自然と技術の熱伝達を変える方法。 熱伝達の種類。 自然と技術における熱伝達の例。 確認する質問
8年生
章： 熱現象.
トピックの一般化：「熱伝達の種類。 自然と技術における熱伝達の例」
目標と目標レッスン：
- 地質学では、これは地殻の下の物質のゆっくりとした動きです。
- 沸騰したお湯 - バーナーから鍋に熱が伝わり、下の水が加熱されます。
- ラジエーター - 上部に暖かい空気を強制し、下部に冷たい空気を引き込みます。
- 一杯の熱いお茶 - 蒸気は熱を示し、空気に移されます。
- 溶けるとき - 空気から氷に熱が伝わります。
- マントル対流。
- 構造プレートが地球の周りを徐々に移動するのはこのためです。
- プレートの成長するエッジに高温の材料が追加され、冷却されます。
トピックに関する資料の一般化：「熱伝達の種類」。
このトピックに関する問題を解決するために、テストタスクで学生のスキルと能力を確認します。
周囲の生活の中で研究されたパターンの現れを見ることを教え、自然と技術における熱伝達の例を使用して、世界の物理的な絵に対する生徒の理解を広げ、生徒の視野を広げます。
対流の日別例
対流は、高温の物質が低温の領域に移動することによって、気体または液体を介して熱が伝達されるときに発生します。 気象学では、これは特に上向きの気団の動きによる熱やその他の大気特性の伝達です。 この熱い水が上昇し、冷たい水がそれを置き換えるために下に移動し、円運動を引き起こします。 これにより、固体から液体への融解が起こります。 バルーン - バルーン内のヒーターが空気を加熱し、空気が上昇します。 これにより、熱気が内部に入るためにバルーンが上昇します。 パイロットが降下したいとき、彼は熱気の一部を放出し、冷気を取り込み、気球を降下させます。 凍結した物質が解凍されます。 冷凍食品を水に入れると、冷たい流水でより速く解凍できます。 流水の作用で食材に素早く熱を伝えます。
気象学と地質学における対流
地球の岩石のマントルは、地球の内部から表面に熱を伝達する対流によってゆっくりと移動します。 消費の限界に達すると、材料は高密度になり、熱で収縮し、海溝で地球に沈みます。 これが火山の形成を引き起こします。 海洋循環 - 赤道周辺の暖かい水は極に向かって循環し、極の冷たい水は赤道に向かって移動します。 煙突効果 - 煙突効果とも呼ばれ、浮力によって建物、煙突、またはその他の物体に出入りする空気の動きです。 この場合、浮力とは、室内の空気と屋外の空気の密度の違いを指します。 構造物の高さが高くなり、空気の内外の温度差が大きくなるため、浮力が増加します。 星の対流 - 星には、対流によってエネルギーが移動する対流ゾーンがあります。 コアの外側 - プラズマが移動する放射ゾーン。 対流は、プラズマが上昇し、冷却されたプラズマが下降するときに形成されます。 重力対流。 これは、真水が塩水に浮くため、乾いた塩が湿った土壌に下向きに拡散することを示しています。 強制対流 - ファン、ポンプ、または吸引装置を使用して対流を促進します。 空調 セントラルヒーティング 熱タービン 熱交換器 液体中のプロペラを使用した空力加熱 液体を使用した車のラジエーター 温血動物の排気循環 爆発対流オーブンから来る衝撃波。独立した思考、大勢の聴衆の前で話す能力を教える。
学生のアクティブな学習活動、得られた知識を比較および分析する能力を開発する。 コミュニケーションスキル、学生の口頭でのスピーチを開発します。 学生の好奇心を広げます。
6. 情報ツールの使い方と抽出された資料の処理方法を教える。
エネルギーを運ぶものは？
森林火災の結果として発火と燃焼がいつ、どのように発生するかをよりよく理解するには、それに関連する物理的プロセスについて説明する必要があります。 熱伝達は物理的なプロセスを指すことに注意してください。 熱エネルギー未燃燃料の中を移動します。
熱エネルギーがある領域から別の領域に移動する物理的プロセスを指します。 上記の熱伝達方法は、 色々な方法熱伝達。 火の上の枝は、対流と放射によって熱を受け取ります。 木の幹や茂みは、火からの放射から熱を受け取ります。 地上の燃料は、伝導と放射によって予熱されます。 燃料の加熱は、燃料の場所または積載量に応じて、これらすべての方法で同時に発生する可能性があります。
事前準備:
クラスはグループに分かれています。 各グループは特定のトピックに取り組み、作業時間は 2 週間です。 プレゼンテーションを作成するための資料、さまざまな情報源 (追加の文献、インターネット リソース) からのプロジェクトがあります。 一部の学生は、必要に応じて個別に作業します。
プレゼンテーション、プロジェクトの作成。 相談。
一般的な伝熱方法
燃料の加熱と火の伝播における放射熱伝達の重要性を強調しました。 火災の前に燃料が受け取る熱量はどれくらいですか? まぁ、火の強さや距離にもよるけど、どのくらい？ 熱伝達の最初の一般的な方法は伝導です。 伝導とは、ある分子から別の分子への熱の移動です。 この例としては、固体の燃料を通してくすぶっている火があります。 木材は一般に熱伝導率が低いため、伝導は 3 つの方法の中で最も重要ではありません。
作業の予備保護。
仕事の形態と方法：
紹介の会話;
正面調査;
プレゼンテーション（プロジェクト）
テスト調査の形での中間管理;
知識の分析と修正;
追加の説明資料として、アニメーションとインタラクティブモデル「熱伝達」、「研究」 異なる熱伝導率材料」、「昼と夜のそよ風」。
空気の動きによる熱の移動です。 気団の自動循環を引き起こすのは、熱源の上の暖かい空気の自然な浮力です。 強制対流の例としては、地表燃料から空気燃料への火の広がりと、大気中に高く上昇する煙の柱があります。 対流はまた、特にヘッドファイアにおいて、直接的な炎の接触、強力な熱伝達プロセスを伴います。
放射は、熱源から吸収材料へのビーム通過による熱エネルギーの伝達です。 例としては、太陽から受ける熱と、炎上前線の前での燃料の予熱があります。 輝く石炭または炎からの放射は非常に強力です。 これが、消防士が露出した皮膚を保護しなければならない理由です。 放射は支柱の主な熱伝達源です。 発火、火の強さ、伝播速度の関係として、熱伝達の 3 つの方法の例はありますか?
リソースと資料:
コンピュータ。
マルチメディア プロジェクター。
アニメ盤。
プログラム: マイクロソフト オフィス パワーポイント 200 3.
レッスンプラン：
はじめに-1分
物理攻撃-10分： 理論的な資料の繰り返し。
対象となる資料の一般化 -15 分。 ( 学生作品、アニメーション).
火災の挙動は、火災の環境における熱エネルギーの伝達の方法と量の結果であり、それに依存するためです。 消防士にとって非常に重要な、火を広げる 4 つ目の方法があります。 これは、対流、風、または重力の結果として発生する消防隊の物質移動です。 燃えている物質の小さな燃えさしは、対流柱で持ち上げられ、火の前にある程度の距離を運ぶことができます. 風は、強い対流に加えて、火事の風下のかなりの距離に石炭や火の仲間を運ぶことができます.
テスト タスクの完了 - 8 分。 (2 オプション)。
結果の確認 -4 分。
レッスンのまとめ。 振り返り -5分
宿題 -2分
授業中。
1.はじめに。
2.物理攻撃 – ( ).
3.トピック「熱伝達の種類」の一般化:
1) 最高の学生プロジェクトまたはプレゼンテーションの弁護 - ( ) -1例。
対流揚力のない風では、銃器の検出が短くなります。 重力は銃器の検出にも関与していますが、常に下り坂です。 原則として、傾斜が急であるほど、さまざまなサイズの燃焼物質が傾斜を転がり落ちるという問題が大きくなります。 これらのケースのそれぞれで、火災の通常の成長ではなく、火災の周囲の外側にある新しい着火を扱っています。
潜在的な火災行動の決定
小さいままの火災もあれば、急速に拡大する火災もあるのはなぜですか? 火災が大きくなり、激しくなるとどうなりますか? 火は環境とどのように相互作用しますか? まず、火災環境の範囲を考えてみましょう。 非常に小さな火災の場合、火災環境は水平方向および垂直方向に数フィートに制限されます。 火災が大きくなるにつれて、環境への露出度も変化します。 大規模な火災では、火災環境は水平方向に数マイル、垂直方向に数千フィートに及ぶ可能性があります。
2) アニメーションとインタラクティブモデルの表示「熱伝達」、「材料の異なる熱伝導率の研究」、「昼と夜のそよ風」。
4.実行 試験項目 . コンピューターのバージョンが使用されている - テスト – ( ).
5. 検証試験（セルフテストが実行されるか、隣人と作業を交換してテストを実行できます）。
規模の大小を問わず、強度の高い巨大な火災は、大気に垂直方向に大きな影響を与える傾向があります。 これは対流柱によって証明されます。 一般に、火災の対流または煙柱の垂直展開の程度を決定する 3 つの要因は、火災によって放出される熱エネルギー、下層大気の不安定性、および上向きの風です。
高強度の火災は、大気中に数千フィートの対流柱を構築するのに役立つはるかに強力な変化を引き起こします. これは 3D ファイアと呼ばれることもあります。 強度の低い火災では、火の端に弱い上昇が生じ、火の上に低くかすかな煙または対流柱が発生します。 これは、二次元の火と呼ばれることもあります。
簡単なチェックを提供すること、そして最も重要なことは、各生徒が自分の仕事の結果と注意を払う必要がある質問をすぐに見つける機会があることです。
レッスンのまとめ. 反射。
さて、私たちのレッスンは終わりです。 今日私たちが働いた雰囲気と環境で、皆さんはそれぞれ異なった感じをしました。 それでは、レッスンのどの部分が最も面白かったかを評価してください (生徒の発言)。
これらの画像は、火災の発生環境と閉鎖環境を示しています。 左側には、植生のすべてのレベルで燃える火があり、さまざまな風やその他の天候の要素にさらされています。 大気の変化の影響を受けやすく、風の変化などによって火の挙動が大きく変化することがあります。 右側では、森の天蓋の下で火が燃えています。 これは、建物内で燃えている構造的な火災にいくらか似ています。 建物の外の状況は、屋内の火災にほとんど影響を与えません。 このような火災は通常、強度が低いままです。
なぞなぞは永遠に解決できます。
結局のところ、宇宙は無限です。
みなさん、レッスンありがとうございました
そして最も重要なことは、彼が未来のためだったということです！
私はあなたと一緒に仕事ができて本当に楽しかったです。 それでは、今日のレッスン (採点) での作業をまとめましょう。
7. 宿題:§1、p.178。 レッスンで観察され、議論された物理現象を面白い絵、漫画で紙に描くことができます
しかし、火災が建物から出たり、森林に覆われた場所から出たりすると、外部の大気条件が火災に影響を与えるため、火災の激しさと広がりが劇的に増加する可能性があります。 山火事は自然環境と相互作用する熱源であることを忘れないでください。 この影響範囲のサイズは、火からの熱エネルギーのサイズと強度または出力に依存します。 火災の物理的な場所と、周囲の景観や植生からの避難所の効果は、多くの場合、その火災の潜在的な挙動に寄与する要因です.
参考文献:
Proyanenkova L.A.、Stefanova G.P.、Krutova I.A. トピック「熱現象」に関する物理学のレッスン。 アストラハン、2003年。
自分。 トゥルチンスキー。 物理学における定性的な質問と問題。
物理8セルの教科書。 Peryshkin A.V.
V.N. ランゲ。 創意工夫のための物理学の実験課題。
A.V. ウソバ。 7年生から8年生までの物理の教え方。
低強度の火災と高強度の火災をもう一度比較してみましょう。 一般化して次のように言えます。 低強度火の環境は基本的に火を制御します。 影響範囲は非常に小さく、火災は火災のすぐ近くの気象要素にわずかな変化をもたらすだけです。 一方、高強度の火災は大部分を制御できます 環境. 影響範囲ははるかに大きくなり、高強度の火災は、火災の近くおよび近くの気象要素を大幅に変化させる可能性があります.
A.E. マロン、E.F. マロン。 物理学の教訓的な資料。 8年生。
イワノフ ヴィタリー 8 "z"
8 年生の生徒、Vitaliy Ivanov のアブストラクトのプレゼンテーション。 プレゼンテーションでは、自然と技術における熱伝達の問題が明確に分析されました。
ダウンロード：
プレビュー:
プレゼンテーションのプレビューを使用するには、自分用のアカウントを作成します ( アカウント) Google とサインイン: https://accounts.google.com
- 環境が火を制御します。
- 影響範囲は非常に小さいです。
- 火災のすぐ近くにある気象要素にマイナーな変更を加えました。
- 火は環境をコントロールできます。
- 影響範囲が大きくなっています。
- 火の近くまたは近くの天候の要素を大幅に変更できます。
スライドのキャプション:
「自然と技術における熱伝達の例」Ivanov Vitaly 8「z」によって完成
序章
基本概念 身体または身体自体に作用することなく内部エネルギーを変化させるプロセスは、熱伝達と呼ばれます。 熱運動と粒子の相互作用の結果として、体のより加熱された部分からより加熱されていない部分へのエネルギーの移動は、熱伝導率と呼ばれます。 対流では、エネルギーは気体または液体自体のジェットによって伝達されます。 放射は、放射による熱伝達のプロセスです。 放射によるエネルギー伝達は、完全な真空中で実行できるという点で、他のタイプの熱伝達とは異なります。
基本概念
自然と技術における熱伝達の例
風 大気中のすべての風は、大規模な対流です。
風の対流は、たとえば、海の海岸で発生する風やそよ風を説明します。 夏の日には、陸地は水よりも速く太陽によって暖められるため、陸地の空気は水よりも熱くなり、密度が低下し、圧力が海上の冷たい空気の圧力よりも低くなります。 その結果、通信船のように、冷たい空気が海から海岸に下流に移動します-風が吹きます。 これが昼の風です。 夜になると、水は陸よりもゆっくりと冷え、陸の上では空気は水の上よりも冷たくなります。 夜風が形成されます-陸から海への冷たい空気の動き。
草案 私たちは、新鮮な空気の供給なしでは燃料の燃焼が不可能であることを知っています。
ドラフト かまど、かまど、サモワールパイプに空気が入らないと、燃料の燃焼が止まります。 通常、空気の自然な流入、つまりドラフトを使用します。 たとえば、工場、工場、発電所のボイラープラントでは、炉の上に牽引力を生み出すために、パイプが設置されています。 燃料が燃えると、その中の空気が熱くなります。 これは、炉とパイプ内の空気の圧力が外気の圧力よりも低くなることを意味します。 圧力差により、冷たい空気が炉に入り、暖かい空気が上昇し、ドラフトが形成されます。
ドラフト 炉の上に構築されたパイプが高いほど、外気とパイプ内の空気の圧力差が大きくなります。 したがって、推力はパイプの高さが高くなるにつれて増加します。
住宅施設の暖房と冷房 地球の温帯および寒帯に位置する国の居住者は、家を暖房することを余儀なくされています。
住宅施設の暖房と冷房熱帯および亜熱帯地域にある国では、1月でも気温が+ 20および+ 30 Cに達します。ここでは、施設内の空気を冷却する装置が使用されています。 室内空気の暖房と冷房は、対流に基づいています。
住宅施設の暖房と冷房冷却装置を天井に近い上部に配置することをお勧めします。 自然対流. 結局のところ、冷たい空気は暖かい空気よりも密度が高いため、沈みます。
住宅施設の暖房と冷房暖房装置は下部にあります。 多くの近代的な大規模住宅には給湯設備が備わっています。 その中の水の循環と室内の空気の加熱は対流によって起こります。
住宅施設の暖房と冷房 暖房設備が建物自体にある場合は、地下にボイラーが設置され、そこで水が加熱されます。 温水は、ボイラーから垂直パイプを通ってタンクに上昇します。タンクは通常、家の屋根裏部屋に配置されます。 タンクから配水管のシステムが実行され、水がすべてのフロアに設置されたラジエーターに送られ、熱が与えられてボイラーに戻り、そこで再び加熱されます。 したがって、水の自然な循環、つまり対流があります。
住宅の冷暖房 大規模な建物では、より複雑な設備が使用されます。 お湯特別室に設置されたボイラーから、一度に複数の建物に供給されます。 水が追い込まれる ポンプの助けを借りて建物、つまり人工対流を作り出します。
熱伝達とフローラ 土壌の下部空気層と表層の温度は、 非常に重要植物の育成に。
熱伝達と植物相 地球に隣接する空気層と土壌の上層では、温度変化が発生します。 日中、土はエネルギーを吸収して熱くなりますが、夜は逆に冷えます。 その加熱と冷却は、植生の存在によって影響を受けます。 したがって、黒く耕された土壌は放射によってより強く加熱されますが、植生で覆われた土壌よりも速く冷却されます。
熱伝達とフローラ 土壌と空気の間の熱交換は、天候にも影響されます。 晴れた雲のない夜には、土壌は急激に冷えます。土壌からの放射線は自由に宇宙に逃げます。 春先のそのような夜には、地上の霜が降りる可能性があります。 天気が曇っている場合、雲は地球を覆い、放射線によるエネルギー損失から土壌を保護する一種のスクリーンの役割を果たします.
熱伝達と植物相 土壌面積と地表空気の温度を上げる手段の 1 つは温室で、これにより太陽放射をより有効に利用できます。 土壌エリアは、ガラス フレームまたは透明フィルムで覆われています。
熱伝達とフローラ ガラスは目に見える太陽放射をよく透過し、暗い土壌に落ちると熱くなりますが、透過性は低下します 不可視放射線地球の暖かい表面から放出されます。 さらに、ガラス（またはフィルム）は、暖かい空気の上方への移動、つまり対流の実行を防ぎます。 このように、温室ガラスはエネルギーの「トラップ」として機能します。 温室内の温度は、保護されていない地面よりも約 10 °C 高くなります。
サーモス より熱い物体からより冷たい物体への熱伝達は、それらの温度の均等化につながります。
魔法瓶なので、例えば熱いやかんを部屋に持ち込めば冷めます。 その内部エネルギーの一部は、周囲の体に渡されます。 体が冷えたり熱くなったりするのを防ぐには、熱伝達を減らす必要があります。 同時に、対流、熱伝導、放射の 3 種類の熱伝達のいずれによってもエネルギーが伝達されないように努めています。
サーモス 二重壁のガラス容器で構成されています。 壁の内面は光沢のある金属層で覆われており、容器の壁の間の空間から空気が排出されます。 壁の間の空気のない空間は熱を伝導せず、光沢のある層は反射により、放射によるエネルギーの移動を防ぎます。 ガラスを損傷から保護するために、魔法瓶は段ボールまたは金属ケースに入れられます。 容器は栓で密閉し、ケースの上にキャップをねじ込みます。
ご清聴ありがとうございました！