Zat apa yang memiliki konduktivitas termal yang buruk. II kompetisi internasional penelitian dan karya kreatif siswa "mulai dalam sains"

1

1 Morozovsk, Cabang Sekolah Asrama Kadet Universitas Cossack Universitas Negeri teknologi dan manajemen dinamai K.G. Razumovsky (Pertama Universitas Cossack)", 8/1 peleton

Mosina O.V. (Morozovsk, Cabang Universitas Cossack Cadet Corps-Boarding FSBEI HE "Universitas Teknologi dan Manajemen Negeri Moskow dinamai K.G. Razumovsky (Universitas Cossack Pertama)")

Peryshkin A.V. Fisika kelas 8. – M.: Bustard, 2012.

Bludov M.I. Percakapan tentang fisika bagian 1. - M.: Pendidikan, 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.

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 kegiatan penelitian mandiri;
• pengembangan minat kognitif;
• pengembangan pemikiran logis dan teknis;
• pengembangan kemampuan untuk memperoleh pengetahuan baru dalam fisika secara mandiri sesuai dengan kebutuhan dan minat vital;

Bagian utama

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 benda 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); pertukaran 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: konduksi panas, konveksi, radiasi.

Konduktivitas termal adalah fenomena perpindahan energi dari bagian tubuh yang lebih panas ke bagian tubuh yang kurang panas sebagai akibat dari gerakan termal dan interaksi 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.

Saat menurunkan jarum logam ke dalam segelas air panas, segera ujung jarum 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.

Bagian praktis

Mari kita pelajari fenomena ini dengan melakukan serangkaian percobaan dengan benda padat, cair, dan gas.

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.

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.

Mari kita bawa ujung tongkat kayu ke dalam api. Ini akan menyala. Ujung tongkat yang lain, yang berada di luar, akan menjadi dingin. Ini berarti bahwa pohon tersebut 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 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. Sebuah batang dipasang secara horizontal pada tripod. Pada batang, secara berkala, kancing logam dipasang secara vertikal dengan lilin.

Sebuah lilin dibawa ke tepi batang. Karena tepi batang memanas, batang secara bertahap memanas. Ketika panas mencapai titik di mana stud melekat pada batang, stearin meleleh dan stud jatuh. Kami melihat bahwa dalam percobaan ini tidak ada perpindahan materi, masing-masing, konduktivitas termal diamati.

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.

perangkat tampilan konduktivitas termal yang berbeda padat.

Kami telah membuat perangkat untuk menampilkan konduktivitas termal yang berbeda dari padatan. Untuk melakukan ini, kami menggunakan toples aluminium foil kosong, dua cincin karet (buatan sendiri), tiga potong kawat aluminium, tembaga dan besi, ubin, air panas, 3 patung pria kecil dengan tangan terangkat, dipotong dari kertas.

Urutan pembuatan perangkat:

1. tekuk kawat dalam bentuk huruf "G";

2. perkuat dari bagian luar toples dengan cincin karet;

3. gantung kertas dari bagian horizontal segmen kawat (menggunakan parafin cair atau plastisin).

Memeriksa pengoperasian perangkat. Tuang ke dalam toples air panas(jika perlu, panaskan sebotol air di atas kompor listrik) dan amati angka mana yang akan jatuh pertama, kedua, ketiga.

Hasil. Sosok pertama yang jatuh dipasang pada kawat tembaga, yang kedua - pada aluminium, yang ketiga - pada baja.

Kesimpulan. Berbagai padatan memiliki konduktivitas termal yang berbeda.

Konduktivitas termal zat yang berbeda berbeda.

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.

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 lainnya memiliki konduktivitas termal yang buruk. tubuh keropos.

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.

Dia menepuk-nepuk bola kapas kecil dan membungkusnya di sekitar bola termometer.

Sekarang dia memegang termometer selama beberapa waktu pada jarak tertentu dari nyala 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 bahwa kapas terkompresi menghantarkan panas jauh lebih baik!

Jika ada kebutuhan untuk melindungi tubuh dari pendinginan atau pemanasan, maka zat dengan konduktivitas termal rendah digunakan. Jadi, untuk panci, wajan, gagang terbuat dari plastik atau kayu.

Rumah dibangun dari kayu gelondongan atau batu bata, yang memiliki konduktivitas termal yang buruk, yang berarti terlindung dari pendinginan.

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.

Kesimpulan

Zat yang berbeda memiliki konduktivitas termal yang berbeda.

Padatan (logam) memiliki konduktivitas termal yang tinggi, cairan memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah, dan gas memiliki konduktivitas termal yang buruk.

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).

Tautan bibliografi

Belyaevsky I.A. PENELITIAN KONDUKTIVITAS TERMAL BERBAGAI BAHAN // Buletin Ilmiah Sekolah Internasional. - 2017. - No. 1. - Hal. 72-76;
URL: https://school-herald.ru/ru/article/view?id=143 (tanggal akses: 07.11.2017).

Perpindahan panas adalah salah satu cara untuk mengubah energi internal suatu benda (atau sistem benda), sedangkan energi internal suatu benda dipindahkan ke energi internal benda lain tanpa kerja mekanis.

Ada 3 jenis perpindahan panas:

Pertukaran panas antara dua media terjadi melalui dinding padat yang memisahkan mereka atau melalui antarmuka di antara mereka.
Panas hanya dapat berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah.

Pertukaran panas selalu berlangsung sedemikian rupa sehingga penurunan energi internal beberapa benda selalu disertai dengan peningkatan yang sama dalam energi internal benda lain yang berpartisipasi dalam pertukaran panas.
Ini adalah kasus khusus dari hukum kekekalan energi.

MENARIK

Ayam hutan, bebek, dan burung lainnya tidak membeku di musim dingin karena suhu cakar mereka dapat berbeda dari suhu tubuh lebih dari 30 derajat. Suhu rendah dari cakar sangat mengurangi perpindahan panas. Ini adalah pasukan pertahanan organisme!

Konduktivitas termal adalah transfer energi dari bagian tubuh yang lebih panas ke bagian tubuh yang kurang panas karena pergerakan termal dan interaksi mikropartikel (atom, molekul, ion, dll.), yang mengarah pada pemerataan suhu tubuh.
Tidak disertai perpindahan zat!

Jenis transfer energi internal ini adalah karakteristik dari padatan dan cairan dan gas.
Konduktivitas termal berbagai zat berbeda.
Logam memiliki konduktivitas termal tertinggi,

dan logam yang berbeda memiliki konduktivitas termal yang berbeda.

Cairan memiliki konduktivitas termal lebih sedikit daripada padatan, dan gas lebih sedikit daripada cairan.

Saat memanaskan ujung atas tabung reaksi yang ditutup dengan jari dengan udara di dalamnya, Anda tidak perlu takut untuk membakar jari Anda, karena. konduktivitas termal gas sangat rendah.
Menariknya, adalah mungkin untuk mendekatkan tangan Anda ke api, misalnya, dari kompor gas (suhu lebih dari 1000 derajat) dan tidak membakarnya jika ...

Bagaimana jika?

Gas umumnya merupakan konduktor panas yang sangat buruk, jadi hanya lapisan kecil udara antara tangan dan nyala api sudah cukup. Tetapi!
Tetapi ada fenomena seperti konveksi dalam gas, oleh karena itu, di dekat nyala api, tangan terbakar dengan kuat.

LIHAT RAK BUKU

Apakah kamu tahu itu...

Kesulitan besar bagi pembangun bangunan disebabkan oleh penurunan fondasi, terutama di daerah dengan lapisan es. Rumah sering retak karena mencairnya tanah di bawahnya. Fondasi memindahkan sejumlah panas ke tanah. Oleh karena itu, bangunan mulai dibangun di atas tiang pancang. Dalam hal ini, panas dipindahkan hanya dengan konduktivitas termal dari pondasi ke tiang pancang dan selanjutnya dari tiang ke tanah. Terbuat dari apakah tiang pancang? Ternyata tumpukan yang terbuat dari bahan padat yang tahan lama harus diisi dengan minyak tanah di dalamnya. Di musim panas, tumpukan melakukan panas dari atas ke bawah dengan buruk, karena. cairan memiliki konduktivitas termal yang rendah. Di musim dingin, karena konveksi cairan di dalam tumpukan, sebaliknya, itu akan berkontribusi pada pendinginan tambahan tanah.
Ini bukan dongeng, bukan fantasi!
Proyek semacam itu benar-benar dirancang dan diuji!

Ilmuwan Italia telah menemukan kemeja yang memungkinkan Anda mempertahankan suhu tubuh yang konstan. Para ilmuwan berjanji bahwa itu tidak akan panas di musim panas dan dingin di musim dingin, karena terbuat dari bahan khusus. Bahan serupa sudah digunakan dalam penerbangan luar angkasa.

Di senapan mesin lama "Maxim" air pemanas melindungi senjata agar tidak meleleh.

Di dapur, saat mengangkat piring berisi cairan panas, agar tidak terbakar sendiri, Anda hanya bisa menggunakan lap kering. Konduktivitas termal udara jauh lebih kecil daripada air! Dan struktur kainnya sangat longgar, dan semua celah di antara serat diisi dengan udara di lap kering, dan air di lap basah. Lihat, jangan sampai terbakar!

Api di saringan

Fenomena yang dijelaskan di bawah ini menunjukkan sifat logam untuk menghantarkan panas dengan baik.
Jika Anda membuat jalinan kawat, menyediakan sambungan logam yang baik di tempat-tempat di mana kawat bersilangan, dan meletakkannya di atas kompor gas, maka Anda dapat menyalakan gas di atas kasa ketika katup dihidupkan, sementara itu tidak akan terbakar di bawah jaring. Dan jika Anda menyalakan gas di bawah kisi-kisi, maka api "tidak akan bocor" melalui kisi-kisi!

Pada masa itu, ketika tidak ada bola lampu penambang listrik, mereka menggunakan lampu Davy.
Itu adalah lilin yang "ditanam" di dalam sangkar logam. Dan bahkan jika poros diisi dengan gas yang mudah terbakar, lampu Davy aman dan tidak menyebabkan ledakan - nyala api tidak melampaui lampu, berkat jaring logam.

Konduktivitas termal adalah jenis perpindahan panas di mana ada transfer energi langsung dari partikel (molekul, atom) dari bagian tubuh yang lebih panas ke partikel bagian yang kurang panas.

Pertimbangkan serangkaian percobaan dengan memanaskan zat padat, cair, dan gas.

Kami memperbaiki kawat tembaga tebal di tripod, dan menempelkan beberapa anyelir ke kawat dengan lilin atau plastisin. Ketika ujung bebas kawat dipanaskan dalam nyala lampu alkohol, lilin meleleh, dan cengkeh secara bertahap jatuh dari kawat. Dan pertama-tama yang lebih dekat dengan nyala api jatuh, lalu sisanya secara bergantian. Hal ini dijelaskan sebagai berikut. Pertama, kecepatan pergerakan partikel logam yang lebih dekat dengan nyala api meningkat. Suhu kawat di tempat ini naik. Ketika partikel-partikel ini berinteraksi dengan yang tetangga, kecepatan yang terakhir juga meningkat, akibatnya suhu bagian kawat berikutnya naik. Kemudian kecepatan gerakan partikel berikut meningkat, dan seterusnya, sampai seluruh kawat memanas.

Harus diingat bahwa selama konduksi panas, zat itu sendiri tidak bergerak di sepanjang tubuh, hanya energi yang ditransfer.

Pertimbangkan sekarang konduktivitas termal cairan. Ambil tabung reaksi dengan air. Kami memasukkan sepotong es ke dalamnya dan mulai memanaskan bagian atas tabung reaksi. Air permukaan akan segera mendidih. Es di bagian bawah tabung reaksi hampir tidak akan meleleh selama waktu ini. Ini berarti bahwa cairan memiliki konduktivitas termal yang rendah, kecuali merkuri dan logam cair.

Ini disebabkan oleh fakta bahwa dalam cairan, molekul-molekul terletak pada jarak yang lebih jauh satu sama lain daripada dalam cairan. padatan.

Kami menyelidiki konduktivitas termal gas. Kami meletakkan tabung reaksi kering di jari dan memanaskan bagian bawah dalam nyala lampu alkohol. Jari tidak 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.

Jadi, konduktivitas termal berbagai zat berbeda.

Logam, terutama perak dan tembaga, memiliki konduktivitas termal tertinggi. Jika konduktivitas termal berbagai zat dibandingkan dengan konduktivitas termal tembaga, ternyata untuk besi sekitar 5 kali lebih sedikit, untuk air - 658 kali, untuk batu bata berpori - 848 kali, untuk salju yang baru turun - hampir 4000 kali , untuk kapas , serbuk gergaji dan wol domba - hampir 10.000 kali, dan untuk udara sekitar 20.000 kali lebih sedikit. Rambut, bulu, kertas, gabus, dan benda berpori lainnya juga memiliki konduktivitas termal yang buruk. Ini disebabkan oleh fakta bahwa udara terkandung di antara serat-serat zat ini. 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.

Jika ada kebutuhan untuk melindungi tubuh dari pendinginan atau pemanasan, maka zat dengan konduktivitas termal rendah digunakan. Jadi, pegangan panci dan wajan terbuat dari plastik. Rumah dibangun dari kayu gelondongan atau batu bata, yang memiliki konduktivitas termal yang buruk, yang berarti melindungi bangunan dari pendinginan. Penggunaan vakum sebagai "bahan" penyekat panas adalah dasar untuk perangkat termos, atau bejana Dewar, yang ditemukan pada tahun 1892 oleh ilmuwan Inggris James Dewar.

1. Perkenalan.

Proyek ini dikembangkan sesuai dengan standar pendidikan umum menengah 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 suatu benda dapat diubah", "Apakah konduktivitas termal berbagai zat sama", "Mengapa apakah semburan udara atau cairan hangat naik”, “Mengapa tubuh 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;

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 yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu 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: konduksi panas, konveksi, radiasi.

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.

Saat menurunkan jarum logam ke dalam segelas air panas, segera ujung jarum 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.

2.2. Bagian praktis.

Mari kita pelajari fenomena ini dengan melakukan serangkaian percobaan dengan benda padat, cair, dan gas.

Pengalaman #1

Mereka mengambil berbagai barang: satu sendok aluminium, satu lagi kayu, yang ketiga terbuat dari plastik, yang keempat terbuat dari stainless steel, dan yang kelima dari perak. 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.

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. Ini berarti bahwa pohon tersebut 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 toples aluminium foil kosong, dua cincin karet (buatan sendiri), tiga potong kawat 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. Sosok pertama yang jatuh dipasang pada kawat tembaga, yang kedua - pada aluminium, yang ketiga - pada 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 meniup 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 bahwa 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.

Padatan (logam) memiliki konduktivitas termal yang tinggi, cairan memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah, dan gas memiliki konduktivitas termal yang buruk.

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

RUTE

DALAM FISIKA DI KELAS 8

Pertahankan minat pada subjek

Untuk membentuk keterampilan komunikasi karya siswa

Bangun rasa hormat terhadap teman sekelas

Persyaratan GEF LLC

(diasumsikan oleh hasil belajar)

Pribadi

Meyakinkan kemungkinan memahami alam dalam kebutuhan penggunaan yang wajar dari pencapaian ilmu pengetahuan dan teknologi untuk pengembangan lebih lanjut masyarakat manusia;

Penghormatan terhadap pencipta ilmu pengetahuan dan teknologi;

Sikap terhadap fisika sebagai unsur sosial budaya.

Metasubjek

KOGNITIF

Analisis percobaan masalah;

Melakukan tindakan sesuai dengan algoritma;

Pembentukan operasi mental pengetahuan: perbandingan, generalisasi, pemodelan, abstraksi, analisis

PERATURAN:

Penerimaan tujuan pembelajaran;

Menyusun urutan tindakan untuk menemukan pengetahuan baru;

Orientasi dalam pengambilan keputusan.

KOMUNIKATIF:

Kemampuan bernalar, berdialog, mendengarkan guru;

subjek

Memahami pondasi fisik konduktivitas termal dari benda yang berbeda dan aplikasinya;

Pembentukan kemampuan untuk menjelaskan hasil percobaan, dalam hal pengetahuan tentang topik

Subyek: KONDUKTIVITAS TERMAL

Tujuan: sikap positif untuk bekerja di kelas

Halo guys, saya harap semua orang dalam suasana hati yang baik. Apakah semua orang siap untuk pelajaran? Jadi mari kita mulai pelajarannya. Lihatlah ke luar jendela, musim gugur yang indah. Dingin akan segera datang, apakah kita siap untuk itu? Apa yang harus dilakukan agar tetap hangat di musim dingin. Bagaimana cara melindungi tanaman dari embun beku? Pelajaran hari ini akan membantu kita menjawab pertanyaan-pertanyaan ini.

Periksa kesiapan untuk pelajaran.

Menjawab pertanyaan, berdiskusi.

IIpanggung. Pembaruan pengetahuan

Target: Tinjau materi yang dipelajari sebelumnya untuk mengarah pada pembelajaran topik baru

Sebutkan cara-cara mengubah energi dalam.

Sebutkan jenis-jenis perpindahan panas!

Kerja yang dilakukan dan perpindahan panas.

Konduksi panas, konveksi, radiasi.

II. Motivasi untuk beraktivitas

Selesaikan rebus

Konduktivitas termal

Tujuan: untuk merangsang minat pada subjek

Mempelajari materi baru

Tujuan: untuk memperkenalkan konsep konduktivitas termal, proses transfer, penggunaan.

Menurut Anda apa topik pelajaran kita? Pertanyaan apa yang akan kita pertimbangkan?

1. Konduktivitas termal

Demonstrasi pengalaman. Berdasarkan mereka, kesimpulan diambil

1. Sendok diturunkan ke dalam segelas air panas. Apa yang akan terjadi pada sendok?

2. Mengapa sendoknya panas?

3. Sebagai akibat dari apa perpindahan panas dari ujung sendok yang dipanaskan ke bagian yang dingin?

Kesimpulan apa yang bisa diambil?

Pemanasan sendok dalam teh panas adalah contoh konduksi panas.

Konduktivitas termal - transfer energi dari bagian tubuh yang lebih panas ke bagian tubuh yang kurang panas, sebagai akibat dari gerakan termal dan interaksi partikel.

Mari kita pelajari fenomena ini dengan melakukan serangkaian percobaan dengan benda padat, cair, dan gas.

Mari kita lakukan eksperimen:

Mari kita bawa ujung tongkat kayu ke dalam api. Ini akan menyala. Ujung tongkat yang lain, yang berada di luar, akan menjadi dingin.

Kami membawa ujung batang kaca tipis ke nyala lampu alkohol. Setelah beberapa saat, itu akan memanas, sementara ujung lainnya akan tetap dingin.

Kami memanaskan ujung batang logam, lalu segera seluruh batang akan memanas.

Mari kita perbaiki akhirnya kawat tembaga di kaki tripod. Anyelir melekat pada kawat dengan lilin. Kami akan memanaskan ujung kabel yang bebas dengan nyala lampu alkohol.

Apa yang kita lihat?

Bagaimana perpindahan panas terjadi?

Berapa lama perpindahan panas melalui kawat?

Apa yang dapat dikatakan tentang kecepatan pergerakan molekul di daerah yang terletak lebih dekat dengan nyala api?

Mengapa potongan kawat berikutnya memanas?

Pertimbangkan sekarang konduktivitas termal cairan. Ambil tabung reaksi dengan air dan mulailah memanaskan bagian atasnya. Apa yang kita lihat? Apakah Anda pikir bagian bawahnya panas. Merasa. Apa kesimpulannya?Ddan kecil kecuali merkuri dan logam cair.

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.

Wol, bulu burung, kertas, gabus, dan zat berpori lainnya memiliki konduktivitas termal yang buruk. Ini disebabkan oleh fakta bahwa udara terkandung di antara serat-serat zat ini. Vakum memiliki konduktivitas termal terendah

Ayo tulis yang utamafitur konduktivitas termal:

dalam padatan, cairan dan gas;

zat itu sendiri tidak ditoleransi;

mengarah pada pemerataan suhu tubuh;

benda yang berbeda - konduktivitas termal yang berbeda

Topik pelajarannya adalah konduktivitas termal.

Apa itu konduktivitas termal. Proses perpindahan energi secara konduksi panas. Benda mana yang memiliki konduktivitas termal yang baik dan buruk. Dimana pengetahuan tentang konduktivitas termal diterapkan.

Siswa menuliskan topik pelajaran di buku catatan mereka.

Dia akan melakukan pemanasan.

Air mengeluarkan sebagian panas ke sendok dan sebagian ke udara sekitarnya.

- Sebagai hasil dari gerakan dan interaksi partikel

Kesimpulan: Jelas dari contoh bahwa panas dapat dipindahkan dari benda yang lebih panas ke benda yang kurang panas (dari air panas ke sendok dingin). Tetapi energi juga ditransfer di sepanjang sendok itu sendiri - dari ujungnya yang panas ke ujung yang dingin.

Tuliskan definisinya.

Kesimpulan. Kayu memiliki konduktivitas termal yang buruk.

Kesimpulan. Kaca memiliki konduktivitas termal yang buruk.

Kesimpulan. Logam memiliki konduktivitas termal yang tinggi.

- Anyelir mulai berjatuhan secara bertahap satu per satu, pertama yang paling dekat dengan nyala api.

Dari ujung kawat yang panas ke ujung yang dingin.

Sampai seluruh kawat dipanaskan, yaitu sampai suhu di seluruh kawat disamakan.

Molekul bergerak lebih cepat.-Akibat interaksi molekul, kecepatan pergerakan molekul di bagian berikutnya juga meningkat dan suhu bagian ini meningkat.

Air mendidih di permukaan.

Hari ini sedikit hangat.

Kesimpulan. Cairan memiliki konduktivitas termal yang rendah.

Kesimpulan. Konduktivitas termal gas bahkan lebih rendah.

Konduktivitas termal zat yang berbeda berbeda.

Catat fitur utama konduktivitas termal

Mereka menyebutkan benda mana yang memiliki konduktivitas termal yang baik dan buruk. Isi tabel di buku catatanmu

Penahan

Tujuan: untuk mengkonsolidasikan materi, untuk mengetahui di mana dalam hidup kita menerapkan pengetahuan konduktivitas termal.

Mari kita ingat dongeng

Contoh konduksi panas :

Kutipan dari dongeng "Moroz Ivanovich"

Wanita yang membutuhkan itu mulai memukuli salju sehingga lelaki tua itu bisa tidur lebih nyenyak, tetapi sementara itu tangannya yang malang mengeras dan jari-jarinya memutih, seperti orang-orang miskin, yang membilas linen mereka di lubang di musim dingin: dingin, dan angin di wajah, dan linen membeku, taruhannya sepadan, tetapi tidak ada yang bisa dilakukan - orang miskin bekerja.

Tidak ada, - kata Moroz Ivanovich, - cukup gosok jari Anda dengan salju, dan mereka akan hilang, Anda tidak akan kedinginan. Saya orang tua yang baik hati; melihat keingintahuan saya. Kemudian dia mengangkat tempat tidur bulunya yang bersalju dengan selimut, dan Wanita Penjahit melihat rumput hijau menerobos di bawah tempat tidur bulu. Wanita yang membutuhkan merasa kasihan pada gulma yang malang.

Jadi Anda berkata, - katanya, - bahwa Anda adalah orang tua yang baik, tetapi mengapa Anda menyimpan rumput hijau di bawah tempat tidur bulu bersalju, tidak membiarkannya keluar di siang hari?

Saya tidak melepaskan karena belum waktunya; Rumput belum ikut bermain. Di musim gugur, para petani menaburnya, dan itu bertunas, dan jika sudah terbentang, maka musim dingin akan menangkapnya, dan pada musim panas rumput tidak akan matang. Jadi saya menutupi tanaman hijau muda dengan tempat tidur bulu bersalju saya, dan bahkan berbaring sendiri di atasnya agar salju tidak tertiup angin; tetapi musim semi akan datang, hamparan bulu bersalju akan mencair, rumput akan bertunas, dan di sana, Anda lihat, biji-bijian akan terlihat, dan petani akan mengumpulkan biji-bijian dan membawanya ke penggilingan ...

Mengapa orang menanam tanaman musim dingin dan tidak takut akan membeku?

Mengapa semak tanaman menutupi musim dingin dengan serbuk gergaji?

Apa yang kita gunakan di dapur agar tidak terbakar?

Terbuat dari apakah penggorengan? Mengapa?

Mengapa pakaian wol menahan dingin lebih baik daripada yang sintetis?

Fakta menarik dari biologi. Mantel bulu yang lusuh memungkinkan lebah mengumpulkan nektar dan serbuk sari bahkan di Kutub Utara. Di bawah pakaian seperti itu, tubuh lebah, dengan peningkatan kerja otot, memanas hingga 40 0 . Dan semakin jauh ke utara seekor lebah tinggal, semakin besar dan berbulu itu. Mengapa mantel bulu menyelamatkan lebah dari pembekuan?

Begitu hawa dingin masuk, lebah berkerumun di sisir dengan madu dan membentuk bola padat. Saling menempel, mereka mempertahankan suhu sekitar 12 0 C. Jadi, di musim dingin, lebah menghangatkan diri. Tetapi mereka membutuhkan ventilasi, karena jika tidak, semua uap air yang dihembuskan oleh lebah akan mengendap di dalam sarang dalam bentuk embun beku. Mengapa lebah berhasil menghangatkan diri di musim dingin?

Bata mana - padat atau keropos - yang memberikan insulasi termal bangunan yang lebih baik? Membenarkan jawabannya.

Pada suhu yang sama antara granit dan bata, bata terasa lebih hangat saat disentuh daripada granit. Yang mana dari ini? bahan bangunan memiliki properti isolasi termal terbaik?

Gunting dan pensil yang diletakkan di atas meja memiliki suhu yang sama. Mengapa gunting terasa lebih dingin saat disentuh?

Contoh yang dipertimbangkan akan membantu kita menarik kesimpulan dan mengisi tabel.

Mereka mendengarkan teks, menamai benda-benda dengan konduktivitas termal yang baik dan buruk.

Salju adalah zat berpori, longgar, mengandung udara. Oleh karena itu, salju memiliki konduktivitas termal yang buruk dan melindungi bumi, tanaman musim dingin, pohon buah-buahan dari pembekuan dengan baik.

Potholder dapur terbuat dari bahan yang memiliki konduktivitas termal yang buruk.

Wajan dan wajan penggorengan terbuat dari bahan dengan konduktivitas termal (logam) yang baik dan digunakan untuk memanaskan benda atau bagian dengan cepat.

Pegangan teko, wajan terbuat dari bahan dengan konduktivitas termal yang buruk. Semua ini melindungi tangan dari luka bakar saat menyentuh benda panas.

Serbuk gergaji adalah konduktor panas yang buruk. Tanaman ditutupi dengan serbuk gergaji agar tidak membeku.

Ada udara di antara rambut, yang tidak menghantarkan panas dengan baik.

Mantel lebah tidak menghantarkan panas dengan baik, karena ada udara di antara vili, yang konduktivitas termalnya rendah.

Udara tetap berada di antara lebah, yang menghantarkan panas dengan buruk dan mencegah pembekuan.

Mari kita memiliki mini pekerjaan penelitian. Mari kita cari tahu apakah ungkapan itu benar: MANTEL BULU HANGAT?!

Bagaimana kita akan melakukan pekerjaan itu?

Untuk melakukan ini, kita membutuhkan termometer, dan sepotong bulu. Mari kita ukur suhu ruangan, lalu letakkan termometer di tutup sebentar

Menarik kesimpulan

Tes pengetahuan utama

Tujuan: untuk memeriksa pada tingkat apa materi dipahami?

Apa nama fenomena transfer energi internal dari satu bagian tubuh ke bagian lain atau dari satu tubuh ke tubuh lain selama kontak langsung mereka?

1. kapasitas panas

   nilai kalori

   konduktivitas termal

Pilih pernyataan yang benar.

1. Konduksi adalah perpindahan materi dari satu benda ke benda lain

   Konduksi panas TIDAK memindahkan materi dari satu benda ke benda lain.

   Konsep konduktivitas termal tidak ada

Manakah dari zat berikut yang memiliki konduktivitas termal tertinggi?

1. Kayu

   Kaca

   Tembaga

Jawab di kartu siswa.

Ringkasan pelajaran

Ingat kembali pertanyaan-pertanyaan di awal pelajaran. Apakah kita siap untuk musim dingin? Fenomena apa yang kita lihat hari ini? Apa fenomena ini?

Pekerjaan rumah. P 4, (semua), menyiapkan laporan "Konduktivitas termal di alam, kehidupan sehari-hari, dan teknologi." (opsional)

Terima kasih atas pekerjaan Anda di kelas.

Jawab pertanyaan