物質は、固体の中で最も高い熱伝導率を持っています。 I. 組織的な瞬間。 導電率とは
1.はじめに。
プロジェクトは中程度の基準に従って設計されています 一般教育物理学で。 このプロジェクトを書くとき、熱現象の研究、日常生活への応用、および技術が考慮されました。 理論的な資料に加えて、多くの注意が払われています 研究活動- これらは、「体の内部エネルギーをどのように変更できるか」、「熱伝導率は同じですか」という質問に答える実験です さまざまな物質」、「暖かい空気や液体の噴流が上向きに上昇するのはなぜですか」、「表面が暗い物体はより熱くなるのはなぜですか」; 情報の検索と処理, 写真. プロジェクトの作業時間: 1 - 1.5 ヶ月. プロジェクトの目標: * 熱現象に関する学童の知識の実用的な実装; * 独立した研究のためのスキルの形成; * 認知的関心の開発; * の開発論理的および技術的思考*重要なニーズと興味に応じて、物理学の新しい知識を独立して取得する能力の開発。
宇宙空間が持っていると思われる次元の数の問題に加えて、ひも理論は物理学の究極の統一理論として宣言する前に解決する必要がある他のいくつかの問題も提起します. すべての無限が互いに破壊し合うかどうか、また、どのように正確に波を弦に接続できるかはまだわかっていません。 特別な種類私たちが観測する粒子。 しかし、今後数年以内にこれらの疑問に対する答えが見つかる可能性があり、今世紀の終わりまでには、超弦理論が待望の物理学の統一理論であるかどうかがわかるでしょう。
2. 本体。
2.1. 理論上の部分
生活の中で、私たちは毎日のように熱現象に遭遇します。 しかし、これらの現象は、物理学をよく知っていれば説明できるとは限りません。 物理学の授業では、内部エネルギーを変化させる方法、つまり熱伝達と身体または身体自体への働きについて学びました。 温度の異なる 2 つの物体が接触すると、より多くの温度を持つ物体からエネルギーが伝達されます。 高温体温の低い身体へ。 このプロセスは、物体の温度が等しくなる (熱平衡に達する) まで続きます。 この場合、機械的な作業は行われません。 体や体自体に仕事をせずに内部エネルギーを変化させるプロセスは、熱伝達または熱伝達と呼ばれます。 熱伝達では、エネルギーは常に高温の物体から低温の物体に移動します。 逆のプロセスが自発的に (それ自体で) 発生することはありません。つまり、熱伝達は不可逆的です。 熱伝達は、星や惑星の進化、地球表面の気象プロセスなど、自然界の多くのプロセスを決定または付随します。熱伝達の種類: 熱伝導率、対流、放射。
しかし、そのような統一理論があり得るでしょうか？ 宇宙をより正確かつ正確に説明する無限の一連の理論があります。 完全な法体系があれば、神が考えを変えて世界に介入するのを防ぐことができるという理由で、3番目の可能性を主張する人もいます。 古いパラドックスのようなものです: 神は、持ち上げることができないほど重い岩を作ることができますか? しかし、神が自分の考えを変えたいという考えは、聖アウグスティヌスが神を時間内に存在するものとして提示したときに示した欺瞞の一例です。時間は、神だけが創造した宇宙の所有物です。
熱伝導率熱運動と身体を構成する粒子の相互作用の結果として、身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伝達の現象と呼ばれます。
金属は熱伝導率が最も高く、水よりも数百倍高いです。 例外は水銀と鉛ですが、ここでも熱伝導率は水の10倍です。
彼はおそらく彼がそれを言ったときに彼が何を意味するかを知っていました！ 降臨とともに 量子力学イベントは絶対的な精度で予測することはできず、常にある程度の不確実性があることを理解し始めました。 お望みであれば、このランダムな性質を神の介入に帰することができますが、それは非常に奇妙な介入です: それが意図的であるという証拠はありません. 実際、それが意図的であったとしても、定義上、それは偶然ではありません。 今日、私たちは3番目の可能性を実質的に廃止し、科学の目標を定義しました.
金属針をガラスに下げるとき お湯すぐにスポークの先端も熱くなりました。 その結果、内部エネルギーは、あらゆる種類のエネルギーと同様に、ある身体から別の身体に伝達されます。 内部エネルギーは、体のある部分から別の部分に移動することもできます。 したがって、たとえば、爪の一方の端を炎で加熱すると、手の中にあるもう一方の端が徐々に熱くなり、手を火傷します。
多くの場合、測定の感度を上げたり、新しい観測を行ったりして、既存の理論では予測されていない新しい現象を発見し、それらを考慮に入れて、より良い理論を開発する必要がありました。
現在「素」粒子と見なしているクォークや電子よりも基本的な構造の新しい層がいくつか見つかると予想されるかもしれません。 しかし、重力によって、この一連の「箱の中の箱」に境界を設定することができます。 したがって、より高いエネルギーに近づくにつれて、ますます正確になる多くの理論が特定の限界を持つ可能性が非常に高いため、宇宙には特定の理論が存在する必要があります。 もちろん、プランクのエネルギーは 100 オームのエネルギーからはかけ離れています。これは、現在実験室にある最大値です。
2.2. 実用的な部分。
固体、液体、気体を使った一連の実験を行って、この現象を調べてみましょう。
体験 #1
取った 各種アイテム: アルミ スプーン 1 杯、木製スプーン 1 杯、プラスチック スプーン 3 杯、ステンレス スプーン 4 杯、シルバー スプーン 5 杯。 蜂蜜の滴で各スプーンにペーパークリップを取り付けました。 彼らはスプーンをお湯の入ったグラスに入れ、ペーパークリップの付いたハンドルがさまざまな方向に突き出るようにします。 スプーンが熱くなると、ハチミツが溶けてクリップが外れます。
近い将来、プランクエネルギーに到達する可能性は低いです! ただし、最も 初期段階宇宙は、そのようなエネルギーが発生しなければならないアリーナです。 私の意見では、初期宇宙の探査と数学的強度の要件は、私たちが生きている間に完全な統一理論に到達する可能性を提供します。
宇宙の究極の理論を実際に発見したとしたら、それは何を意味するのでしょうか? しかし、ある理論が数学的に検証され、観測結果と一致する予測が常に生成される場合、その理論が真実であるとほぼ確信できます。 これは、宇宙を理解するための人間の知的な戦いの歴史における長く輝かしい章に終止符を打つことになる. しかし、それはまた、宇宙を支配する法則についての人間の通常の理解に革命をもたらすでしょう. ニュートンの時代に 教育を受けた人少なくとも一般的な用語では、すべての人間の知識のアイデアを持つことができます.
もちろん、スプーンの形状とサイズは同じでなければなりません。 加熱がより速く発生する場合、その金属は熱をよりよく伝導し、より熱伝導性が高くなります。 この実験では、コップ一杯の沸騰したお湯と、アルミニウム、銀、プラスチック、ステンレスの 4 種類のスプーンを用意しました。 私はそれらを1つずつグラスに入れ、時間を計りました：何分で熱くなりますか. それが私がしたことです：
結論: 木製とプラスチック製のスプーンは、金属製のスプーンよりも加熱に時間がかかります。つまり、金属は熱伝導率が高いということです。
経験その2
木の棒の先を火の中に入れましょう。 発火します。 外にあるスティックのもう一方の端は冷たくなります。 だから木は 熱伝導率が悪い.
細いガラス棒の先をアルコールランプの炎に近づけます。 しばらくすると熱くなりますが、もう一方の端は冷たいままです。 したがって、ガラスは熱伝導率も低いです。
金属棒の先端を炎で加熱すると、すぐに棒全体が非常に熱くなります。 私たちはもはやそれを手にすることはできません。
これは、金属が熱をよく伝導すること、つまり熱伝導率が高いことを意味します。 shta-ti-ve go-ri-zon-tal-but fortified-lyon ster-zhen. ロッドでは、1 対 1 のスペースを介して、ワックス メタル カーネーションの助けを借りて ver-ti-kal-but-le-na を固定します。
棒の端まで、彼らはその下にろうそくを置きました。 ロッドの端はgre-va-et-syaにあるので、度-ペン-しかし、ster-zhen pro-gre-va-et-syaにあります。 棒でカーネーションを留めているところに熱が伝わると、ステアリンが溶けてカーネーションが落ちます。 この実験では、pe-re-but-sa-substance はなく、so-respectively-but, ob-observe-yes-there-is-warm-lo-water-ness がないことがわかります。
体験 #3
金属が異なれば、熱伝導率も異なります。 物理室には、異なる金属の熱伝導率が異なることを確認できる装置があります。 ただし、自宅では、自家製のデバイスを使用してこれを確認できました。
固体のさまざまな熱伝導率を表示する装置。
固体の熱伝導率の違いを表示する装置を作りました。 これを行うために、空のアルミホイルの瓶、2 つのゴムリング (自家製)、3 つのアルミニウム、銅、鉄でできたワイヤー、タイル、お湯、腕を上げた小さな男性の 3 つの置物、紙を切り取ったものを使用しました。 .
デバイスの製造順序:
文字「G」の形でワイヤーを曲げます。
ゴムリングで缶の外側からそれらを強化します。
ワイヤーセグメントの水平部分から紙の男性を吊るします（溶融パラフィンまたは粘土を使用）.
デバイスの動作を確認する. 瓶にお湯を注ぎ（必要に応じて、電気ストーブで瓶の水を加熱します）、どの数字が最初、2番目、3番目に落ちるかを観察します。
結果。付属のフィギュアは 銅線、2番目 - アルミニウム、3番目 - スチール。
結論。固体が異なれば、熱伝導率も異なります。
異なる物質の熱伝導率は異なります。
体験その4
ここで、液体の熱伝導率を考えてみましょう。 水で試験管を取り、その上部を加熱し始めます。 表面の水はすぐに沸騰し、この間、チューブの底は熱くなるだけです。 これは、液体の熱伝導率が低いことを意味します。
体験No.5
気体の熱伝導率を調べます。 乾いた試験管を指に当て、逆さにしてアルコールランプの炎で加熱します。 長時間指が熱くなりません。 これは、気体分子間の距離が液体と固体の距離よりもさらに大きいという事実によるものです。 したがって、ガスの熱伝導率はさらに低くなります。
ウール、髪の毛、鳥の羽、紙、雪、その他の多孔質体は熱伝導率が低くなります。
これは、これらの物質の繊維の間に空気が含まれているためです。 空気は熱伝導率が悪いです。
そのため、緑の草は雪の下で保護され、冬の作物は凍結から保護されます.
体験No.6
脱脂綿の小さなボールを毛羽立たせ、温度計のボールに巻き付け、炎から一定の距離を置いて温度計をしばらく保持すると、温度がどのように上昇するかを観察しました。 次に、同じ綿のボールを絞って温度計の電球の周りにしっかりと巻き付け、再びランプに持ってきました。 2番目のケースでは、水銀ははるかに速く上昇します。 これは、圧縮された脱脂綿が熱をよりよく伝導することを意味します!
真空 (空気のない空間) は熱伝導率が最も低くなります。 これは、熱伝導率が体のある部分から別の部分へのエネルギーの移動であり、分子または他の粒子の相互作用中に発生するという事実によって説明されます。 粒子が存在しない空間では、熱伝導は起こりません。
3. 結論。
物質が異なれば、熱伝導率も異なります。
熱伝導率が高い ソリッド ボディ（金属）、より少ない - 液体、および悪い - ガス。
さまざまな物質の熱伝導率は、日常生活、テクノロジー、自然で利用できます。
熱伝導率の現象は、凝集状態に関係なく、すべての物質に固有のものです。
今、問題なく、物理的な観点から質問に答えて説明することができます。
1. 寒い時期に鳥が羽毛をふくらませるのはなぜですか?
(羽の間には空気があり、空気は熱の伝導率が低い。)
2. 化学繊維よりもウールのほうが防寒性に優れているのはなぜですか?
（髪の毛の間に空気があり、熱が伝わりにくい）。
3. 冬の寒い時期に猫が丸まって寝るのはなぜ？ （ボールに丸めて、熱を放出する表面積を減らします）。
4. はんだごて、こて、なべ、なべの取っ手が木製またはプラスチック製なのはなぜですか? （木やプラスチックは熱伝導率が悪いので、金属を加熱する際に木やプラスチックの取っ手を持っていても火傷をすることはありません）。
5. 熱を好む植物の茂みや茂みがおがくずで冬の間覆われているのはなぜですか?
（おがくずは熱の伝導率が低いため、植物はおがくずで覆われているため、凍結しません）。
6. 寒さから身を守るのに適したブーツは?
(広々としており、空気は熱をうまく伝えないため、熱を保持するのはブーツ内の別の層です)。
4. 使用された文献のリスト。
印刷版:
1.A.V. Peryshkin Physics Grade 8 -M: バスタード、2012
2.M.I.Bludov Conversations on Physicals part 1 -M: Enlightenment 1984.
インターネット リソース:
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