Które substancje mają słabą przewodność cieplną. II międzynarodowy konkurs prac badawczych i twórczych studentów „start w nauce”

1

1 Morozowsk, Filia Uniwersyteckiej Szkoły Podchorążych Kozaków Uniwersytet stanowy technologie i zarządzanie nazwane na cześć K.G. Razumowski (pierwszy Uniwersytet Kozacki)", 8/1 pluton

Mosina O.V. (Morozowsk, Oddział Uniwersytetu Kozackiego Korpusu Kadetów-Boarding FSBEI HE „Moskiewski Państwowy Uniwersytet Techniki i Zarządzania im. K.G. Razumowskiego (Pierwszy Uniwersytet Kozacki)”)

Peryshkin A.V. Fizyka klasa 8. – M.: Drop, 2012.

Bludov MI Rozmowy na temat fizyki część 1. - M .: Edukacja, 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.

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 dużą wagę przywiązuje się do prac badawczych – 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, zdjęć.

Czas pracy nad projektem: 1 - 1,5 miesiąca.

Cele projektu:

  • praktyczne wdrożenie wiedzy uczniów o zjawiskach termicznych;
  • kształtowanie umiejętności samodzielnej działalności badawczej;
  • rozwój zainteresowań poznawczych;
  • rozwój myślenia logicznego i technicznego;
  • rozwijanie umiejętności samodzielnego zdobywania nowej wiedzy z zakresu fizyki zgodnie z życiowymi potrzebami i zainteresowaniami;

Główną częścią

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 (samodzielnie); wymiana ciepła jest nieodwracalna. Przenikanie ciepła determinuje lub towarzyszy wielu procesom zachodzącym w przyrodzie: ewolucja gwiazd i planet, procesy meteorologiczne na powierzchni Ziemi itp. Rodzaje wymiany ciepła: przewodzenie ciepła, konwekcja, promieniowanie.

Przewodność cieplna to 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.

Po opuszczeniu metalowej igły do ​​szklanki z gorącą wodą, bardzo szybko koniec igły również się rozgrzał. 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.

Część praktyczna

Przestudiujmy to zjawisko, wykonując serię eksperymentów z ciałami stałymi, cieczami i gazami.

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.

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.

Włóżmy do ognia koniec drewnianego kija. Zapali się. Drugi koniec kija, który znajduje się na zewnątrz, będzie zimny. Oznacza to, że drzewo ma słabą przewodność cieplną.

Końcówkę cienkiego szklanego pręta wkładamy do płomienia alkoholowej lampy. Po chwili nagrzeje się, a drugi koniec pozostanie zimny. Dlatego szkło ma słaba przewodność cieplna

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. Pręt mocowany jest poziomo na statywie. Na pręcie, w regularnych odstępach, metalowe kołki są mocowane w pionie za pomocą wosku.

Świeca jest doprowadzana do krawędzi pręta. Ponieważ krawędź pręta się nagrzewa, pręt stopniowo się nagrzewa. Kiedy ciepło osiąga punkt, w którym ćwieki są przyczepione do łodygi, stearyna topi się i odpada. Widzimy, że w tym eksperymencie nie ma odpowiednio transferu materii, obserwuje się przewodność cieplną.

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.

urządzenie wyświetlające inna przewodność cieplna ciała stałe.

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, płytek, gorącej wody, 3 figurek ludzików z podniesionymi rękami, wyciętych z papieru.

Kolejność produkcji urządzenia:

1. zegnij drut w formie litery „G”;

2. wzmocnij je z zewnątrz słoika gumowymi pierścieniami;

3. zawiesić papierowe papierki na poziomych częściach odcinków drutu (za pomocą roztopionej parafiny lub plasteliny).

Sprawdzenie działania urządzenia. Wlej do słoika gorąca woda(w razie potrzeby podgrzej słoik z wodą na kuchence elektrycznej) i obserwuj, która figura spadnie jako pierwsza, druga, trzecia.

Wyniki. Pierwsza spadająca figura jest zamocowana na miedzianym drucie, druga - na aluminium, trzecia - na stali.

Wniosek. Różnorodny ciała stałe mają różną przewodność cieplną.

Przewodność cieplna różnych substancji jest różna.

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.

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 mają słabą przewodność cieplną. ciała porowate.

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.

Zwinął małą kulkę waty i owinął ją wokół kulki termometru.

Teraz trzymał termometr przez jakiś 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!

Jeśli istnieje potrzeba ochrony ciała przed wychłodzeniem lub nagrzaniem, stosuje się substancje o niskiej przewodności cieplnej. Tak więc garnki, patelnie, uchwyty są wykonane z tworzywa sztucznego lub drewna.

Domy budowane są z bali lub cegieł, które mają słabą przewodność cieplną, co oznacza, że ​​są chronione przed wychłodzeniem.

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.

Wniosek

Różne substancje mają różną przewodność cieplną.

Ciała stałe (metale) mają wysoką przewodność cieplną, ciecze mają mniejszą przewodność cieplną, a gazy mają słabą przewodność cieplną.

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).

Link bibliograficzny

Bielajewski I.A. BADANIA PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ RÓŻNYCH SUBSTANCJI // Międzynarodowy Szkolny Biuletyn Naukowy. - 2017 r. - nr 1. - str. 72-76;
URL: https://school-herald.ru/ru/article/view?id=143 (data dostępu: 07.11.2017).

Przenoszenie ciepła jest jednym ze sposobów zmiany energii wewnętrznej ciała (lub układu ciał), podczas gdy energia wewnętrzna jednego ciała jest przenoszona na energię wewnętrzną innego ciała bez pracy mechanicznej.

Istnieją 3 rodzaje wymiany ciepła:

Wymiana ciepła między dwoma mediami odbywa się poprzez oddzielającą je solidną ścianę lub przez interfejs między nimi.
Ciepło może przenosić się tylko z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze.

Wymiana ciepła zawsze przebiega w taki sposób, że spadkowi energii wewnętrznej niektórych ciał towarzyszy zawsze taki sam wzrost energii wewnętrznej innych ciał uczestniczących w wymianie ciepła.
Jest to szczególny przypadek prawa zachowania energii.

CIEKAWE

Kuropatwy, kaczki i inne ptaki nie zamarzają zimą, ponieważ temperatura ich łap może różnić się od temperatury ciała o ponad 30 stopni. Niska temperatura łap znacznie ogranicza przenoszenie ciepła. To są siły obronne organizm!

Przewodność cieplna to przenoszenie energii z bardziej nagrzanych części ciała do mniej nagrzanych w wyniku ruchu termicznego i interakcji mikrocząstek (atomów, cząsteczek, jonów itp.), co prowadzi do wyrównania temperatury ciała.
Nie towarzyszy transfer substancji!

Ten rodzaj transferu energii wewnętrznej jest charakterystyczny zarówno dla ciał stałych, jak i cieczy oraz gazów.
Przewodność cieplna różnych substancji jest różna.
Metale mają najwyższą przewodność cieplną,

a różne metale mają różne przewodnictwo cieplne.

Ciecze mają mniejszą przewodność cieplną niż ciała stałe, a gazy mniej niż ciecze.

Podczas podgrzewania górnego końca probówki zamkniętej palcem z powietrzem w środku nie można bać się poparzenia palca, bo. przewodność cieplna gazów jest bardzo niska.
Ciekawe, że można by zbliżyć rękę niemal do płomienia np. palnika gazowego (temperatura powyżej 1000 stopni) i nie spalić jej, jeśli...

Co jeśli?

Gaz jest na ogół bardzo słabym przewodnikiem ciepła, więc wystarczy niewielka warstwa powietrza między dłonią a płomieniem. Ale!
Ale istnieje takie zjawisko jak konwekcja w gazach, dlatego w pobliżu płomienia ręka mocno się pali.

ZOBACZ REGAŁ

Wiesz to...

Wielkie trudności dla budowniczych budynków sprawia osuwanie się fundamentów, zwłaszcza w regionach z wieczną zmarzliną. Domy często pękają z powodu rozmrażania gruntu pod nimi.Fundament przenosi pewną ilość ciepła do gruntu. Dlatego zaczęto budować budynki na palach. W tym przypadku ciepło przekazywane jest tylko przez przewodnictwo cieplne z fundamentu do pala i dalej z pala do gruntu.Z czego powinny być wykonane pale? Okazuje się, że stosy wykonane z trwałego, solidnego materiału muszą być w środku wypełnione naftą. Latem stos słabo przewodzi ciepło od góry do dołu, ponieważ. ciecz ma niską przewodność cieplną. Zimą, z powodu konwekcji cieczy w pryzmie, wręcz przeciwnie, przyczyni się do dodatkowego schłodzenia gleby.
To nie bajka, nie fantazja!
Taki projekt jest naprawdę zaprojektowany i przetestowany!

Włoscy naukowcy wynaleźli koszulę, która pozwala utrzymać stałą temperaturę ciała. Naukowcy obiecują, że latem nie będzie gorąco, a zimą zimno, bo jest wykonany ze specjalnych materiałów. Podobne materiały są już wykorzystywane w lotach kosmicznych.

W starych karabinach maszynowych „Maxim” podgrzewanie wody chroniło broń przed stopieniem.

W kuchni przy podnoszeniu naczyń wypełnionych gorącym płynem, aby się nie poparzyć, można używać tylko suchej szmatki. Przewodność cieplna powietrza jest znacznie mniejsza niż wody! A struktura tkaniny jest bardzo luźna, a wszystkie szczeliny między włóknami są wypełnione powietrzem w suchej szmatce, a wodą w mokrej. Słuchaj, nie daj się poparzyć!

Ogień na sicie

Opisane poniżej zjawisko pokazuje właściwość metali do dobrego przewodzenia ciepła.
Jeśli wykonasz siatkę z drutu, zapewniającą dobre połączenie metalowe w miejscach, w których drut się krzyżuje, i umieścisz ją nad palnikiem gazowym, możesz zapalić gaz nad siatką przy włączonym zaworze, a nie będzie się palić pod siatką. A jeśli zapalisz gaz pod siatką, ogień „nie wycieknie” przez siatkę!

W tamtych czasach, kiedy nie było górniczych żarówek elektrycznych, używano lampy Davy.
Była to świeca „posadzona” w metalowej klatce. A nawet jeśli szyb był wypełniony gazami łatwopalnymi, lampa Davy była bezpieczna i nie spowodowała wybuchu - płomień nie wyszedł poza lampę dzięki metalowej siatce.

Przewodność cieplna to rodzaj wymiany ciepła, w którym następuje bezpośredni transfer energii z cząstek (cząsteczek, atomów) bardziej nagrzanej części ciała do cząstek jego mniej nagrzanej części.

Rozważ serię eksperymentów z ogrzewaniem ciała stałego, cieczy i gazu.

Mocujemy gruby drut miedziany w statywie, a kilka goździków przyczepiamy do drutu woskiem lub plasteliną. Gdy wolny koniec drutu jest podgrzewany w płomieniu lampy alkoholowej, wosk topi się, a goździki stopniowo spadają z drutu. I najpierw odpadają te, które są bliżej płomienia, potem cała reszta po kolei. Wyjaśniono to w następujący sposób. Po pierwsze, wzrasta prędkość ruchu tych cząstek metalu, które są bliżej płomienia. Temperatura drutu w tym miejscu wzrasta. Gdy cząstki te oddziałują z sąsiednimi, prędkość tych ostatnich również wzrasta, w wyniku czego wzrasta temperatura następnej części drutu. Następnie prędkość ruchu kolejnych cząstek wzrasta i tak dalej, aż cały drut się rozgrzeje.

Należy pamiętać, że podczas przewodzenia ciepła sama substancja nie porusza się po ciele, przekazywana jest tylko energia.

Rozważmy teraz przewodność cieplną cieczy. Weź probówkę z wodą. Wkładamy do niego kawałek lodu i zaczynamy podgrzewać górę probówki. Woda powierzchniowa wkrótce się zagotuje. W tym czasie lód na dnie probówki prawie się nie stopi. Oznacza to, że ciecze mają niską przewodność cieplną, z wyjątkiem rtęci i ciekłych metali.

Wynika to z faktu, że w cieczach cząsteczki znajdują się w większej odległości od siebie niż w cieczach. ciała stałe.

Badamy przewodnictwo cieplne gazów. Suchą probówkę kładziemy na palec i podgrzewamy dno w płomieniu lampy alkoholowej. Palec przez długi czas nie jest 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.

Tak więc przewodność cieplna różnych substancji jest różna.

Metale, zwłaszcza srebro i miedź, mają najwyższą przewodność cieplną. Jeśli porównamy przewodność cieplną różnych substancji z przewodnością cieplną miedzi, okaże się, że dla żelaza jest to około 5 razy mniej, dla wody - 658 razy, dla cegły porowatej - 848 razy, dla świeżo opadłego śniegu - prawie 4000 razy , dla waty, trocin i wełny owczej - prawie 10 000 razy, a dla powietrza około 20 000 razy mniej. Włosy, pióra, papier, korek i inne ciała porowate również mają słabą przewodność cieplną. Wynika to z faktu, że pomiędzy włóknami tych substancji znajduje się powietrze. 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.

Jeśli istnieje potrzeba ochrony ciała przed wychłodzeniem lub nagrzaniem, stosuje się substancje o niskiej przewodności cieplnej. Tak więc uchwyty do garnków i patelni są wykonane z tworzywa sztucznego. Domy budowane są z bali lub cegieł, które mają słabą przewodność cieplną, co oznacza, że ​​chronią pomieszczenie przed wychłodzeniem. Zastosowanie próżni jako „materiału” termoizolacyjnego jest podstawą urządzenia termosu, czyli naczynia Dewara, które zostało wynalezione w 1892 roku przez angielskiego naukowca Jamesa Dewara.

1. Wstęp.

Projekt został opracowany zgodnie ze standardem liceum ogólnokształcącego z fizyki. Pisząc ten projekt, rozważano badanie zjawisk termicznych, ich zastosowanie w życiu codziennym i technologii. Oprócz materiału teoretycznego wiele uwagi poświęca się pracy badawczej - są to eksperymenty, które odpowiadają na pytania „W jaki sposób można zmienić energię wewnętrzną ciała”, „Czy przewodność cieplna różnych substancji jest taka sama”, „Dlaczego unoszą się strumienie ciepłego powietrza lub cieczy”, „Dlaczego ciała o ciemnej powierzchni bardziej się nagrzewają”; 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;

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 przenoszona z ciała o wyższej temperaturze 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 zachodzącym w przyrodzie: ewolucja gwiazd i planet, procesy meteorologiczne na powierzchni Ziemi itp. Rodzaje wymiany ciepła: przewodzenie ciepła, konwekcja, promieniowanie.

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.

Po opuszczeniu metalowej igły do ​​szklanki z gorącą wodą, bardzo szybko koniec igły również się rozgrzał. 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.

2.2. Część praktyczna.

Przestudiujmy to zjawisko, wykonując serię eksperymentów z ciałami stałymi, cieczami i gazami.

Doświadczenie #1

Zabrali różne przedmioty: jedną aluminiową, drugą drewnianą, trzecią plastikową, czwartą ze stali nierdzewnej, piątą srebrną. 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.

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. Oznacza to, że drzewo ma słabą przewodność cieplną.

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, płytek, gorącej wody, 3 figurek ludzików z podniesionymi rękami, 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. Pierwsza spadająca figura jest zamocowana na miedzianym drucie, druga - na aluminium, trzecia - 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.

Ciała stałe (metale) mają wysoką przewodność cieplną, ciecze mają mniejszą przewodność cieplną, a gazy mają słabą przewodność cieplną.

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

WYTYCZANIE

W FIZYCE W 8 KLASIE

Utrzymuj zainteresowanie tematem

Kształtowanie umiejętności komunikacyjnych pracy uczniów

Buduj szacunek dla kolegów z klasy

Wymagania GEF LLC

(zakładane na podstawie efektów uczenia się)

Osobisty

Przekonać o możliwości zrozumienia przyrody w potrzebie rozsądnego wykorzystania zdobyczy nauki i techniki dla dalszego rozwoju społeczeństwa ludzkiego;

Szacunek dla twórców nauki i technologii;

Stosunek do fizyki jako elementu kultury społecznej.

Metapodmiot

KOGNITYWNY

Analiza eksperymentu problemowego;

Wykonywanie działań zgodnie z algorytmem;

Tworzenie operacje umysłowe wiedza: porównania, uogólnienia, modelowanie, abstrakcja, analiza

PRZEPISY:

Akceptacja celu nauki;

Opracowanie sekwencji działań w celu odkrycia nowej wiedzy;

Orientacja w podejmowaniu decyzji.

ROZMOWNY:

Umiejętność rozumowania, prowadzenia dialogu, słuchania nauczyciela;

Przedmiot

Zrozumienie fundamenty fizyczne przewodnictwo cieplne różnych ciał i ich zastosowanie;

Kształtowanie umiejętności wyjaśniania wyników eksperymentu w zakresie wiedzy na dany temat

Temat: PRZEWODNOŚĆ CIEPLNA

Cel: pozytywne nastawienie do pracy w klasie

Witam, mam nadzieję, że wszyscy są w dobrym nastroju. Czy wszyscy są gotowi na lekcję? Zacznijmy więc lekcję. Spójrz przez okno, jaka piękna jesień. Niedługo nadejdzie zimno, czy jesteśmy na to gotowi? Co zrobić, aby się ogrzać zimą. Jak chronić rośliny przed mrozem? Dzisiejsza lekcja pomoże nam odpowiedzieć na te pytania.

Sprawdź gotowość do lekcji.

Odpowiadaj na pytania, dyskutuj.

IIetap. Aktualizacja wiedzy

Cel: Przejrzyj wcześniej poznany materiał, aby doprowadzić do nauki nowy temat

Wymień sposoby zmiany energii wewnętrznej.

Wymień rodzaje wymiany ciepła.

Wykonana praca i wymiana ciepła.

Przewodzenie ciepła, konwekcja, promieniowanie.

II. Motywacja do działania

Rozwiąż rebus

Przewodność cieplna

Cel: pobudzenie zainteresowania tematem


Nauka nowego materiału

Cel: wprowadzenie pojęcia przewodnictwa cieplnego, procesu przenoszenia, zastosowania.

Jak myślisz, jaki jest temat naszej lekcji? Jakie pytania rozważymy?

1. Przewodność cieplna

Demonstracja doświadczeń. Na ich podstawie wyciągane są wnioski

1. Łyżkę zanurza się w szklance gorącej wody. Co się stanie z łyżką?

2. Dlaczego łyżka jest gorąca?

3. W wyniku czego przenosi się ciepło z rozgrzanego końca łyżki na zimno?

Jaki wniosek można wyciągnąć?

Przykładem przewodnictwa cieplnego jest podgrzewanie łyżki w gorącej herbacie.

Przewodność cieplna - przeniesienie energii z bardziej nagrzanych części ciała do mniej nagrzanych w wyniku ruchu termicznego i interakcji cząstek.

Przestudiujmy to zjawisko, wykonując serię eksperymentów z ciałami stałymi, cieczami i gazami.

Zróbmy eksperymenty:

    Włóżmy do ognia koniec drewnianego kija. Zapali się. Drugi koniec kija, który znajduje się na zewnątrz, będzie zimny.

    Końcówkę cienkiego szklanego pręta wkładamy do płomienia alkoholowej lampy. Po chwili nagrzeje się, a drugi koniec pozostanie zimny.

    Podgrzewamy koniec metalowego pręta, po czym wkrótce cały pręt się nagrzeje.

    Naprawmy koniec kabel miedziany w stopie statywu. Goździki są przymocowane do drutu za pomocą wosku. Wolny koniec drutu ogrzejemy płomieniem lampy alkoholowej.

    Co obserwujemy?

    Jak przebiega wymiana ciepła?

    Jak długo potrwa transfer ciepła przez drut?

    Co można powiedzieć o prędkości ruchu cząsteczek w obszarze położonym bliżej płomienia?

    Dlaczego kolejny kawałek drutu się nagrzewa?

    Rozważmy teraz przewodność cieplną cieczy. Weź probówkę z wodą i zacznij podgrzewać jej górną część. Co widzimy? Czy uważasz, że dno jest gorące. Czuć. Jaki jest wniosek?Di jest mały z wyjątkiem rtęci i stopionych metali.

    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.

Wełna, ptasie pióra, papier, korek i inne porowate substancje mają słabą przewodność cieplną. Wynika to z faktu, że pomiędzy włóknami tych substancji znajduje się powietrze. Próżnia ma najniższą przewodność cieplną

Zapiszmy głównecechy przewodnictwa cieplnego:

    w ciałach stałych, cieczach i gazach;

    sama substancja nie jest tolerowana;

    prowadzi do wyrównania temperatury ciała;

    różne ciała - różne przewodnictwo cieplne

Tematem lekcji jest przewodnictwo cieplne.

Czym jest przewodność cieplna. Proces przekazywania energii przez przewodzenie ciepła. Które ciała mają dobrą i słabą przewodność cieplną. Tam, gdzie stosowana jest wiedza o przewodności cieplnej.

Uczniowie zapisują temat lekcji w swoich zeszytach.

Ona się rozgrzeje.

Woda oddawała część ciepła łyżce, a część otaczającemu je powietrzu.

- W wyniku ruchu i interakcji cząstek

Wniosek: Z przykładu jasno wynika, że ​​ciepło może zostać przeniesione z ciała gorętszego do ciała mniej ogrzanego (z gorącej wody na zimną łyżkę). Ale energia była również przenoszona wzdłuż samej łyżki - od jej gorącego końca do zimnego.

Zapisz definicję.

Wniosek. Drewno ma słabą przewodność cieplną.

Wniosek. Szkło ma słabą przewodność cieplną.

Wniosek. Metale mają wysoką przewodność cieplną.

- Goździki zaczynają stopniowo opadać jeden po drugim, najpierw te najbliżej płomienia.

Od gorącego końca drutu do zimnego końca.

Dopóki cały drut nie zostanie nagrzany, to znaczy dopóki temperatura w całym drucie nie zostanie wyrównana.

Cząsteczki poruszają się szybciej.-W wyniku oddziaływania molekuł wzrasta również prędkość ruchu molekuł w kolejnym odcinku oraz wzrasta temperatura tej części.

Woda wrzała na powierzchni.

Dzień jest lekko ciepły.

Wniosek. Ciecze mają niską przewodność cieplną.

Wniosek. Przewodność cieplna gazów jest jeszcze niższa.

Przewodność cieplna różnych substancji jest różna.

Zapisz główne cechy przewodności cieplnej

Wymieniają, które ciała mają dobrą, słabą przewodność cieplną. Wypełnij tabelę w zeszycie

Kotwiczenie

Cel: utrwalenie materiału, poznanie gdzie w życiu stosujemy wiedzę o przewodności cieplnej.

Zapamiętajmy bajkę

Przykłady przewodzenia ciepła :

Fragment bajki „Moroz Iwanowicz”

Szwaczka zaczęła tłuc śnieg, żeby staruszek mógł spokojniej zasnąć, ale tymczasem jej biedne ręce skostniały, a palce pobielały, jak u biednych, którzy zimą płuczą bieliznę w dziurze: zimno i wiatr twarz, a pościel zamarza, stawka jest tego warta, ale nie ma co robić - biedni ludzie pracują.

Nic - powiedział Moroz Iwanowicz - po prostu pocieraj palce śniegiem, a odejdą, nie dostaniesz dreszczy. Jestem miłym staruszkiem; spójrz na moje ciekawostki. Potem podniósł swoje zaśnieżone pierzyny kocem i Szwaczka zobaczyła, że ​​pod pierzem przebija się zielona trawa. Szwaczce było żal biednego zioła.

Więc mówisz - powiedziała - że jesteś dobrym starym człowiekiem, ale dlaczego trzymasz zieloną trawę pod ośnieżonym pierzem, nie wypuszczasz jej na światło dzienne?

Nie uwalniam, bo jeszcze nie czas; Trawa jeszcze nie weszła w grę. Jesienią chłopi zasiali go i wykiełkował, a gdyby już się rozciągnął, to zima by go schwytała, a do lata trawa by nie dojrzała. Przykryłem więc młodą zieleń moim ośnieżonym pierzem, a nawet sam się na nim położyłem, aby śnieg nie został porwany przez wiatr; ale nadejdzie wiosna, ośnieżone pierzaste łoże stopi się, trawa wyrośnie, a tam, spójrz, ziarno wyjdzie, a chłop zbierze ziarno i zabierze je do młyna ...

    Dlaczego ludzie sadzą oziminy i nie boją się, że zamarzną?

    Dlaczego krzewy roślinne pokrywają zimę trocinami?

    Czego używamy w kuchni, żeby się nie poparzyć?

    Z czego wykonane są patelnie? Czemu?

    Dlaczego ubrania wełniane lepiej chronią przed zimnem niż syntetyczne?

    Ciekawe fakty z biologii. Kudłaty futro pozwala trzmielom zbierać nektar i pyłek nawet w Arktyce. Pod takim ubraniem ciało trzmiela przy wzmożonej pracy mięśni nagrzewa się do 40 0 . A im dalej na północ żyje trzmiel, tym jest większy i kudłaty. Dlaczego futro chroni trzmiela przed zamarznięciem?

    Gdy tylko nadejdzie zimno, pszczoły tłoczą się na plastrach z miodem i tworzą gęstą kulkę. Przylegając do siebie, utrzymują temperaturę około 12 0 C. Tak więc zimą pszczoły same się ogrzewają. Ale potrzebują wentylacji, ponieważ w przeciwnym razie cała wilgoć wydychana przez pszczoły osadza się w ulu w postaci szronu. Dlaczego pszczołom udaje się ogrzać zimą?

    Która cegła - lita czy porowata - zapewnia lepszą izolację termiczną budynku? Uzasadnij odpowiedź.

    W tej samej temperaturze granitu i cegły, cegła jest cieplejsza w dotyku niż granit. Który z tych materiały budowlane ma najlepsze właściwości termoizolacyjne?

    Nożyczki i ołówek leżący na stole mają tę samą temperaturę. Dlaczego nożyczki są chłodniejsze w dotyku?

Rozważane przykłady pomogą nam wyciągnąć wnioski i wypełnić tabelę.

Słuchają tekstu, nazywają ciała o dobrej i słabej przewodności cieplnej.

Śnieg jest porowatą, sypką substancją, zawiera powietrze. Dlatego śnieg ma słabą przewodność cieplną i dobrze chroni ziemię, uprawy ozime, drzewa owocowe przed zamarzaniem.

Uchwyty kuchenne wykonane są z materiału, który ma słabą przewodność cieplną.

Patelnie i patelnie wykonane są z substancji o dobrej przewodności cieplnej (metale) i służą do szybkiego podgrzewania ciał lub części.

Uchwyty czajników, patelni wykonane są z materiałów o słabej przewodności cieplnej. Wszystko to chroni dłonie przed poparzeniem podczas dotykania gorących przedmiotów.

Trociny są słabym przewodnikiem ciepła. Rośliny są pokryte trocinami, aby nie zamarzły.

Między włosami znajduje się powietrze, które źle przewodzi ciepło.

Sierść trzmiela nie przewodzi dobrze ciepła, ponieważ między kosmkami znajduje się powietrze, którego przewodność cieplna jest niska.

Między pszczołami pozostaje powietrze, które słabo przewodzi ciepło i zapobiega zamarzaniu.

Zróbmy mini Praca badawcza. Sprawdźmy, czy wyrażenie jest prawdziwe: FUTRO OCIEPLA?!

Jak wykonamy pracę?

Aby to zrobić, potrzebujemy termometru i kawałka futra. Zmierzmy temperaturę w pomieszczeniu, a następnie włóżmy na chwilę termometr do klapki

Wyciągnąć wniosek

Test wiedzy podstawowej

Cel: sprawdzenie, na jakim poziomie rozumie się materiał?

    Jak nazywa się zjawisko przenoszenia energii wewnętrznej z jednej części ciała do drugiej lub z jednego ciała do drugiego podczas ich bezpośredniego kontaktu?

    1. pojemność cieplna

      Wartość opałowa

      przewodność cieplna

    Wybierz prawidłowe stwierdzenie.

    1. Przewodzenie to przenoszenie materii z jednego ciała do drugiego

      Przewodzenie ciepła NIE przenosi materii z jednego ciała do drugiego.

      Pojęcie przewodnictwa cieplnego nie istnieje

    Która z poniższych substancji ma? najwyższa przewodność cieplna?

    1. Drewno

      Szkło

      Miedź

Odpowiedz w legitymacji ucznia.

Podsumowanie lekcji

Przypomnij sobie pytania na początku lekcji. Czy jesteśmy gotowi na zimę? Jakie zjawisko obserwujemy dzisiaj? Czym jest to zjawisko?

Praca domowa. P 4, (wszyscy), przygotuje raport „Przewodnictwo cieplne w przyrodzie, życiu codziennym i technice”. (opcjonalny)

Dziękuję za pracę na zajęciach.

Odpowiadać na pytania