Substancja ma najwyższą przewodność cieplną w ciele stałym. I. Moment organizacyjny. Czym jest przewodnictwo
1. Wstęp.
Projekt zaprojektowany zgodnie ze standardem medium ogólne wykształcenie w fizyce. Pisząc ten projekt, rozważano badanie zjawisk termicznych, ich zastosowanie w życiu codziennym i technologii. Oprócz materiału teoretycznego wiele uwagi poświęca się Praca badawcza- są to eksperymenty, które odpowiadają na pytania „W jaki sposób można zmienić energię wewnętrzną ciała”, „Czy przewodność cieplna jest taka sama różne substancje”, „Dlaczego strumienie ciepłego powietrza lub cieczy unoszą się w górę”, „Dlaczego ciała o ciemnej powierzchni nagrzewają się bardziej”; wyszukiwanie i przetwarzanie informacji, fotografii Czas pracy nad projektem: 1 - 1,5 miesiąca Cele projektu: * praktyczne wdrożenie wiedzy uczniów o zjawiskach termicznych, * kształtowanie umiejętności samodzielnego badania, * rozwój zainteresowań poznawczych, * rozwój myślenie logiczne i techniczne * rozwijanie umiejętności samodzielnego zdobywania nowej wiedzy z zakresu fizyki zgodnie z życiowymi potrzebami i zainteresowaniami;
Poza kwestią liczby wymiarów, jakie wydaje się mieć przestrzeń kosmiczna, teoria strun stawia również inne problemy, które należy rozwiązać, zanim będziemy mogli uznać ją za ostateczną zunifikowaną teorię fizyki. Nadal nie wiemy, czy wszystkie nieskończoności niszczą się nawzajem i jak dokładnie możemy połączyć fale ze struną za pomocą specjalny rodzaj cząstki, które obserwujemy. Jednak odpowiedzi na te pytania możemy znaleźć w ciągu najbliższych kilku lat, a pod koniec wieku wiemy, czy teoria strun jest długo oczekiwaną zunifikowaną teorią fizyki.
2. Główna część.
2.1. Część teoretyczna
W życiu na co dzień stykamy się ze zjawiskami termicznymi. Jednak nie zawsze uważamy, że te zjawiska można wyjaśnić, jeśli dobrze znasz fizykę. Na lekcjach fizyki zapoznaliśmy się ze sposobami zmiany energii wewnętrznej: przenoszeniem ciepła i wykonywaniem pracy nad ciałem lub samym ciałem. Kiedy stykają się dwa ciała o różnych temperaturach, energia jest przekazywana z ciała o większej ilości wysoka temperatura do ciała o niższej temperaturze. Proces ten będzie trwał do momentu wyrównania się temperatur ciał (osiągnięcia równowagi termicznej). W takim przypadku nie wykonuje się żadnych prac mechanicznych. Proces zmiany energii wewnętrznej bez wykonywania pracy na ciele lub samym ciele nazywa się przenoszeniem ciepła lub przenoszeniem ciepła. W przenoszeniu ciepła energia jest zawsze przenoszona z cieplejszego ciała do chłodniejszego. Proces odwrotny nigdy nie zachodzi spontanicznie (sam w sobie), tj. wymiana ciepła jest nieodwracalna. Przenikanie ciepła determinuje lub towarzyszy wielu procesom w przyrodzie: ewolucji gwiazd i planet, procesów meteorologicznych na powierzchni Ziemi itp. Rodzaje wymiany ciepła: przewodnictwo cieplne, konwekcja, promieniowanie.
Ale czy może istnieć taka jednolita teoria? Istnieje po prostu nieskończona seria teorii, które dokładniej i dokładniej opisują wszechświat. Niektórzy będą opowiadać się za trzecią możliwością na tej podstawie, że gdyby istniał kompletny system praw, uniemożliwiłby to Bogu zmianę zdania i ingerencję w świat. Coś w rodzaju starego paradoksu: czy Bóg może uczynić kamień tak ciężkim, że nie może go podnieść? Ale pomysł, że Bóg chciałby zmienić zdanie, jest jednym z przykładów oszustwa, które św. Augustyn pokazał, przedstawiając Boga jako istniejącego w czasie: czas jest własnością wszechświata stworzonego tylko przez Boga.
przewodność cieplna nazwano zjawisko przenoszenia energii z bardziej nagrzanych części ciała do mniej nagrzanych w wyniku ruchu termicznego i interakcji cząstek tworzących ciało.
Metale mają najwyższą przewodność cieplną – mają setki razy więcej niż woda. Wyjątkami są rtęć i ołów, ale nawet tutaj przewodność cieplna jest dziesięciokrotnie większa niż wody.
Prawdopodobnie wiedział, co miał na myśli, kiedy to powiedział! Wraz z nadejściem mechanika kwantowa zaczęliśmy rozumieć, że wydarzeń nie można przewidzieć z absolutną dokładnością i zawsze istnieje pewien stopień niepewności. Jeśli chcesz, możesz przypisać ten losowy charakter Bożej interwencji, ale byłaby to bardzo dziwna interwencja: nie ma dowodów na to, że jest to celowe. Rzeczywiście, gdyby było to celowe, z definicji nie byłoby przypadkowe. Dzisiaj praktycznie zlikwidowaliśmy trzecią możliwość i określiliśmy cel nauki: naszym zadaniem jest sformułowanie zbioru praw, które pozwalają przewidywać zdarzenia tylko do granicy wyznaczonej przez zasadę nieoznaczoności.
Podczas opuszczania metalowej igły do szklanki za pomocą gorąca woda bardzo szybko i koniec szprychy stał się gorący. W konsekwencji energia wewnętrzna, jak każdy rodzaj energii, może być przenoszona z jednego ciała do drugiego. Energia wewnętrzna może być również przekazywana z jednej części ciała do drugiej. Tak więc, na przykład, jeśli jeden koniec gwoździa zostanie rozgrzany w płomieniu, to jego drugi koniec, który znajduje się w dłoni, będzie się stopniowo nagrzewał i palił dłoń.
W wielu przypadkach zwiększyliśmy czułość naszych pomiarów lub dokonaliśmy nowych obserwacji tylko po to, by odkryć nowe zjawiska, których nie przewiduje istniejąca teoria i biorąc je pod uwagę, musieliśmy opracować lepszą teorię.
Moglibyśmy spodziewać się znalezienia kilku nowych warstw struktury, bardziej fundamentalnych niż kwarki i elektrony, które obecnie uważamy za cząstki „elementarne”. Ale grawitacja pozwala wyznaczyć granicę dla tej serii „pudełek w pudełkach”. Jeśli istnieje cząstka energii powyżej tzw. Dlatego jest całkiem możliwe, że szereg coraz dokładniejszych teorii ma pewną granicę w miarę zbliżania się do wyższych energii, więc musi istnieć pewna teoria wszechświata. Oczywiście energia Plancka jest bardzo daleka od energii 100 omów, czyli maksimum, jakie obecnie znajdujemy w laboratorium.
2.2. Część praktyczna.
Przestudiujmy to zjawisko, wykonując serię eksperymentów z ciałami stałymi, cieczami i gazami.
Doświadczenie #1
Wziął różne przedmioty: jedna aluminiowa, druga drewniana, trzecia plastikowa, czwarta ze stali nierdzewnej i piąta srebrna. Do każdej łyżki przyczepiliśmy spinacze do papieru z kroplami miodu. Wkładają łyżki do szklanki z gorącą wodą tak, aby uchwyty ze spinaczami wystawały z niej w różnych kierunkach. Łyżki nagrzeją się, a gdy się zagrzeją, miód się rozpuści, a spinacze odpadną.
W dającej się przewidzieć przyszłości raczej nie dotrzemy do energii Plancka! Jednak najbardziej wczesne stadia Wszechświat jest areną, na której muszą powstać takie energie. Moim zdaniem eksploracja wczesnego wszechświata i wymóg siły matematycznej dają duże szanse na dotarcie do kompletnej, zunifikowanej teorii za życia, o ile wcześniej nie wysadziliśmy w powietrze.
Co to znaczy, że faktycznie znaleźliśmy ostateczną teorię wszechświata? Ale jeśli teoria jest matematycznie potwierdzona i zawsze daje przewidywania zgodne z obserwacjami, możemy być prawie pewni, że to prawda. To zakończyłoby długi i chwalebny rozdział w historii intelektualnej walki człowieka o zrozumienie wszechświata. Ale doprowadzi to również do rewolucji w zwykłym ludzkim rozumieniu praw rządzących wszechświatem. W czasach Newtona wykształcona osoba może mieć pojęcie o całej ludzkiej wiedzy, przynajmniej w kategoriach ogólnych.
Oczywiście łyżki powinny mieć ten sam kształt i rozmiar. Tam, gdzie ogrzewanie następuje szybciej, metal lepiej przewodzi ciepło, jest bardziej przewodzący ciepło. Do tego eksperymentu wziąłem szklankę wrzącej wody i cztery rodzaje łyżek: aluminiową, srebrną, plastikową i nierdzewną. Opuszczałem je jeden po drugim do szklanki i mierzyłem czas: za ile minut ma się nagrzać. To jest to co zrobiłem:
Wniosek: łyżki wykonane z drewna i tworzywa sztucznego nagrzewają się dłużej niż łyżki wykonane z metalu, co oznacza, że metale mają dobrą przewodność cieplną.
Doświadczenie #2
Włóżmy do ognia koniec drewnianego kija. Zapali się. Drugi koniec kija, który znajduje się na zewnątrz, będzie zimny. Więc drzewo ma słaba przewodność cieplna.
Końcówkę cienkiego szklanego pręta wkładamy do płomienia alkoholowej lampy. Po chwili nagrzeje się, a drugi koniec pozostanie zimny. Dlatego szkło ma również słabą przewodność cieplną.
Jeśli podgrzejemy końcówkę metalowego pręta w płomieniu, to bardzo szybko cały pręt stanie się bardzo gorący. Nie możemy dłużej trzymać go w naszych rękach.
Oznacza to, że metale dobrze przewodzą ciepło, to znaczy mają wysoką przewodność cieplną. Na shta-ti-ve go-ri-zon-tal-ale ufortyfikowany-lyon ster-zhen. Na pręcie, przez przestrzeń jeden na jednego, ver-ti-kal-but fasten-le-na za pomocą woskowych goździków metalowych.
Do krawędzi pręta kładą pod nim świecę. Ponieważ krawędź pręta znajduje się na gre-va-et-sya, to w stopniu pióra-ale ster-zhen pro-gre-va-et-sya. Kiedy ciepło dociera do miejsca, w którym goździki są przymocowane do pręta, stearyna topi się i goździk opada. Widzimy, że w tym eksperymencie nie ma sub-a-ale-sa-substancji, więc-odpowiednio-ale-obserwuj-tak-jest-ciepła-i-wodność.
Doświadczenie #3
Różne metale mają różną przewodność cieplną. W sali fizyki znajduje się urządzenie, dzięki któremu możemy upewnić się, że różne metale mają różną przewodność cieplną. Jednak w domu udało nam się to zweryfikować za pomocą domowego urządzenia.
Przyrząd do wyświetlania różnych przewodności cieplnych ciał stałych.
Stworzyliśmy urządzenie do wyświetlania różnej przewodności cieplnej ciał stałych. Do tego celu użyliśmy pustego słoika z folii aluminiowej, dwóch gumowych pierścieni (domowej roboty), trzech kawałków drutu z aluminium, miedzi i żelaza, płytki, gorącej wody, 3 figurek ludzików z podniesionymi rękoma, wyciętych z papieru .
Kolejność produkcji urządzenia:
wygnij drut w formie litery „G”;
wzmocnij je z zewnątrz puszki gumowymi pierścieniami;
powiesić papierowych ludzików z poziomych części segmentów drutu (za pomocą stopionej parafiny lub plasteliny).
Sprawdzenie działania urządzenia. Wlej gorącą wodę do słoika (w razie potrzeby podgrzej słoik z wodą na kuchence elektrycznej) i obserwuj, która figura spadnie pierwsza, druga, trzecia.
Wyniki. Figurka dołączona do kabel miedziany, drugi - na aluminium, trzeci - na stali.
Wniosek. Różne ciała stałe mają różną przewodność cieplną.
Przewodność cieplna różnych substancji jest różna.
Doświadczenie nr 4
Rozważmy teraz przewodność cieplną cieczy. Weź probówkę z wodą i zacznij podgrzewać jej górną część. Woda na powierzchni wkrótce się zagotuje, a na dnie rurki w tym czasie będzie się tylko nagrzewać. Oznacza to, że ciecze mają niską przewodność cieplną.
Doświadczenie nr 5
Badamy przewodnictwo cieplne gazów. Na palec kładziemy suchą probówkę i podgrzewamy ją do góry nogami w płomieniu lampy alkoholowej. Palec przez długi czas nie będzie ciepły. Wynika to z faktu, że odległość między cząsteczkami gazu jest nawet większa niż cieczy i ciał stałych. Dlatego przewodność cieplna gazów jest jeszcze mniejsza.
Wełna, włosy, ptasie pióra, papier, śnieg i inne ciała porowate mają słabą przewodność cieplną.
Wynika to z faktu, że pomiędzy włóknami tych substancji znajduje się powietrze. Powietrze jest słabym przewodnikiem ciepła.
Tak więc zielona trawa jest zachowana pod śniegiem, a ozime są chronione przed zamarzaniem.
Doświadczenie nr 6
Strzepnął małą kulkę waty i owinął ją wokół kulki termometru.Teraz trzymał termometr przez pewien czas w pewnej odległości od płomienia i zauważył, jak wzrasta temperatura. Następnie ta sama kulka bawełny ścisnęła się i owinęła ciasno wokół bańki termometru i ponownie przyniosła ją do lampy. W drugim przypadku rtęć wzrośnie znacznie szybciej. Oznacza to, że skompresowana wata bawełniana znacznie lepiej przewodzi ciepło!
Próżnia (przestrzeń uwolniona od powietrza) ma najniższą przewodność cieplną. Wyjaśnia to fakt, że przewodność cieplna to przenoszenie energii z jednej części ciała na drugą, co zachodzi podczas interakcji cząsteczek lub innych cząstek. W przestrzeni, w której nie ma cząstek, przewodzenie ciepła nie może mieć miejsca.
3. Wniosek.
Różne substancje mają różną przewodność cieplną.
Mają wysoką przewodność cieplną ciała stałe(metale), mniej - płyny, a złe - gazy.
Przewodnictwo cieplne różnych substancji możemy wykorzystać w życiu codziennym, technice i przyrodzie.
Zjawisko przewodnictwa cieplnego jest nieodłączne we wszystkich substancjach, niezależnie od stanu skupienia, w jakim się znajdują.
Teraz bez trudu mogę odpowiedzieć i wyjaśnić z fizycznego punktu widzenia pytania:
1. Dlaczego ptaki puszą pióra w chłodne dni?
(Pomiędzy piórami jest powietrze, a powietrze jest słabym przewodnikiem ciepła.)
2. Dlaczego ubrania wełniane lepiej zatrzymują zimno niż syntetyczne?
(Pomiędzy włosami znajduje się powietrze, które źle przewodzi ciepło).
3. Dlaczego koty śpią zwinięte w kłębek, gdy zimą jest zimno? (Zwinięte w kulkę zmniejszają powierzchnię wydzielającą ciepło).
4. Dlaczego uchwyty lutownic, żelazek, patelni, garnków są wykonane z drewna lub tworzywa sztucznego? (Drewno i plastik mają słabą przewodność cieplną, więc gdy podgrzewamy metalowe przedmioty, trzymanie drewnianej lub plastikowej rączki nie spali nam rąk).
5. Dlaczego krzewy ciepłolubnych roślin i krzewów są pokryte trocinami na zimę?
(Trociny są słabym przewodnikiem ciepła. Dlatego rośliny są pokryte trocinami, aby nie zamarzły).
6. Które buty lepiej chronią przed mrozem: ciasne czy obszerne?
(Przestronny, ponieważ powietrze nie przewodzi dobrze ciepła, to kolejna warstwa w bucie, która zatrzymuje ciepło).
4. Wykaz wykorzystanej literatury.
Wydania drukowane:
1.A.V. Peryshkin Fizyka Klasa 8 -M: Drop, 2012
2.M.I.Bludov Rozmowy o fizyce cz.1 -M: Enlightenment 1984.
Zasoby internetowe:
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