buissons sont-ils recouverts de sciure de bois pour l'hiver?

(La sciure de bois est un mauvais conducteur de chaleur. Par conséquent, les plantes sont recouvertes de sciure de bois afin qu'elles ne gèlent pas).

6. Quelles bottes protègent le mieux du gel : serrées ou spacieuses ?

(Spacieux, puisque l'air conduit mal la chaleur, c'est une autre couche dans la botte qui retient la chaleur).

Lien bibliographique

Belyaevsky I.A. RECHERCHE SUR LA CONDUCTIVITÉ THERMIQUE DE DIFFÉRENTES SUBSTANCES // Bulletin Scientifique de l'École Internationale. - 2017. - N° 1. - P. 72-76 ;
URL : https://school-herald.ru/ru/article/view?id=143 (date d'accès : 07.11.2017).

Le transfert de chaleur est l'un des moyens de modifier l'énergie interne d'un corps (ou d'un système de corps), tandis que l'énergie interne d'un corps est transférée à l'énergie interne d'un autre corps sans effectuer de travail mécanique.

Il existe 3 types de transfert de chaleur :

L'échange de chaleur entre deux milieux se produit à travers une paroi solide les séparant ou à travers l'interface entre eux.
La chaleur ne peut être transférée que d'un corps avec une température plus élevée à un corps avec une température plus basse.

L'échange de chaleur se déroule toujours de telle manière qu'une diminution de l'énergie interne de certains corps s'accompagne toujours de la même augmentation de l'énergie interne d'autres corps participant à l'échange de chaleur.
C'est un cas particulier de la loi de conservation de l'énergie.

INTÉRESSANT

Les perdrix, canards et autres oiseaux ne gèlent pas en hiver car la température de leurs pattes peut différer de la température corporelle de plus de 30 degrés. La basse température des pattes réduit considérablement le transfert de chaleur. Ceux-ci sont forces défensives organisme!

La conductivité thermique est le transfert d'énergie des parties les plus chauffées du corps vers les moins chauffées en raison du mouvement thermique et de l'interaction des microparticules (atomes, molécules, ions, etc.), ce qui conduit à l'égalisation de la température corporelle.
Non accompagné de transfert de substance !

Ce type de transfert d'énergie interne est caractéristique à la fois des solides et des liquides et des gaz.
La conductivité thermique de diverses substances est différente.
Les métaux ont la conductivité thermique la plus élevée,

et différents métaux ont une conductivité thermique différente.

Les liquides ont moins de conductivité thermique que les solides et les gaz moins que les liquides.

Lorsque vous chauffez l'extrémité supérieure d'un tube à essai fermé avec un doigt contenant de l'air, vous ne pouvez pas avoir peur de vous brûler le doigt, car. la conductivité thermique des gaz est très faible.
Il est intéressant de noter qu'il serait possible d'approcher presque la main de la flamme, par exemple, d'un brûleur à gaz (température supérieure à 1000 degrés) et de ne pas la brûler si ...

Et qu'est-ce qui se passerait si?

Le gaz est généralement un très mauvais conducteur de chaleur, il suffit donc d'une petite couche d'air entre la main et la flamme. Mais!
Mais il existe un phénomène tel que la convection dans les gaz, donc près de la flamme, la main brûle fortement.

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Sais-tu cela...

De grandes difficultés pour les constructeurs de bâtiments sont livrées par l'affaissement de la fondation, en particulier dans les régions à pergélisol. Les maisons se fissurent souvent à cause du dégel du sol sous-jacent.La fondation transfère une certaine quantité de chaleur au sol. Par conséquent, les bâtiments ont commencé à être construits sur pilotis. Dans ce cas, la chaleur est transférée uniquement par conductivité thermique de la fondation au pieu et plus loin du pieu au sol. Il s'avère que les piles en matériau solide durable doivent être remplies de kérosène à l'intérieur. En été, la pile conduit mal la chaleur de haut en bas, car. le liquide a une faible conductivité thermique. En hiver, en raison de la convection du liquide à l'intérieur du tas, au contraire, cela contribuera à un refroidissement supplémentaire du sol.
Ce n'est pas un conte de fées, pas de la fantaisie !
Un tel projet est vraiment conçu et testé !

Des scientifiques italiens ont inventé une chemise qui vous permet de maintenir une température corporelle constante. Les scientifiques promettent qu'il ne fera pas chaud en été et froid en hiver, car il est fait de matériaux spéciaux. Des matériaux similaires sont déjà utilisés dans les vols spatiaux.

Dans les anciennes mitrailleuses "Maxim", l'eau de chauffage protégeait l'arme de la fonte.

Dans la cuisine, lorsque vous soulevez des plats remplis de liquide chaud, pour ne pas vous brûler, vous ne pouvez utiliser qu'un chiffon sec. La conductivité thermique de l'air est bien inférieure à celle de l'eau ! Et la structure du tissu est très lâche, et tous les espaces entre les fibres sont remplis d'air dans un chiffon sec et d'eau dans un chiffon humide. Regardez, ne vous brûlez pas !

Feu dans le tamis

Le phénomène décrit ci-dessous démontre la propriété des métaux à bien conduire la chaleur.
Si vous faites un treillis de fil, en fournissant une bonne connexion métallique aux endroits où le fil se croise, et que vous le placez au-dessus d'un brûleur à gaz, vous pouvez alors allumer le gaz au-dessus du treillis lorsque la vanne est allumée, alors qu'il ne brûlera pas sous le grillage. Et si vous allumez le gaz sous la grille, le feu « ne fuira pas » à travers la grille !

À l'époque où il n'y avait pas d'ampoules électriques pour mineurs, on utilisait la lampe Davy.
C'était une bougie "plantée" dans une cage en métal. Et même si le puits était rempli de gaz inflammables, la lampe Davy était sûre et ne provoquait pas d'explosion - la flamme ne dépassait pas la lampe, grâce au treillis métallique.

La conductivité thermique est un type de transfert de chaleur dans lequel il y a un transfert direct d'énergie des particules (molécules, atomes) d'une partie plus chauffée du corps aux particules de sa partie moins chauffée.

Considérez une série d'expériences avec le chauffage d'un solide, d'un liquide et d'un gaz.

Nous fixons un fil de cuivre épais dans un trépied et attachons quelques œillets au fil avec de la cire ou de la pâte à modeler. Lorsque l'extrémité libre du fil est chauffée à la flamme d'une lampe à alcool, la cire fond et les clous de girofle tombent progressivement du fil. Et d'abord ceux qui sont plus proches de la flamme tombent, puis tous les autres à leur tour. Ceci est expliqué comme suit. Premièrement, la vitesse de déplacement des particules métalliques les plus proches de la flamme augmente. La température du fil à cet endroit augmente. Lorsque ces particules interagissent avec les particules voisines, la vitesse de ces dernières augmente également, ce qui entraîne une augmentation de la température de la partie suivante du fil. Ensuite, la vitesse de déplacement des particules suivantes augmente, et ainsi de suite, jusqu'à ce que tout le fil se réchauffe.

Il convient de rappeler que lors de la conduction thermique, la substance elle-même ne se déplace pas le long du corps, seule l'énergie est transférée.

Considérons maintenant la conductivité thermique des liquides. Prenez un tube à essai avec de l'eau. Nous y mettons un morceau de glace et commençons à chauffer le haut du tube à essai. L'eau de surface va bientôt bouillir. La glace au fond du tube à essai fondra à peine pendant ce temps. Cela signifie que les liquides ont une faible conductivité thermique, à l'exception du mercure et des métaux liquides.

Cela est dû au fait que dans les liquides, les molécules sont situées à de plus grandes distances les unes des autres que dans les liquides. solides.

Nous étudions la conductivité thermique des gaz. Nous posons un tube à essai sec sur un doigt et chauffons le fond dans la flamme d'une lampe à alcool. Le doigt ne se sent pas chaud pendant longtemps.

Cela est dû au fait que la distance entre les molécules de gaz est encore plus grande que celle des liquides et des solides. Par conséquent, la conductivité thermique des gaz est encore moindre.

Ainsi, la conductivité thermique de diverses substances est différente.

Les métaux, en particulier l'argent et le cuivre, ont la conductivité thermique la plus élevée. Si la conductivité thermique de diverses substances est comparée à la conductivité thermique du cuivre, il s'avère que pour le fer, c'est environ 5 fois moins, pour l'eau - 658 fois, pour la brique poreuse - 848 fois, pour la neige fraîchement tombée - près de 4000 fois , pour le coton , la sciure de bois et la laine de mouton - près de 10 000 fois, et pour l'air, c'est environ 20 000 fois moins. Les cheveux, les plumes, le papier, le liège et d'autres corps poreux ont également une faible conductivité thermique. Cela est dû au fait que de l'air est contenu entre les fibres de ces substances. Le vide (espace libéré de l'air) a la conductivité thermique la plus faible. Cela s'explique par le fait que la conductivité thermique est le transfert d'énergie d'une partie du corps à une autre, qui se produit lors de l'interaction de molécules ou d'autres particules. Dans un espace où il n'y a pas de particules, la conduction thermique ne peut pas avoir lieu.

S'il est nécessaire de protéger le corps contre le refroidissement ou le chauffage, des substances à faible conductivité thermique sont utilisées. Ainsi, les poignées des casseroles et poêles sont en plastique. Les maisons sont construites en rondins ou en briques, qui ont une faible conductivité thermique, ce qui signifie qu'elles protègent les locaux du refroidissement. L'utilisation du vide comme "matériau" calorifuge est à la base du dispositif d'un thermos, ou vase Dewar, qui a été inventé en 1892 par le scientifique anglais James Dewar.

1. Introduction.

Le projet a été élaboré conformément au standard de l'enseignement secondaire général en physique. Lors de la rédaction de ce projet, l'étude des phénomènes thermiques, leur application dans la vie quotidienne et la technologie ont été envisagées. En plus du matériel théorique, une grande attention est accordée aux travaux de recherche - ce sont des expériences qui répondent aux questions "De quelle manière l'énergie interne d'un corps peut-elle être modifiée", "La conductivité thermique de diverses substances est-elle la même", "Pourquoi les jets d'air chaud ou de liquide montent-ils vers le haut", "Pourquoi les corps dont la surface est sombre se réchauffent davantage ?" ; recherche et traitement d'informations, photographies.Temps de travail sur le projet: 1 - 1,5 mois.Objectifs du projet: * mise en œuvre pratique des connaissances des écoliers sur les phénomènes thermiques; * formation de compétences pour la recherche indépendante; * développement d'intérêts cognitifs; * développement de pensée logique et technique * développement de capacités pour l'acquisition indépendante de nouvelles connaissances en physique conformément aux besoins et intérêts vitaux;

2. La partie principale.

2.1. Partie théorique

Dans la vie, nous rencontrons tous les jours des phénomènes thermiques. Cependant, nous ne pensons pas toujours que ces phénomènes peuvent être expliqués si vous connaissez bien la physique. Dans les cours de physique, nous nous sommes familiarisés avec les moyens de modifier l'énergie interne : transfert de chaleur et travail sur le corps ou sur le corps lui-même. Lorsque deux corps avec des températures différentes entrent en contact, l'énergie est transférée d'un corps avec une température plus élevée à un corps avec une température plus basse. Ce processus se poursuivra jusqu'à ce que les températures des corps soient égales (l'équilibre thermique est atteint). Dans ce cas, aucun travail mécanique n'est effectué. Le processus de modification de l'énergie interne sans effectuer de travail sur le corps ou sur le corps lui-même est appelé transfert de chaleur ou transfert de chaleur. Dans le transfert de chaleur, l'énergie est toujours transférée d'un corps plus chaud à un corps plus froid. Le processus inverse ne se produit jamais spontanément (par lui-même), c'est-à-dire que le transfert de chaleur est irréversible. Le transfert de chaleur détermine ou accompagne de nombreux processus dans la nature : évolution des étoiles et des planètes, processus météorologiques à la surface de la Terre, etc. Types de transfert de chaleur : conductivité thermique, convection, rayonnement.

conductivité thermique appelé le phénomène de transfert d'énergie des parties les plus chauffées du corps vers les moins chauffées en raison du mouvement thermique et de l'interaction des particules qui composent le corps.

Les métaux ont la conductivité thermique la plus élevée - ils en ont des centaines de fois plus que l'eau. Les exceptions sont le mercure et le plomb, mais même ici la conductivité thermique est dix fois supérieure à celle de l'eau.

Lors de l'abaissement d'une aiguille en métal dans un verre d'eau chaude, très vite l'extrémité de l'aiguille est également devenue chaude. Par conséquent, l'énergie interne, comme tout type d'énergie, peut être transférée d'un corps à un autre. L'énergie interne peut également être transférée d'une partie du corps à une autre. Ainsi, par exemple, si une extrémité d'un ongle est chauffée dans une flamme, son autre extrémité, qui est dans la main, chauffera progressivement et brûlera la main.

2.2. Partie pratique.

Étudions ce phénomène en faisant une série d'expériences avec des solides, des liquides et des gaz.

Expérience #1

Ils ont pris divers objets : une cuillère en aluminium, une autre en bois, la troisième en plastique, la quatrième en acier inoxydable et la cinquième en argent. Nous avons attaché des trombones à chaque cuillère avec des gouttes de miel. Ils ont mis des cuillères dans un verre d'eau chaude de sorte que les poignées avec des trombones en sortent dans des directions différentes. Les cuillères vont chauffer et, à mesure qu'elles chauffent, le miel va fondre et les trombones vont tomber.

Bien sûr, les cuillères doivent avoir la même forme et la même taille. Là où le chauffage se produit plus rapidement, ce métal conduit mieux la chaleur, est plus conducteur thermiquement. Pour cette expérience, j'ai pris un verre d'eau bouillante et quatre types de cuillères : en aluminium, en argent, en plastique et en inox. Je les ai descendus un par un dans un verre et j'ai chronométré le temps : en combien de minutes ça chaufferait. C'est ce que j'ai fait:

Conclusion : les cuillères en bois et en plastique mettent plus de temps à chauffer que les cuillères en métal, ce qui signifie que les métaux ont une bonne conductivité thermique.

Expérience #2

Apportons le bout d'un bâton de bois dans le feu. Il va s'enflammer. L'autre extrémité du bâton, qui est à l'extérieur, sera froide. Cela signifie que l'arbre a une mauvaise conductivité thermique.

On amène le bout d'une fine tige de verre à la flamme d'une lampe à alcool. Au bout d'un moment, il chauffera, tandis que l'autre extrémité restera froide. Par conséquent, le verre a également une mauvaise conductivité thermique.

Si nous chauffons l'extrémité d'une tige de métal dans une flamme, alors très bientôt toute la tige deviendra très chaude. Nous ne pouvons plus le tenir entre nos mains.

Cela signifie que les métaux conduisent bien la chaleur, c'est-à-dire qu'ils ont une conductivité thermique élevée. Sur le shta-ti-ve go-ri-zon-tal-mais fortifié-lyon ster-zhen. Sur la tige, à travers l'espace un contre un, ver-ti-kal-mais fixez-le-na à l'aide d'œillets en métal ciré.

Au bord de la tige, ils ont mis une bougie en dessous. Puisque le bord de la tige est sur le gre-va-et-sya, puis dans un degré-stylo-mais le ster-zhen pro-gre-va-et-sya. Lorsque la chaleur atteint l'endroit où les œillets avec la tige sont attachés, la stéarine fond et l'œillet tombe. On voit que dans cette expérience il n'y a pas de substance pe-re-mais-sa, donc-respectivement-mais, ob-observe-oui-il-y-a-chaud-bas-eau.

Expérience #3

Différents métaux ont une conductivité thermique différente. Dans la salle de physique, il y a un appareil avec lequel nous pouvons nous assurer que différents métaux ont une conductivité thermique différente. Cependant, à la maison, nous avons pu le vérifier à l'aide d'un appareil fait maison.

Un instrument pour afficher les différentes conductivités thermiques des solides.

Nous avons réalisé un dispositif permettant d'afficher différentes conductivités thermiques de solides. Pour ce faire, nous avons utilisé un pot en aluminium vide, deux anneaux en caoutchouc (faits maison), trois morceaux de fil en aluminium, cuivre et fer, une tuile, de l'eau chaude, 3 figurines de petits bonhommes aux bras levés, découpées dans du papier .

L'ordre de fabrication de l'appareil:

    plier le fil sous la forme de la lettre "G";

    renforcez-les de l'extérieur de la boîte avec des anneaux en caoutchouc;

    accrochez les hommes en papier aux parties horizontales des segments de fil (en utilisant de la paraffine fondue ou de la pâte à modeler).

Vérification du fonctionnement de l'appareil. Versez de l'eau chaude dans un bocal (si nécessaire, faites chauffer un bocal d'eau sur une cuisinière électrique) et observez quel chiffre tombera en premier, deuxième, troisième.

Résultats. Le premier chiffre à tomber est fixé sur un fil de cuivre, le second - sur de l'aluminium, le troisième - sur de l'acier.

Conclusion. Différents solides ont une conductivité thermique différente.

La conductivité thermique de différentes substances est différente.

Expérience n°4

Considérons maintenant la conductivité thermique des liquides. Prenez un tube à essai avec de l'eau et commencez à chauffer sa partie supérieure. L'eau à la surface va bientôt bouillir et au fond du tube pendant ce temps, elle ne fera que chauffer. Cela signifie que les liquides ont une faible conductivité thermique.

Expérience n°5

Nous étudions la conductivité thermique des gaz. Nous mettons un tube à essai sec sur le doigt et le chauffons à l'envers dans la flamme d'une lampe à alcool. Le doigt ne sera pas chaud pendant longtemps. Cela est dû au fait que la distance entre les molécules de gaz est encore plus grande que celle des liquides et des solides. Par conséquent, la conductivité thermique des gaz est encore moindre.

La laine, les cheveux, les plumes d'oiseaux, le papier, la neige et d'autres corps poreux ont une mauvaise conductivité thermique.

Cela est dû au fait que de l'air est contenu entre les fibres de ces substances. L'air est un mauvais conducteur de chaleur.

Ainsi, l'herbe verte est préservée sous la neige, les cultures d'hiver sont préservées du gel.

Expérience n°6

Il a gonflé une petite boule de coton et l'a enroulée autour de la boule du thermomètre.Maintenant, il a tenu le thermomètre pendant un certain temps à une certaine distance de la flamme et a remarqué comment la température augmentait. Ensuite, la même boule de coton a serré et enroulé étroitement autour de l'ampoule du thermomètre et l'a de nouveau amenée à la lampe. Dans le second cas, le mercure montera beaucoup plus vite. Cela signifie que le coton compressé conduit beaucoup mieux la chaleur !

Le vide (espace libéré de l'air) a la conductivité thermique la plus faible. Cela s'explique par le fait que la conductivité thermique est le transfert d'énergie d'une partie du corps à une autre, qui se produit lors de l'interaction de molécules ou d'autres particules. Dans un espace où il n'y a pas de particules, la conduction thermique ne peut pas avoir lieu.

3. Conclusion.

Différentes substances ont une conductivité thermique différente.

Les solides (métaux) ont une conductivité thermique élevée, les liquides ont une conductivité thermique moindre et les gaz ont une faible conductivité thermique.

Nous pouvons utiliser la conductivité thermique de diverses substances dans la vie quotidienne, la technologie et la nature.

Le phénomène de conductivité thermique est inhérent à toutes les substances, quel que soit l'état d'agrégation dans lequel elles se trouvent.

Maintenant, sans difficulté, je peux répondre et expliquer d'un point de vue physique aux questions :

1. Pourquoi les oiseaux gonflent-ils leurs plumes par temps froid ?

(Il y a de l'air entre les plumes et l'air est un mauvais conducteur de chaleur.)

2. Pourquoi les vêtements en laine gardent-ils mieux le froid que les synthétiques ?

(Il y a de l'air entre les poils, qui ne conduit pas bien la chaleur).

3. Pourquoi les chats dorment-ils recroquevillés quand il fait froid en hiver ? (Enroulés en boule, ils réduisent la surface qui dégage de la chaleur).

4. Pourquoi les poignées des fers à souder, des fers à repasser, des poêles, des casseroles sont-elles en bois ou en plastique ? (Le bois et le plastique ont une mauvaise conductivité thermique, donc lorsque nous chauffons des objets métalliques, tenir une poignée en bois ou en plastique ne nous brûlera pas les mains).

5. Pourquoi les buissons de plantes thermophiles et les buissons sont-ils recouverts de sciure de bois pour l'hiver?

(La sciure de bois est un mauvais conducteur de chaleur. Par conséquent, les plantes sont recouvertes de sciure de bois afin qu'elles ne gèlent pas).

6. Quelles bottes protègent le mieux du gel : serrées ou spacieuses ?

(Spacieux, puisque l'air conduit mal la chaleur, c'est une autre couche dans la botte qui retient la chaleur).

4. Liste de la littérature utilisée.

Éditions imprimées :

1.A.V. Peryshkin Physics Grade 8 -M: Outarde, 2012

2.M.I.Bludov Conversations on physics part 1 -M: Enlightenment 1984.

Ressources internet :

1.http://class-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

ROUTAGE

EN PHYSIQUE EN CLASSE 8

Maintenir l'intérêt pour le sujet

Former les compétences de communication du travail des étudiants

Construire le respect des camarades de classe

Exigences de GEF LLC

(assumé par les résultats d'apprentissage)

Personnel

Convaincre de la possibilité de comprendre la nature, de la nécessité d'utiliser raisonnablement les réalisations de la science et de la technologie pour le développement ultérieur de la société humaine;

Respect des créateurs de la science et de la technologie ;

Attitude envers la physique comme élément de culture sociale.

Métasujet

COGNITIF

Analyse de l'expérience du problème ;

Effectuer des actions selon l'algorithme ;

Formation opérations mentales connaissances : comparaisons, généralisations, modélisation, abstraction, analyse

RÉGLEMENTAIRE :

Acceptation de l'objectif d'apprentissage ;

Élaboration d'une séquence d'actions pour découvrir de nouvelles connaissances ;

Orientation dans la prise de décision.

COMMUNICATIF:

La capacité de raisonner, de mener un dialogue, d'écouter l'enseignant;

matière

Entente fondations physiques conductivité thermique de différents corps et leur application;

Formation de la capacité d'expliquer les résultats de l'expérience, en termes de connaissances sur le sujet

Objet : CONDUCTIVITÉ THERMIQUE

Objectif : une attitude positive face au travail en classe

Bonjour les gars, j'espère que tout le monde est de bonne humeur. Est-ce que tout le monde est prêt pour le cours ? Alors commençons la leçon. Regardez par la fenêtre, quel bel automne. Le froid arrive bientôt, sommes-nous prêts ? Que faire pour se réchauffer en hiver. Comment protéger les plantes du gel ? La leçon d'aujourd'hui nous aidera à répondre à ces questions.

Vérifier l'état de préparation pour la leçon.

Répondre aux questions, discuter.

IIorganiser. Mise à jour des connaissances

Cible: Revoir le matériel déjà appris pour mener à l'apprentissage nouveau sujet

Énumérez les moyens de modifier l'énergie interne.

Nommez les types de transfert de chaleur.

Travail effectué et transfert de chaleur.

Conduction thermique, convection, rayonnement.

II. Motivation pour l'activité

Résolvez le rébus

Conductivité thermique

Objectif : stimuler l'intérêt pour le sujet


Apprendre du nouveau matériel

Objectif: introduire le concept de conductivité thermique, le processus de transfert, l'utilisation.

Selon vous, quel est le sujet de notre leçon ? Quelles questions allons-nous considérer?

1. Conductivité thermique

Démonstration d'expériences. Sur leur base, des conclusions sont tirées

1. Une cuillère est abaissée dans un verre d'eau chaude. Qu'adviendra-t-il de la cuillère ?

2. Pourquoi la cuillère est-elle chaude ?

3. Quel est le résultat du transfert de chaleur de l'extrémité chauffée de la cuillère vers le froid ?

Quelle conclusion peut-on en tirer ?

Chauffer une cuillère dans du thé chaud est un exemple de conduction thermique.

Conductivité thermique - le transfert d'énergie des parties les plus chauffées du corps vers les moins chauffées, en raison du mouvement thermique et de l'interaction des particules.

Étudions ce phénomène en faisant une série d'expériences avec des solides, des liquides et des gaz.

Faisons les expériences :

    Apportons le bout d'un bâton de bois dans le feu. Il va s'enflammer. L'autre extrémité du bâton, qui est à l'extérieur, sera froide.

    On amène le bout d'une fine tige de verre à la flamme d'une lampe à alcool. Au bout d'un moment, il chauffera, tandis que l'autre extrémité restera froide.

    Nous chauffons l'extrémité de la tige métallique, puis bientôt toute la tige chauffera.

    Fixons la fin fil de cuivre au pied du trépied. Les œillets sont attachés au fil avec de la cire. Nous chaufferons l'extrémité libre du fil avec la flamme d'une lampe à alcool.

    Que voyons-nous ?

    Comment s'effectue le transfert de chaleur ?

    Combien de temps le transfert de chaleur à travers le fil prendra-t-il ?

    Que peut-on dire de la vitesse de déplacement des molécules dans la zone située plus près de la flamme ?

    Pourquoi le morceau de fil suivant chauffe-t-il ?

    Considérons maintenant la conductivité thermique des liquides. Prenez un tube à essai avec de l'eau et commencez à chauffer sa partie supérieure. Que voyons-nous ? Pensez-vous que le fond est chaud. Se sentir. Quelle est la conclusion?et est faible sauf pour le mercure et les métaux en fusion.

    Nous étudions la conductivité thermique des gaz. Nous mettons un tube à essai sec sur le doigt et le chauffons à l'envers dans la flamme d'une lampe à alcool. Le doigt ne sera pas chaud pendant longtemps.

La laine, les plumes d'oiseaux, le papier, le liège et d'autres substances poreuses ont une mauvaise conductivité thermique. Cela est dû au fait que de l'air est contenu entre les fibres de ces substances. Le vide a la conductivité thermique la plus faible

Écrivons le principalcaractéristiques de conductivité thermique :

    dans les solides, les liquides et les gaz ;

    la substance elle-même n'est pas tolérée;

    conduit à l'égalisation de la température corporelle;

    différents corps - différentes conductivités thermiques

Le sujet de la leçon est la conductivité thermique.

Qu'est-ce que la conductivité thermique. Le processus de transfert d'énergie par conduction thermique. Quels corps ont une bonne et une mauvaise conductivité thermique. Où la connaissance de la conductivité thermique est appliquée.

Les élèves écrivent le sujet de la leçon dans leurs cahiers.

Elle va s'échauffer.

L'eau transmettait une partie de la chaleur à la cuillère et une partie à l'air ambiant.

- En raison du mouvement et de l'interaction des particules

Conclusion: Il ressort clairement de l'exemple que la chaleur peut être transférée d'un corps plus chaud à un corps moins chauffé (de l'eau chaude à une cuillère froide). Mais l'énergie était également transférée le long de la cuillère elle-même - de son extrémité chauffée à celle froide.

Notez la définition.

Conclusion. Le bois a une mauvaise conductivité thermique.

Conclusion. Le verre a une mauvaise conductivité thermique.

Conclusion. Les métaux ont une conductivité thermique élevée.

- Les œillets commencent à tomber progressivement un à un, d'abord ceux les plus proches de la flamme.

De l'extrémité chaude du fil à l'extrémité froide.

Jusqu'à ce que tout le fil soit chauffé, c'est-à-dire jusqu'à ce que la température dans tout le fil soit égalisée.

Les molécules se déplacent plus rapidement.- En raison de l'interaction des molécules, la vitesse de déplacement des molécules dans la section suivante augmente également et la température de cette partie augmente.

L'eau bouillait à la surface.

La journée est légèrement chaude.

Conclusion. Les liquides ont une faible conductivité thermique.

Conclusion. La conductivité thermique des gaz est encore plus faible.

La conductivité thermique de différentes substances est différente.

Enregistrer les principales caractéristiques de la conductivité thermique

Ils nomment les corps qui ont une bonne ou une mauvaise conductivité thermique. Remplissez le tableau dans votre cahier

Ancrage

Objectif: consolider le matériau, savoir où dans la vie nous appliquons la connaissance de la conductivité thermique.

Rappelons-nous un conte de fées

Exemples de conduction thermique :

Un extrait du conte de fées "Moroz Ivanovich"

La couturière se mit à battre la neige pour que le vieil homme puisse dormir plus doux, mais entre-temps ses pauvres mains se sclérosèrent et ses doigts devinrent blancs, comme ceux des pauvres gens, qui rincent leur linge dans le trou en hiver : il fait froid, et le vent dans le visage, et le linge gèle, l'enjeu en vaut la peine, mais il n'y a rien à faire - les pauvres travaillent.

Rien, - a dit Moroz Ivanovich, - frottez simplement vos doigts avec de la neige, et ils s'en iront, vous n'aurez pas de frissons. Je suis un vieil homme gentil; regardez mes curiosités. Puis il a soulevé son lit de plumes enneigé avec une couverture, et la couturière a vu que l'herbe verte perçait sous le lit de plumes. La couturière s'est sentie désolée pour la mauvaise herbe.

Alors vous dites, - dit-elle, - que vous êtes un vieil homme gentil, mais pourquoi gardez-vous de l'herbe verte sous un lit de plumes enneigé, ne la laissez pas sortir à la lumière du jour?

Je ne lâche pas car ce n'est pas encore l'heure ; L'herbe n'a pas encore joué son rôle. À l'automne, les paysans l'ont semé, et il a poussé, et s'il s'était déjà étendu, alors l'hiver l'aurait capturé, et à l'été, l'herbe n'aurait pas mûri. J'ai donc recouvert la jeune verdure de mon lit de plumes enneigées, et même allongé dessus moi-même pour que la neige ne soit pas emportée par le vent; mais le printemps viendra, la plume enneigée fondra, l'herbe poussera, et là, tu regardes, le grain guettera, et le paysan ramassera le grain et l'apportera au moulin...

    Pourquoi les gens plantent-ils des cultures d'hiver et n'ont-ils pas peur qu'elles gèlent?

    Pourquoi les arbustes végétaux recouvrent-ils l'hiver de sciure de bois?

    Qu'est-ce qu'on utilise dans la cuisine pour ne pas se brûler ?

    De quoi sont faites les poêles à frire ? Pourquoi?

    Pourquoi les vêtements en laine protègent-ils mieux du froid que les synthétiques ?

    Faits intéressants de la biologie. Un manteau de fourrure hirsute permet aux bourdons de récolter du nectar et du pollen même dans l'Arctique. Sous de tels vêtements, le corps d'un bourdon, avec un travail musculaire accru, chauffe jusqu'à 40 0 . Et plus un bourdon vit au nord, plus il est grand et hirsute. Pourquoi un manteau de fourrure évite-t-il à un bourdon de geler ?

    Dès que le froid s'installe, les abeilles se pressent sur les rayons à miel et forment une boule dense. Accrochés les uns aux autres, ils maintiennent une température d'environ 12 0 C. Ainsi, en hiver, les abeilles se réchauffent. Mais elles ont besoin d'aération, car sinon toute l'humidité exhalée par les abeilles se dépose à l'intérieur de la ruche sous forme de givre. Pourquoi les abeilles parviennent-elles à se réchauffer en hiver ?

    Quelle brique - pleine ou poreuse - assure la meilleure isolation thermique du bâtiment ? Justifiez la réponse.

    À la même température que le granit et la brique, la brique est plus chaude au toucher que le granit. Lequel de ces matériaux de construction a la meilleure propriété d'isolation thermique?

    Des ciseaux et un crayon posés sur la table ont la même température. Pourquoi les ciseaux sont-ils plus froids au toucher ?

Les exemples considérés nous aideront à tirer une conclusion et à remplir le tableau.

Ils écoutent le texte, nomment les corps avec une bonne et une mauvaise conductivité thermique.

La neige est une substance poreuse et meuble, elle contient de l'air. Par conséquent, la neige a une faible conductivité thermique et protège bien la terre, les cultures d'hiver et les arbres fruitiers du gel.

Les maniques de cuisine sont faites d'un matériau à faible conductivité thermique.

Les poêles à frire et les poêles sont constituées de substances à bonne conductivité thermique (métaux) et sont utilisées pour chauffer rapidement des corps ou des pièces.

Les poignées des théières, des casseroles sont faites de matériaux à faible conductivité thermique. Tout cela protège les mains des brûlures lors du contact avec des objets chauds.

La sciure de bois est un mauvais conducteur de chaleur. Les plantes sont recouvertes de sciure de bois afin qu'elles ne gèlent pas.

Il y a de l'air entre les poils, qui ne conduit pas bien la chaleur.

Le pelage d'un bourdon ne conduit pas bien la chaleur, car il y a de l'air entre les villosités, dont la conductivité thermique est faible.

L'air reste entre les abeilles, ce qui conduit mal la chaleur et empêche le gel.

Prenons un mini travail de recherche. Découvrons si l'expression est vraie : LE MANTEAU DE FOURRURE SE CHAUFFE ?!

Comment allons-nous faire le travail ?

Pour ce faire, nous avons besoin d'un thermomètre et d'un morceau de fourrure. Mesurons la température de la pièce, puis mettons le thermomètre dans un volet pendant un moment

Tirer une conclusion

Test de connaissances primaires

Objectif : vérifier à quel niveau la matière est comprise ?

    Comment s'appelle le phénomène de transfert d'énergie interne d'une partie du corps à une autre ou d'un corps à un autre lors de leur contact direct ?

    1. capacité thermique

      Valeur calorifique

      conductivité thermique

    Choisissez la bonne déclaration.

    1. La conduction est le transfert de matière d'un corps à un autre

      La conduction thermique ne transfère PAS de matière d'un corps à un autre.

      Le concept de conductivité thermique n'existe pas

    Laquelle des substances suivantes a conductivité thermique la plus élevée?

    1. Bois

      Verre

      Cuivre

Réponse dans la carte de l'étudiant.

Résumé de la leçon

Rappelez-vous les questions au début de la leçon. Sommes-nous prêts pour l'hiver ? A quel phénomène assistons-nous aujourd'hui ? Quel est ce phénomène ?

Devoirs. P 4, (tous), préparer un rapport "Conduction thermique dans la nature, la vie quotidienne et la technologie". (optionnel)

Merci pour votre travail en classe.

Répondez aux questions