Suatu zat memiliki konduktivitas termal tertinggi dalam padatan. I. Momen organisasi. Apa itu konduktivitas?
1. Perkenalan.
Proyek ini dirancang sesuai dengan standar medium pendidikan umum dalam fisika. Saat menulis proyek ini, studi tentang fenomena termal, penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, dan teknologi dipertimbangkan. Selain materi teoretis, banyak perhatian diberikan pada pekerjaan penelitian- ini adalah eksperimen yang menjawab pertanyaan "Dengan cara apa energi internal tubuh dapat diubah", "Apakah konduktivitas termalnya sama berbagai zat”, “Mengapa semburan udara atau cairan hangat naik ke atas”, “Mengapa benda dengan permukaan gelap lebih panas”; pencarian dan pemrosesan informasi, foto. Waktu pengerjaan proyek: 1 - 1,5 bulan. Tujuan proyek: * implementasi praktis pengetahuan anak sekolah tentang fenomena termal; * pembentukan keterampilan untuk penelitian independen; * pengembangan minat kognitif; * pengembangan pemikiran logis dan teknis * pengembangan kemampuan untuk memperoleh pengetahuan baru secara mandiri dalam fisika sesuai dengan kebutuhan dan minat vital;
Selain pertanyaan tentang jumlah dimensi yang tampaknya dimiliki luar angkasa, teori string juga menimbulkan beberapa masalah lain yang perlu dipecahkan sebelum kita dapat mendeklarasikannya sebagai teori fisika terpadu yang pamungkas. Kami masih belum tahu apakah semua ketidakterbatasan saling menghancurkan, dan bagaimana tepatnya kami dapat menghubungkan gelombang ke string dengan jenis khusus partikel yang kita amati. Namun, kita mungkin menemukan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini dalam beberapa tahun ke depan, dan pada akhir abad ini kita tahu apakah teori string adalah teori fisika terpadu yang telah lama ditunggu-tunggu.
2. Bagian utama.
2.1. Bagian teoretis
Dalam kehidupan, kita menghadapi fenomena termal setiap hari. Namun, kami tidak selalu berpikir bahwa fenomena ini dapat dijelaskan jika Anda mengetahui fisika dengan baik. Dalam pelajaran fisika, kita berkenalan dengan cara mengubah energi internal: perpindahan panas dan melakukan pekerjaan pada tubuh atau tubuh itu sendiri. Ketika dua benda dengan suhu yang berbeda bersentuhan, energi ditransfer dari benda dengan lebih banyak suhu tinggi ke tubuh yang suhunya lebih rendah. Proses ini akan berlanjut sampai suhu benda sama (keseimbangan termal tercapai). Dalam hal ini, tidak ada pekerjaan mekanis yang dilakukan. Proses perubahan energi dalam tanpa melakukan usaha pada benda atau benda itu sendiri disebut perpindahan panas atau heat transfer. Dalam perpindahan panas, energi selalu ditransfer dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin. Proses sebaliknya tidak pernah terjadi secara spontan (dengan sendirinya), yaitu, perpindahan panas tidak dapat diubah. Perpindahan panas menentukan atau menyertai banyak proses di alam: evolusi bintang dan planet, proses meteorologi di permukaan bumi, dll. Jenis perpindahan panas: konduktivitas termal, konveksi, radiasi.
Tapi bisakah ada teori terpadu seperti itu? Hanya ada serangkaian teori tanpa akhir yang lebih akurat dan akurat menggambarkan alam semesta. Beberapa orang akan memohon kemungkinan ketiga dengan alasan bahwa jika ada sistem hukum yang lengkap, itu akan mencegah Tuhan untuk berubah pikiran dan campur tangan di dunia. Seperti paradoks lama: bisakah Tuhan membuat batu begitu berat sehingga dia tidak bisa mengangkatnya? Tetapi gagasan bahwa Tuhan ingin mengubah pikirannya adalah salah satu contoh penipuan yang ditunjukkan St. Agustinus ketika dia menghadirkan Tuhan sebagai wujud dalam waktu: waktu adalah milik alam semesta yang diciptakan hanya oleh Tuhan.
konduktivitas termal disebut fenomena perpindahan energi dari bagian tubuh yang lebih panas ke yang lebih sedikit panas sebagai akibat dari gerakan termal dan interaksi partikel-partikel yang membentuk tubuh.
Logam memiliki konduktivitas termal tertinggi - mereka memiliki ratusan kali lebih banyak daripada air. Pengecualiannya adalah merkuri dan timbal, tetapi bahkan di sini konduktivitas termal sepuluh kali lebih besar daripada air.
Dia mungkin tahu apa yang dia maksud ketika dia mengatakannya! Dengan munculnya mekanika kuantum kami mulai memahami bahwa peristiwa tidak dapat diprediksi dengan akurasi absolut, dan selalu ada tingkat ketidakpastian tertentu. Jika Anda suka, Anda dapat menghubungkan karakter acak ini dengan campur tangan Tuhan, tetapi itu akan menjadi intervensi yang sangat aneh: tidak ada bukti bahwa itu disengaja. Memang, jika itu disengaja, menurut definisi itu tidak akan disengaja. Hari ini kita praktis telah menghapus kemungkinan ketiga dan mendefinisikan tujuan sains: tugas kita adalah merumuskan seperangkat hukum yang memungkinkan kita untuk memprediksi peristiwa hanya sampai batas yang ditentukan oleh prinsip ketidakpastian.
Saat menurunkan jarum logam ke dalam gelas dengan air panas segera akhir pembicaraan menjadi panas juga. Akibatnya, energi internal, seperti jenis energi apa pun, dapat ditransfer dari satu tubuh ke tubuh lain. Energi internal juga dapat ditransfer dari satu bagian tubuh ke bagian lain. Jadi, misalnya, jika salah satu ujung paku dipanaskan dalam nyala api, maka ujung lainnya, yang ada di tangan, secara bertahap akan memanas dan membakar tangan.
Dalam banyak kasus, kami meningkatkan sensitivitas pengukuran kami atau melakukan pengamatan baru hanya untuk menemukan fenomena baru yang tidak diprediksi oleh teori yang ada dan memperhitungkannya, kami harus mengembangkan teori yang lebih baik.
Kita mungkin berharap menemukan beberapa lapisan struktur baru yang lebih mendasar daripada quark dan elektron, yang sekarang kita anggap sebagai partikel "dasar". Tetapi gravitasi memungkinkan Anda untuk menetapkan batas pada rangkaian "kotak dalam kotak" ini. Jika ada partikel energi di atas yang disebut Oleh karena itu, sangat mungkin bahwa sejumlah teori yang semakin akurat memiliki batas tertentu ketika kita mendekati energi yang lebih tinggi, sehingga harus ada teori tertentu tentang alam semesta. Tentu saja, energi Planck sangat jauh dari energi 100 ohm, yang merupakan energi maksimum yang kami miliki saat ini di laboratorium.
2.2. Bagian praktis.
Mari kita pelajari fenomena ini dengan melakukan serangkaian percobaan dengan benda padat, cair, dan gas.
Pengalaman #1
Telah diambil berbagai item: satu sendok aluminium, satu sendok kayu, sendok plastik ketiga, sendok stainless steel keempat, dan sendok perak kelima. Kami menempelkan klip kertas ke setiap sendok dengan tetes madu. Mereka memasukkan sendok ke dalam segelas air panas sehingga gagang dengan klip kertas mencuat ke arah yang berbeda. Sendok akan memanas, dan saat memanas, madu akan meleleh dan klip kertas akan terlepas.
Di masa mendatang, kita tidak mungkin mencapai energi Planck! Namun, yang paling tahap awal Alam semesta adalah arena di mana energi semacam itu harus muncul. Menurut pendapat saya, penjelajahan alam semesta awal dan persyaratan kekuatan matematika menawarkan peluang bagus untuk mendapatkan teori terpadu yang lengkap saat kita masih hidup, jika kita belum pernah meledak sebelumnya.
Apa artinya jika kita benar-benar menemukan teori pamungkas alam semesta? Tetapi jika sebuah teori divalidasi secara matematis dan selalu menghasilkan prediksi yang sesuai dengan pengamatan, kita hampir bisa yakin bahwa itu benar. Ini akan mengakhiri babak yang panjang dan mulia dalam sejarah perjuangan intelektual manusia untuk memahami alam semesta. Tapi itu juga akan membawa pada revolusi dalam pemahaman manusia yang biasa tentang hukum-hukum yang mengatur alam semesta. Dalam waktu Newton orang terpelajar bisa memiliki gambaran tentang semua pengetahuan manusia, setidaknya secara umum.
Tentu saja, sendok harus memiliki bentuk dan ukuran yang sama. Di mana pemanasan terjadi lebih cepat, logam itu menghantarkan panas lebih baik, lebih konduktif secara termal. Untuk percobaan ini, saya mengambil segelas air mendidih dan empat jenis sendok: aluminium, perak, plastik, dan stainless. Saya menurunkannya satu per satu ke dalam gelas dan menghitung waktunya: dalam berapa menit itu akan memanas. Itulah yang saya lakukan:
Kesimpulan: sendok yang terbuat dari kayu dan plastik membutuhkan waktu lebih lama untuk dipanaskan daripada sendok yang terbuat dari logam, yang berarti bahwa logam memiliki konduktivitas termal yang baik.
Pengalaman #2
Mari kita bawa ujung tongkat kayu ke dalam api. Ini akan menyala. Ujung tongkat yang lain, yang berada di luar, akan menjadi dingin. Jadi pohon itu memiliki konduktivitas termal yang buruk.
Kami membawa ujung batang kaca tipis ke nyala lampu alkohol. Setelah beberapa saat, itu akan memanas, sementara ujung lainnya akan tetap dingin. Oleh karena itu, kaca juga memiliki konduktivitas termal yang buruk.
Jika kita memanaskan ujung batang logam dalam nyala api, maka segera seluruh batang akan menjadi sangat panas. Kita tidak bisa lagi memegangnya di tangan kita.
Ini berarti bahwa logam menghantarkan panas dengan baik, yaitu, mereka memiliki konduktivitas termal yang tinggi. Di shta-ti-ve go-ri-zon-tal-tapi fortified-lyon ster-zhen. Pada batang, melalui ruang satu lawan satu, ver-ti-kal-tapi kencangkan-le-na dengan bantuan anyelir logam lilin.
Di tepi batang, mereka meletakkan lilin di bawahnya. Karena ujung tongkat ada di gre-va-et-sya, maka di pena derajat-tetapi ster-zhen pro-gre-va-et-sya. Ketika panas mencapai tempat anyelir dengan batang diikat, ste-a-rin meleleh, dan anyelir jatuh. Kita melihat bahwa dalam eksperimen ini tidak ada zat pe-re-tapi-sa-, jadi-masing-masing-tapi, amati-ya-ada-ada-hangatnya-air.
Pengalaman #3
Logam yang berbeda memiliki konduktivitas termal yang berbeda. Di ruang fisika ada perangkat yang dengannya kita dapat memastikan bahwa logam yang berbeda memiliki konduktivitas termal yang berbeda. Namun, di rumah, kami dapat memverifikasi ini dengan bantuan perangkat buatan sendiri.
Instrumen untuk menampilkan berbagai konduktivitas termal padatan.
Kami telah membuat perangkat untuk menampilkan konduktivitas termal yang berbeda dari padatan. Untuk melakukan ini, kami menggunakan stoples aluminium foil kosong, dua cincin karet (buatan sendiri), tiga potong kawat yang terbuat dari aluminium, tembaga dan besi, ubin, air panas, 3 patung pria kecil dengan tangan terangkat, dipotong dari kertas .
Urutan pembuatan perangkat:
tekuk kawat dalam bentuk huruf "G";
perkuat dari bagian luar kaleng dengan cincin karet;
gantung kertas dari bagian horizontal segmen kawat (menggunakan parafin cair atau plastisin).
Memeriksa pengoperasian perangkat. Tuang air panas ke dalam toples (jika perlu, panaskan toples air di atas kompor listrik) dan amati angka mana yang akan jatuh pertama, kedua, ketiga.
Hasil. Patung yang melekat pada kawat tembaga, yang kedua - di atas aluminium, yang ketiga - di atas baja.
Kesimpulan. Padatan yang berbeda memiliki konduktivitas termal yang berbeda.
Konduktivitas termal zat yang berbeda berbeda.
Pengalaman No.4
Pertimbangkan sekarang konduktivitas termal cairan. Ambil tabung reaksi dengan air dan mulailah memanaskan bagian atasnya. Air di permukaan akan segera mendidih, dan di bagian bawah tabung selama ini hanya akan memanas. Ini berarti bahwa cairan memiliki konduktivitas termal yang rendah.
Pengalaman No.5
Kami menyelidiki konduktivitas termal gas. Kami meletakkan tabung reaksi kering di jari dan memanaskannya terbalik dalam nyala lampu alkohol. Jari tidak akan terasa hangat untuk waktu yang lama. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa jarak antara molekul gas bahkan lebih besar dari pada cairan dan padatan. Oleh karena itu, konduktivitas termal gas bahkan lebih kecil.
Wol, rambut, bulu burung, kertas, salju, dan benda berpori lainnya memiliki konduktivitas termal yang buruk.
Ini disebabkan oleh fakta bahwa udara terkandung di antara serat-serat zat ini. Udara adalah konduktor panas yang buruk.
Jadi rumput hijau diawetkan di bawah salju, tanaman musim dingin diawetkan dari pembekuan.
Pengalaman No.6
Dia menepuk bola kapas kecil dan membungkusnya di sekitar bola termometer Sekarang dia memegang termometer untuk beberapa waktu pada jarak tertentu dari api dan memperhatikan bagaimana suhu naik. Kemudian bola kapas yang sama diperas dan dililitkan dengan erat di sekitar bola lampu termometer dan sekali lagi membawanya ke lampu. Dalam kasus kedua, merkuri akan naik lebih cepat. Ini berarti kapas terkompresi menghantarkan panas jauh lebih baik!
Vakum (ruang bebas dari udara) memiliki konduktivitas termal terendah. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa konduktivitas termal adalah transfer energi dari satu bagian tubuh ke bagian lain, yang terjadi selama interaksi molekul atau partikel lain. Dalam ruang di mana tidak ada partikel, konduksi panas tidak dapat terjadi.
3. Kesimpulan.
Zat yang berbeda memiliki konduktivitas termal yang berbeda.
Mereka memiliki konduktivitas termal yang tinggi benda padat(logam), lebih rendah - cair, dan buruk - gas.
Kita dapat menggunakan konduktivitas termal dari berbagai zat dalam kehidupan sehari-hari, teknologi dan alam.
Fenomena konduktivitas termal melekat pada semua zat, terlepas dari keadaan agregasinya.
Sekarang, tanpa kesulitan, saya dapat menjawab dan menjelaskan dari sudut pandang fisik atas pertanyaan-pertanyaan:
1. Mengapa burung mengibaskan bulunya di cuaca dingin?
(Ada udara di antara bulu-bulu, dan udara adalah penghantar panas yang buruk.)
2. Mengapa pakaian wol menahan dingin lebih baik daripada yang sintetis?
(Ada udara di antara rambut, yang tidak menghantarkan panas dengan baik).
3. Mengapa kucing tidur meringkuk seperti bola saat cuaca dingin di musim dingin? (Meringkuk menjadi bola, mereka mengurangi luas permukaan yang mengeluarkan panas).
4. Mengapa gagang besi solder, setrika, wajan, panci terbuat dari kayu atau plastik? (Kayu dan plastik memiliki konduktivitas termal yang buruk, jadi ketika kita memanaskan benda logam, memegang gagang kayu atau plastik tidak akan membakar tangan kita).
5. Mengapa semak-semak tanaman yang menyukai panas dan semak-semak ditutupi dengan serbuk gergaji untuk musim dingin?
(Serbuk gergaji adalah penghantar panas yang buruk. Oleh karena itu, tanaman ditutupi dengan serbuk gergaji agar tidak membeku).
6. Sepatu bot mana yang melindungi dari embun beku lebih baik: ketat atau luas?
(Luas, karena udara tidak menghantarkan panas dengan baik, itu adalah lapisan lain di bagasi yang menahan panas).
4. Daftar literatur yang digunakan.
Edisi cetak:
1.A.V. Peryshkin Fisika Kelas 8 -M: Bustard, 2012
2.M.I.Bludov Percakapan tentang fisika bagian 1 -M: Pencerahan 1984.
Sumber daya 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