Tvar ima najveću toplinsku vodljivost u krutom tijelu. I. Organizacijski trenutak. Što je vodljivost

1. Uvod.

Projekt je izrađen u skladu sa standardom medija opće obrazovanje u fizici. Prilikom izrade ovog projekta razmatralo se proučavanje toplinskih pojava, njihova primjena u svakodnevnom životu i tehnologiji. Osim teoretskog gradiva, velika se pažnja posvećuje istraživački rad- to su pokusi koji odgovaraju na pitanja "Na koji način se može promijeniti unutarnja energija tijela", "Je li toplinska vodljivost ista razne tvari”, “Zašto se mlazovi toplog zraka ili tekućine dižu uvis”, “Zašto se tijela s tamnom površinom više zagrijavaju”; pretraživanje i obrada informacija, fotografije. Vrijeme rada na projektu: 1 - 1,5 mjeseci. Ciljevi projekta: * praktična primjena znanja učenika o toplinskim pojavama; * formiranje vještina za samostalno istraživanje; * razvoj kognitivnih interesa; * razvoj logičko i tehničko mišljenje * razvijanje sposobnosti za samostalno stjecanje novih znanja iz fizike u skladu sa životnim potrebama i interesima;

Osim pitanja broja dimenzija koje izgleda da svemir ima, teorija struna postavlja i neke druge probleme koje je potrebno riješiti prije nego što je možemo proglasiti konačnom jedinstvenom teorijom fizike. Još uvijek ne znamo uništavaju li se sve beskonačnosti jedna drugu i kako točno možemo povezati valove s nizom posebna vrstačestice koje promatramo. Međutim, možda ćemo pronaći odgovore na ova pitanja tijekom sljedećih nekoliko godina, a do kraja stoljeća ćemo znati je li teorija struna dugo očekivana jedinstvena teorija fizike.

2. Glavni dio.

2.1. Teorijski dio

U životu se svakodnevno susrećemo s toplinskim pojavama. Međutim, ne mislimo uvijek da se ti fenomeni mogu objasniti ako dobro poznajete fiziku. Na nastavi fizike upoznali smo se s načinima promjene unutarnje energije: prijenos topline i rad na tijelu ili samo tijelo. Kada dva tijela s različitim temperaturama dođu u dodir, energija se prenosi s tijela s većom temperaturom visoka temperatura na tijelo s nižom temperaturom. Taj proces će se nastaviti sve dok se temperature tijela ne izjednače (dođe do toplinske ravnoteže). U ovom slučaju nema mehaničkog rada. Proces promjene unutarnje energije bez obavljanja rada na tijelu ili samom tijelu naziva se prijenos topline ili prijenos topline. Kod prijenosa topline energija se uvijek prenosi s toplijeg tijela na hladnije. Obrnuti proces nikada se ne događa spontano (sam od sebe), tj. prijenos topline je nepovratan. Prijenos topline određuje ili prati mnoge procese u prirodi: evoluciju zvijezda i planeta, meteorološke procese na Zemljinoj površini itd. Vrste prijenosa topline: provođenje topline, konvekcija, zračenje.

Ali može li postojati tako jedinstvena teorija? Postoji jednostavno beskonačan niz teorija koje točnije i točnije opisuju svemir. Neki će se zalagati za treću mogućnost na temelju toga da bi, kad bi postojao potpuni sustav zakona, to spriječilo Boga da se predomisli i intervenira u svijetu. Poput starog paradoksa: može li Bog učiniti stijenu toliko teškom da je ne može podići? Ali ideja da bi se Bog želio predomisliti jedan je primjer prijevare koju je pokazao sveti Augustin kada je predstavio Boga kao postojećeg u vremenu: vrijeme je svojstvo svemira koje je stvorio samo Bog.

toplinska vodljivost naziva se pojava prijenosa energije s jače zagrijanih dijelova tijela na manje zagrijane kao rezultat toplinskog gibanja i međudjelovanja čestica koje čine tijelo.

Metali imaju najveću toplinsku vodljivost - imaju je stotinama puta veću od vode. Izuzetak su živa i olovo, no i tu je toplinska vodljivost deset puta veća od vode.

Vjerojatno je znao što misli kad je to rekao! S dolaskom kvantna mehanika počeli smo shvaćati da se događaji ne mogu predvidjeti s apsolutnom točnošću i da uvijek postoji određeni stupanj neizvjesnosti. Ako želite, ovaj slučajni karakter možete pripisati Božjoj intervenciji, ali to bi bila vrlo čudna intervencija: nema dokaza da je bila namjerna. Dapače, da je namjerno, po definiciji ne bi bilo slučajno. Danas smo praktički ukinuli treću mogućnost i definirali cilj znanosti: naša je zadaća formulirati niz zakona koji nam omogućuju predviđanje događaja samo do granice postavljene načelom neizvjesnosti.

Prilikom spuštanja metalne igle u čašu sa Vruća voda vrlo brzo je i kraj žbice postao vruć. Posljedično, unutarnja energija, kao i svaka vrsta energije, može se prenositi s jednog tijela na drugo. Unutarnja energija također se može prenositi s jednog dijela tijela na drugi. Tako, na primjer, ako se jedan kraj čavla zagrije u plamenu, tada će se njegov drugi kraj, koji je u ruci, postupno zagrijati i opeći ruku.

U mnogim smo slučajevima povećali osjetljivost naših mjerenja ili izvršili nova promatranja samo kako bismo otkrili nove fenomene koji nisu predviđeni postojećom teorijom i uzeli ih u obzir, morali smo razviti bolju teoriju.

Mogli bismo očekivati ​​da ćemo pronaći nekoliko novih slojeva strukture temeljnijih od kvarkova i elektrona, koje sada smatramo "elementarnim" česticama. Ali gravitacija vam omogućuje da postavite granicu na ovaj niz "kutija u kutijama". Ako postoji čestica energije iznad tzv. Stoga je sasvim moguće da niz sve točnijih teorija ima određenu granicu kako se približavamo višim energijama, pa mora postojati određena teorija svemira. Naravno, Planckova energija je jako daleko od energije od 100 ohma, što je maksimum koji trenutno imamo u laboratoriju.

2.2. Praktični dio.

Proučimo ovaj fenomen izvodeći niz pokusa s krutinama, tekućinama i plinovima.

Iskustvo #1

uzeti razne predmete: jedna aluminijska žlica, druga drvena žlica, treća plastična žlica, četvrta žlica od nehrđajućeg čelika i peta žlica od srebra. Na svaku žlicu s kapljicama meda pričvrstili smo spajalice. U čašu s vrućom vodom stavljaju žlice tako da iz nje strše u različitim smjerovima drške sa spajalicama. Žlice će se zagrijati, a kako se zagrijavaju, med će se otopiti i spajalice će otpasti.

U dogledno vrijeme vjerojatno nećemo dostići Planckovu energiju! Međutim, najviše rani stadiji Svemir je arena u kojoj se takve energije moraju pojaviti. Po mom mišljenju, istraživanje ranog svemira i zahtjevi matematičke snage nude dobre šanse da dođemo do potpune jedinstvene teorije dok smo živi, ​​ako prije nismo eksplodirali.

Što to znači ako smo doista pronašli konačnu teoriju svemira? Ali ako je teorija matematički potvrđena i uvijek proizvodi predviđanja koja se slažu s opažanjima, možemo gotovo biti sigurni da je istinita. Time bi se završilo dugo i slavno poglavlje u povijesti čovjekove intelektualne borbe za razumijevanje svemira. Ali to će također dovesti do revolucije u ljudskom uobičajenom razumijevanju zakona koji vladaju svemirom. U Newtonovo doba obrazovana osoba mogao imati predodžbu o cjelokupnom ljudskom znanju, barem općenito.

Naravno, žlice trebaju biti iste po obliku i veličini. Gdje se zagrijava brže, taj metal bolje provodi toplinu, toplinski je vodljiviji. Za ovaj eksperiment uzeo sam čašu kipuće vode i četiri vrste žlica: aluminijske, srebrne, plastične i nehrđajuće. Spuštala sam ih jednu po jednu u čašu i mjerila vrijeme: za koliko će se minuta zagrijati. To sam i napravio:

Zaključak: drvene i plastične žlice zagrijavaju se dulje od metalnih, što znači da metali imaju dobru toplinsku vodljivost.

Iskustvo #2

Stavimo kraj drvenog štapa u vatru. Zapalit će se. Drugi kraj štapa, koji je vani, bit će hladan. Dakle, drvo ima loša toplinska vodljivost.

Kraj tanke staklene šipke prinesemo plamenu alkoholne lampe. Nakon nekog vremena će se zagrijati, dok će drugi kraj ostati hladan. Stoga staklo također ima lošu toplinsku vodljivost.

Ako kraj metalne šipke zagrijemo u plamenu, vrlo brzo će se cijela šipka jako zagrijati. Ne možemo ga više držati u rukama.

To znači da metali dobro provode toplinu, odnosno imaju visoku toplinsku vodljivost. Na shta-ti-ve go-ri-zon-tal-ali utvrđeni-lyon ster-zhen. Na šipku, kroz prostor jedan na jedan, ver-ti-kal-ali pričvrstite-le-na uz pomoć voštanih metalnih karanfila.

Do ruba šipke, pod nju stavljaju svijeću. Budući da je rub šipke na gre-va-et-sya, tada u stupnju-pen-ali ster-zhen pro-gre-va-et-sya. Kad toplina dođe do mjesta gdje su karanfili sa šipkom pričvršćeni, ste-a-rin se otopi, a karanfil padne. Vidimo da u ovom eksperimentu nema pe-re-but-sa-supstance, pa-odnosno-ali, promatrajte-da-postoji-toplo-ne-vodenost.

Iskustvo #3

Različiti metali imaju različitu toplinsku vodljivost. U kabinetu fizike nalazi se uređaj s kojim se možemo uvjeriti da različiti metali imaju različitu toplinsku vodljivost. No, kod kuće smo se u to uspjeli uvjeriti uz pomoć uređaja kućne izrade.

Instrument za prikaz različitih toplinskih vodljivosti čvrstih tijela.

Napravili smo uređaj za prikaz različite toplinske vodljivosti čvrstih tvari. Za to smo koristili praznu staklenku od aluminijske folije, dva gumena prstena (domaće izrade), tri komada žice od aluminija, bakra i željeza, pločice, toplu vodu, 3 figurice čovječuljaka s podignutim rukama, izrezane od papira.

Redoslijed proizvodnje uređaja:

    savijte žicu u obliku slova "G";

    ojačajte ih s vanjske strane limenke gumenim prstenovima;

    objesite papirnate čovječuljke na vodoravne dijelove žičanih segmenata (pomoću rastaljenog parafina ili plastelina).

Provjera rada uređaja. Ulijte vruću vodu u staklenku (po potrebi staklenku vode zagrijte na električnom štednjaku) i promatrajte koja će figura pasti prva, druga, treća.

Rezultati. Figurica pričvršćena na bakrene žice, drugi - na aluminiju, treći - na čeliku.

Zaključak. Različite čvrste tvari imaju različitu toplinsku vodljivost.

Toplinska vodljivost različitih tvari je različita.

Iskustvo br. 4

Razmotrimo sada toplinsku vodljivost tekućina. Uzmite epruvetu s vodom i počnite zagrijavati njezin gornji dio. Voda na površini ubrzo će prokuhati, a na dnu cijevi za to vrijeme će se samo zagrijati. To znači da tekućine imaju nisku toplinsku vodljivost.

Iskustvo br. 5

Ispitujemo toplinsku vodljivost plinova. Suhu epruvetu stavimo na prst i zagrijavamo je naopako na plamenu alkoholne lampe. Prst se dugo neće osjećati toplim. To je zbog činjenice da je udaljenost između molekula plina još veća nego kod tekućina i krutina. Zbog toga je toplinska vodljivost plinova još manja.

Vuna, dlaka, ptičje perje, papir, snijeg i druga porozna tijela imaju lošu toplinsku vodljivost.

To je zbog činjenice da se između vlakana tih tvari nalazi zrak. Zrak je loš vodič topline.

Tako se zelena trava čuva pod snijegom, ozimi usjevi se čuvaju od smrzavanja.

Iskustvo br. 6

Podigao je malu lopticu vate i omotao je oko kuglice termometra.Sada je neko vrijeme držao termometar na određenoj udaljenosti od plamena i primijetio kako temperatura raste. Zatim je istu kuglicu vate stisnuo i čvrsto omotao oko kuglice termometra i ponovno je prinio svjetiljci. U drugom slučaju, živa će rasti mnogo brže. To znači da komprimirana vata puno bolje provodi toplinu!

Najnižu toplinsku vodljivost ima vakuum (prostor oslobođen od zraka). To se objašnjava činjenicom da je toplinska vodljivost prijenos energije s jednog dijela tijela na drugi, koji se javlja tijekom interakcije molekula ili drugih čestica. U prostoru u kojem nema čestica ne može doći do provođenja topline.

3. Zaključak.

Različite tvari imaju različitu toplinsku vodljivost.

Imaju visoku toplinsku vodljivost čvrsta tijela(metali), manje - tekućine, a loše - plinovi.

Toplinsku vodljivost raznih tvari možemo koristiti u svakodnevnom životu, tehnici i prirodi.

Fenomen toplinske vodljivosti svojstven je svim tvarima, bez obzira na agregatno stanje u kojem se nalaze.

Sada, bez poteškoća, mogu odgovoriti i objasniti s fizičke točke gledišta na pitanja:

1. Zašto ptice mrse perje po hladnom vremenu?

(Između pera je zrak, a zrak je loš vodič topline.)

2. Zašto vunena odjeća bolje čuva hladnoću od sintetičke?

(Između dlačica ima zraka koji slabo provodi toplinu).

3. Zašto mačke spavaju sklupčane u klupko kad je zimi hladno? (Sklupčani u loptu, smanjuju površinu koja odaje toplinu).

4. Zašto su ručke lemilica, glačala, tava, lonaca drvene ili plastične? (Drvo i plastika imaju lošu toplinsku vodljivost, pa kada zagrijavamo metalne predmete, držanje drvene ili plastične drške neće opeći ruke).

5. Zašto su grmovi biljaka koje vole toplinu i grmlje prekriveni piljevinom za zimu?

(Piljevina je loš vodič topline. Zato se biljke prekrivaju piljevinom da se ne smrznu).

6. Koje čizme bolje štite od mraza: uske ili prostrane?

(Prostrano, budući da zrak ne provodi dobro toplinu, to je još jedan sloj u prtljažniku koji zadržava toplinu).

4. Popis korištene literature.

Tiskana izdanja:

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

2.M.I.Bludov Razgovori o fizici 1. dio -M: Prosvjetljenje 1984.

Internet resursi:

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