Arranjo
Características de vários métodos de transferência de calor. Exemplos de transferência de calor na natureza e tecnologia

Características de vários métodos de transferência de calor. Exemplos de transferência de calor na natureza e tecnologia

Lições objetivas:

Educação geral: resumir os conhecimentos básicos sobre o tema “Tipos de transferência de calor”, familiarizar os alunos do oitavo ano com as manifestações de condutividade térmica, convecção, radiação na natureza e tecnologia;

Desenvolvimento: continuar a formação de habilidades-chave nos alunos que são de importância universal para vários tipos atividades - destacando o problema, tomando decisões, pesquisando, analisando e processando informações;

Educacional: para educar o coletivismo, uma atitude criativa para a tarefa atribuída.

Trabalho preparatório

Os alunos distribuem responsabilidades de forma independente, buscam e coletam informações, analisam e apresentam, refletem sobre o plano do experimento, preparam os equipamentos necessários para sua implementação, discutem e explicam o observado.
No decorrer do trabalho no projeto, o professor e os alunos trabalham em estreita colaboração, em particular, são realizadas consultas nas quais o professor acompanha e corrige as atividades dos alunos.

Projeto de aula

Lições objetivas:

1. Educacional:

Generalizar e sistematizar os conhecimentos dos alunos sobre o tema: "Tipos de transferência de calor";

Ser capaz de descrever e explicar fenômenos físicos como condução de calor, convecção e radiação;

Ser capaz de usar os conhecimentos adquiridos no dia a dia.

2. Desenvolvendo:

Desenvolvimento da percepção auditiva e visual;

Desenvolvimento do pensamento, fala, memória, atenção;

Pesquisa, análise e tratamento de informação.

3. Educacional:

  Educação de qualidades pessoais (exatidão, capacidade de trabalhar em equipe, disciplina);

  educação de interesse cognitivo no assunto;

 contribuir para a educação de uma personalidade totalmente desenvolvida da criança.

Equipamento: tela e projetor multimídia, apresentação; equipamentos preparados por cada grupo.

Durante as aulas.

EU. Estágio organizacional (2 minutos.)

Objetivo: incluir os alunos nas atividades de aprendizagem, para determinar o conteúdo da lição:

Introdução ao plano de aula.

II. Atualização do conhecimento dos alunos (35 min.)

(W.1)

Objetivo: atualizar o conhecimento sobre os tipos de transferência de calor, generalizar e sistematizar o conhecimento sobre transferência de calor, convecção e radiação, para aplicar os conhecimentos adquiridos na vida cotidiana.

(W.2)

1. Do ponto de vista da física, o que une os seguintes provérbios?(no slide)

A) Não pegue o ferro quente. Então o ferreiro forja uma tenaz para não queimar as mãos.

B) Nossa cabana de calor desigual. Quente no fogão, frio no chão.

C) O sol vermelho na luz branca aquece a terra preta.

Resposta: a energia interna dos corpos muda como resultado da transferência de calor.

2. Qual é a diferença do ponto de vista da física dos fenômenos referidos nos provérbios?

Resposta: Esses provérbios falam de jeitos diferentes transferência de calor.

Quais são os diferentes métodos de transferência de calor chamados em física? (Tipos de transferência de calor)

3. E agora formule o tópico de nossa lição.

“Tipos de transferência de calor”

Professor: Em nossa lição, vamos lembrar de tudo o que estudamos sobre o tema: "Tipos de transferência de calor". Hoje vamos resumir, sistematizar e consolidar nosso conhecimento sobre este tema. O conhecimento adquirido é aplicável na vida cotidiana.

Vamos construir um sistema de conhecimento, cujos elementos aprendemos no estudo deste tópico. Para maior clareza, vamos imaginar isso na forma de um diagrama (modelos nas carteiras dos alunos).

Trabalhando juntos (preenchendo juntos).

(W.3)

1) Qual será o nome da figura principal, refletindo o nome do tópico e esquema?

Sh. - Tipos de transferência de calor.

U. - Vamos corrigir isso Figura 1 - será o principal do diagrama; adicionaremos texto (nome) a ele, selecione a forma ou o texto com cor.

2) O que muda como resultado da transferência de calor? Que tipo de energia é alterada pela transferência de calor?

Sh. - Energia interna dos corpos.

U. - Os tipos de transferência de calor estão associados a uma mudança na energia interna dos corpos.

Vamos corrigi-lo na figura 2.

3) A que lei importante obedecem os tipos de transferência de calor associados a uma mudança na energia interna dos corpos?

Sh. - A lei da conservação e transformação da energia.

W. - Isso mesmo. Vamos escrever isso na figura 3. Como essa é uma das leis mais importantes da natureza, colocaremos a figura 3 acima das figuras 1 e 2.

4,5,6) Que tipos específicos de transferência de calor encontramos?

Sh. - Condutividade térmica, convecção, radiação.

W. - Certo. Vamos refletir isso no diagrama e colocar as figuras abaixo da principal em uma linha, pois cada uma corresponde a um fenômeno físico independente.

As restantes colunas do quadro resumo devem ser preenchidas ao longo da aula, ouvindo as atuações dos grupos e utilizando os conhecimentos adquiridos.

U. Nossa lição é dedicada à proteção de projetos educacionais. Repetiremos os tipos de transferência de calor, conheceremos as manifestações de condução de calor, convecção, radiação na natureza e tecnologia. Três grupos escolheram um dos tipos de transferência de calor. A tarefa incluiu teoria, experimento e criação de uma apresentação em computador. Com base nos resultados da defesa, o grupo deve preparar uma reportagem fotográfica. Observe que o tempo de defesa do projeto não deve exceder 5-7 minutos.

4. Proteção de projetos.

(W.4)

1. Que tipo de transferência de calor é mencionado no primeiro provérbio?

(Sl.5) (condutividade térmica) .

eu grupo

Condutividade térmica - o fenômeno da transferência de energia interna de uma parte do corpo para outra ou de um corpo para outro com seu contato direto.

A condutividade térmica é um tipo de transferência de calor em que a energia interna é transferida de partículas de uma parte mais aquecida do corpo para partículas de uma parte menos aquecida.

Experimentar

Demonstração das diferentes condutividades térmicas de uma colher de prata (de madeira) e uma colher de aço inoxidável após aquecê-las em água quente.

Diferentes substâncias têm diferentes condutividades térmicas. Os metais têm boa condutividade térmica. Por exemplo, o cobre é usado na construção de ferros de solda. A condutividade térmica do aço é 10 vezes menor que a do cobre. A madeira e alguns tipos de plásticos têm baixa condutividade térmica. Esta propriedade é utilizada na fabricação de alças para aquecimento de objetos, como chaleiras, panelas e frigideiras.

Feltro, lã de tijolo poroso, penugem, pele (devido à presença de ar entre suas fibras) têm baixa condutividade térmica, portanto, esses materiais, juntamente com a madeira, são amplamente utilizados na construção de moradias.

Trouxemos vários materiais isolantes de calor - estopa, poliestireno, que são usados na construção. A regulação da transferência de calor é uma das principais tarefas dos equipamentos de construção. Nos casos em que a transferência de calor é indesejável, eles tentam reduzi-la. Para fazer isso, use isolamento térmico.

Uma fina camada de ar entre os vidros da janela protege nossa casa do frio, assim como uma parede de tijolos. Isso significa que o ar tem baixa condutividade térmica. Líquidos e gases têm condutividade térmica muito baixa, mas o calor também pode ser transferido em gases e líquidos.

Por mais estranho que possa parecer para você, a neve, especialmente a neve solta, tem uma condutividade térmica muito baixa. Isso explica por que uma camada relativamente fina de neve protege as plantações de inverno do congelamento.

A pele dos animais, devido à baixa condutividade térmica, os protege do resfriamento no inverno e do superaquecimento no verão.

(W.11)2. E que tipo de transferência de calor é mencionado no segundo provérbio?

(W.12) (convecção).

Grupo II

Convecção - tipo de transferência de calor, em que a energia é transferida por jatos de gás e líquido.

Existem dois tipos de convecção: natural e forçada.

Convecção natural - resfriamento espontâneo, aquecimento, movimento.

Convecção forçada - movimento com bomba, agitador, etc.

Convecção em líquidos. Líquidos e gases são aquecidos por baixo, pois têm baixa condutividade térmica. Nas camadas quentes de líquido (gás), a densidade diminui e elas sobem, dando lugar às mais frias. Há uma circulação (“movimento em círculo”) das camadas.

NO sólidos não há convecção, pois suas partículas não possuem alta mobilidade.

Muitas manifestações de convecção podem ser encontradas na natureza e na vida humana. A convecção também encontra aplicação na engenharia.

Experimentar

Demonstração da queima de uma vela, que é parcialmente coberta por um cilindro de vidro sem fundo (deixe espaço livre abaixo); a cessação da queima da vela quando o cilindro de vidro é completamente abaixado.

Experimentar

Há dois copos de água quente sobre a mesa, um com gelo e o outro com gelo na tampa. Os alunos explicam em qual copo a água esfriará mais rápido (convecção em líquidos).

E para que a água fervente esfrie mais rápido, mexemos com uma colher (convecção forçada)

O aquecimento e resfriamento de instalações residenciais é baseado no fenômeno da convecção. Portanto, é aconselhável colocar dispositivos de refrigeração no topo, mais próximos do teto, para que ocorra a convecção natural. Os dispositivos de aquecimento estão localizados abaixo.

Brisa - ocorre na fronteira de terra e água, porque. eles aquecem e esfriam de forma diferente. A água aquece e esfria mais lentamente do que a terra (areia) em 5 vezes. Por causa disso, uma área de baixa pressão se forma sobre a terra durante o dia e uma área de alta pressão sobre o mar. Há um movimento de massas de ar de uma área de alta pressão para uma área de baixa pressão, que é chamada de brisa diurna. À noite, tudo acontece ao contrário.

(W.19) 3. E que tipo de transferência de calor é mencionado no terceiro provérbio?

(CD 20) (radiação).

III grupo

Radiação (transferência de calor radiante) - um tipo de transferência de calor em que a energia é transferida por raios de calor (ondas eletromagnéticas).

Isso acontece o tempo todo e em todos os lugares. Pode ser realizado em vácuo total.

A radiação vem de todos os corpos aquecidos (de uma pessoa, um fogo, um fogão, etc.)

Quanto maior a temperatura do corpo, mais forte é a radiação térmica.

Os corpos não apenas irradiam energia, mas também a absorvem.

Corpos com superfície escura absorvem e irradiam energia melhor do que corpos com superfície clara.

O sol é a fonte de energia na terra.

Como o calor solar é transferido para a Terra? De fato, no espaço sideral não há corpos sólidos, nem líquidos, nem gasosos. Consequentemente, o espaço sideral não pode transferir o calor do Sol para a Terra nem por condução nem por convecção. O fato é que o calor do Sol para a Terra é transmitido da mesma maneira que um sinal de uma estação de rádio para um receptor - ondas eletromagnéticas.

Muitas manifestações de radiação térmica podem ser encontradas na natureza e na vida humana. radiação térmica também encontra aplicação na tecnologia.

A capacidade dos corpos de absorver a energia da radiação de diferentes maneiras é utilizada pelo homem.

Solo arado, solo com vegetação (Slide). Durante o dia, o solo absorve energia e é aquecido pela radiação, mas também esfria mais rápido. Seu aquecimento e resfriamento é influenciado pela presença de vegetação. Assim, o solo arado escuro é mais fortemente aquecido pela radiação, mas esfria mais rápido do que o solo coberto com vegetação.

O clima também afeta a troca de calor entre o solo e o ar. Em noites claras e sem nuvens, o solo esfria fortemente - a radiação do solo escapa livremente para o espaço. Nessas noites no início da primavera, são possíveis geadas no solo. Se o tempo estiver nublado, as nuvens cobrem a Terra e desempenham o papel de uma espécie de telas que protegem o solo da perda de energia pela radiação.

Demonstração do layout da estufa. Um dos meios de aumentar a temperatura da área do solo e do ar do solo são as estufas, que possibilitam um aproveitamento mais pleno da radiação solar. A área do solo é coberta com molduras de vidro ou filmes transparentes. O vidro transmite bem a radiação solar visível, que, caindo em solo escuro, aquece, mas transmite pior radiação invisível emitida pela superfície quente da Terra. Além disso, o filme (vidro) impede o movimento do ar quente para cima, ou seja, implementação de convecção. Desta forma, o vidro de efeito estufa funciona como uma "armadilha" para a energia. Dentro das estufas, a temperatura é mais alta do que em solo desprotegido, cerca de 10 ° C. (eles aquecem a estufa com uma lâmpada e medem a temperatura fora e dentro da estufa, e acaba sendo diferente).

Qual chaleira esfriará mais rápido?

Por que os aviões são pintados com tinta prateada e por que o chuveiro no campo é escuro?

(Dp. 26)Garrafa térmica (estrutura)

- Como economizar energia?(explicar o princípio de funcionamento e o dispositivo de uma garrafa térmica, com foco nos tipos de transferência de calor.)

Cortiça (convecção fixa)

Vácuo (Abaixo com condutividade térmica)

Espelho (Fora com radiação)

(W.27)

5. Discussão dos resultados do preenchimento da tabela

III. Conclusão (3 minutos)

Resumindo os resultados de todas as etapas do trabalho.

Reflexão dos alunos.

IV Em casa:

repita § 3 - 6, continue preenchendo a tabela. em casa,

tarefa criativa: fazer palavras cruzadas sobre o tema "Tipos de transferência de calor".

Os alunos que desejarem podem preparar relatórios sobre a aplicação da transferência de calor na natureza e tecnologia para a próxima aula. Os tópicos aproximados dos relatórios podem ser: “A importância dos tipos de transferência de calor na aviação e durante os voos espaciais”, “Tipos de transferência de calor na vida cotidiana”, “Transferência de calor na atmosfera”, “Contabilidade e uso de tipos de transferência de calor na agricultura”, etc.

Reflexão

Se você entende o material, pode contar e explicá-lo, então dê a si mesmo um “5”.

Se o material for entendido, mas houver alguma dúvida de que você conseguirá reproduzi-lo, então “4”.

Se o material for mal dominado, então “3”.

Levante os smileys. Como terminamos a aula?

Reflexão da lição .

Os alunos são convidados a preencher as folhas de reflexão.

hoje eu descobri...

foi interessante…

Eu comprei...

me surpreendeu...

me deu uma lição de vida...

eu queria... e eu

Resumindo a lição, colocando notas.

III. ETAPA FINAL (3 min)

Objetivo: analisar e avaliar o sucesso de atingir o objetivo e traçar as perspectivas para o trabalho futuro;; agradecer aos colegas que ajudaram a obter os resultados da lição.

>>Física: Exemplos de transferência de calor na natureza e tecnologia

1. Ventos. Todos os ventos na atmosfera são correntes de convecção em grande escala. A convecção, por exemplo, explica brisas- ventos noturnos e diurnos que surgem nas margens dos mares e grandes lagos.

Nos dias de verão, o sol aquece a terra mais rápido que a água, de modo que o ar sobre a terra aquece mais do que sobre a água. Ao mesmo tempo, o ar sobre a terra se expande, após o que sua pressão se torna menor que a pressão do ar mais frio sobre o mar. Como resultado, como nos vasos comunicantes, o ar frio do fundo do mar (onde a pressão é maior) se move para a costa (onde a pressão é menor) - o vento sopra. Esta é a brisa do dia (ou do mar).

À noite, a água esfria mais lentamente do que a terra, e sobre a terra o ar fica mais frio do que sobre a água. Agora acabou alta pressão está acima da terra e, portanto, o ar começa a se mover da costa para o mar. Esta é uma brisa noturna (ou costeira).

2. impulso. Sabemos que sem um influxo de ar fresco, a combustão do combustível é impossível. Se o ar não entrar na fornalha ou na fornalha, a combustão será interrompida. Para manter a combustão, muitas vezes é usado um influxo natural de ar - tiragem. Ao mesmo tempo, um tubo é instalado acima do local de combustão do combustível. Quando aquecido, o ar se expande e a pressão no forno e na tubulação se torna menor que a pressão do ar externo. Devido à diferença de pressão, o ar frio corre de fora para o forno e o ar quente sobe pelo tubo. Isso é que é tração.

Com o aumento da altura do tubo, a tiragem aumenta, pois quanto mais alto o tubo construído acima do forno, maior a diferença de pressão entre o ar externo e o ar no tubo.

3. Aquecimento de água. Residentes de países localizados nas zonas temperadas e frias da Terra são forçados a aquecer suas casas em climas frios. Em instalações residenciais, a temperatura mais favorável para uma pessoa é considerada 18-20 ° C. Para manter essa temperatura em muitas casas, o aquecimento de água é usado.

O aquecimento da água nos sistemas de aquecimento central ocorre fora das instalações aquecidas (em caldeiras ou centrais combinadas de calor e energia - CHP). Do aquecedor água quente canalizado para edifícios. Aqui (Fig. 71) sobe o riser principal 1 e de lá - através dos tubos para os dispositivos de aquecimento (radiadores 2). À medida que esfriam, a água retorna ao fundo e flui novamente para o aquecedor. Isso garante a circulação contínua de água em todo o sistema. Em prédios pequenos, essa circulação ocorre devido a Convecção natural, e nas grandes casas da cidade ocorre devido à ação de bombas especiais (convecção artificial ou forçada).

Para evitar a destruição do sistema de aquecimento (como resultado de um aumento de pressão durante a expansão do líquido aquecido), o riser principal 1 é fornecido com um tanque de expansão 3.

4. Garrafa térmica. A transferência de calor de um corpo mais quente para um mais frio leva à equalização de suas temperaturas. Portanto, por exemplo, uma chaleira quente retirada do fogão esfria após algum tempo quando entra em contato com o ar circundante. Para permitir que um corpo esfrie (ou aqueça), é necessário evitar possíveis transferências de calor e em todas as suas três manifestações (durante a convecção, condução de calor e radiação). Isto é conseguido colocando o corpo em um recipiente especial - navio dewar, que foi inventado em 1892 pelo cientista inglês James Dewar.

Os vasos Dewar foram originalmente usados apenas para armazenar gases liquefeitos que evaporam facilmente (por exemplo, hélio líquido). Posteriormente, eles começaram a ser usados para fins domésticos - para preservar os produtos alimentícios colocados neles a uma temperatura constante. Tais navios Dewar ficaram conhecidos como garrafa térmica(Fig. 72).

O dispositivo de uma garrafa térmica projetado para armazenar líquidos é mostrado na Figura 73. Ele consiste em um recipiente de vidro 4 com paredes duplas. A superfície interna dessas paredes é coberta com uma camada de metal brilhante e o ar é bombeado para fora do espaço entre as paredes. Para proteger a caixa de vidro da garrafa térmica contra danos, ela é colocada em uma caixa de papelão ou metal 3. O recipiente é selado com uma rolha 2 e uma tampa 1 é aparafusada na parte superior da caixa.

A garrafa térmica é projetada de tal forma que a troca de calor de seu conteúdo com meio Ambiente reduzido ao mínimo. A ausência de ar entre suas paredes impede a transferência de energia por convecção e condução de calor, e a camada brilhante na superfície interna da garrafa térmica impede a transferência de energia por radiação.

??? 1. Por que a brisa diurna sopra do mar em direção à costa e a brisa noturna sopra da costa em direção ao mar? 2. O que causa desejos? 3. Como está organizado o sistema de aquecimento de água? 4. Conte-nos sobre o dispositivo térmico. Devido a que nele é possível reduzir a transferência de calor? Por que a comida em uma garrafa térmica ainda esfria?

S.V. Gromov, N. A. Pátria, Física 8ª série

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Conteúdo da lição resumo da lição suporte quadro apresentação de aula métodos acelerados tecnologias interativas Prática tarefas e exercícios oficinas de auto-exame, treinamentos, casos, missões trabalhos de casa discussão perguntas perguntas retóricas dos alunos Ilustrações áudio, videoclipes e multimídia fotografias, gráficos de imagens, tabelas, esquemas de humor, anedotas, piadas, parábolas em quadrinhos, ditados, palavras cruzadas, citações Complementos resumos artigos fichas para dicas inquisitivas livros didáticos glossário básico e adicional de termos outros Melhorar livros e aulascorrigindo erros no livro atualizar um fragmento no livro didático elementos de inovação na lição substituindo conhecimentos obsoletos por novos Somente para professores aulas perfeitas plano de calendário por um ano diretrizes programas de discussão Aulas Integradas

Objetivo da lição: Revisar o material aprendido anteriormente; formar a capacidade de contar uma história, de expressar os meios de pensamento na linguagem "física" correta; desenvolver os horizontes dos alunos no esclarecimento do valor da física na vida humana e na sociedade; encontrar maneiras de resolver problemas relacionados a situações da vida.

Durante as aulas.

Antes da aula, os alunos são divididos em 6 grupos de acordo com estas edições:

revista "Jardim e horta"

revista "Modelador-construtor"

"Jornal Literário"

revista "Yunaty"

revista "Arquiteto"

revista "Trabalhador"

Imagine um dia de trabalho editorial. Você tem que responder às perguntas dos leitores ou se preparar com urgência para uma viagem de negócios... Tudo deve ser resolvido rapidamente e quase imediatamente. Para isso, você deve escolher o editor-chefe, resolver as questões e dificuldades propostas, apresentar um relatório sobre o trabalho realizado (respostas dos membros do grupo). O gerente do departamento deve avaliar o trabalho de cada membro do grupo e o grupo - o trabalho do gerente. E agora vamos escolher um bilhete e imediatamente sem preparação, vamos responder.

O que exatamente é energia interna?

Dê exemplos de maneiras de mudar a energia interna.

Dê exemplos de padrões de transferência de calor.

O que é condutividade térmica? Como ocorre a transferência de energia através do fio de ferro?

O que é convecção?

Como a energia é transferida do Sol para a Terra? Defina este tipo de transferência de calor.

Após as respostas, cada grupo recebe tarefas (tempo de 5 a 7 minutos).

Em terras equatoriais, onde o clima é quente, a cor da pele das pessoas é mais negra do que a de quem vive em clima frio. Por quê? Os ursos brancos como a neve vivem nas latitudes do norte e os ursos marrons nas latitudes do sul. Por quê? No norte vive uma lebre de carona ( cor branca lã), nas regiões mais meridionais - lebre clandestina (lã cinzenta). Por quê? (Resposta: corpos negros exalam mais que corpos brancos, nas mesmas condições).

Qual é o papel da mudança sazonal no comprimento e densidade da lã nos animais: no verão a lã é mais curta e mais solta e no inverno é mais longa e mais grossa? (Resposta: lã, penugem, odre e outros corpos porosos nos espaços entre as fibras contêm ar e, portanto, têm baixa condutividade térmica, protegem o corpo dos animais do congelamento).

Frio não é tia.

Assim como a fome, a geada não é tia. Um corvo sentado em um poste definitivamente vai picar de onde o vento gelado sopra. Ela sempre o encara com o bico - por exemplo, para que o vento flua ao redor e não agite as penas. Em clima calmo, mas gelado, os pássaros “afogam” seus colchões de penas, se transformam em bolas soltas ... A pele mantém o calor de maneira confiável. Renova-se em muitos animais pelo inverno... A geada estimula o crescimento da pelagem. Eu sei disso de um burro trazido para a região de Moscou da Ásia Central. No primeiro inverno, eles costuraram algo como um colete de pele de carneiro velha para ele. E agora, no inverno, o burro se torna um monstro fofo - parentes de terras quentes não o reconheceriam imediatamente.

V. Peskov.

De um conto de fadas russo: “Não há ninguém para construir um galo preto na casa fria do inverno, mas ele mesmo não sabe como. Uma noite de tudo deve ser experimentado... "Ah", pensou ele, "não importa o quê!" E - plop na neve! Na neve e passou a noite. Nada! Estava morno. Acordei cedo de manhã, voei para onde precisava na luz livre. O que salvou o galo preto da geada enquanto passava a noite na floresta?

Não plante jardins nas planícies. De que? (Resposta: o ar frio é mais denso, então se acumula no fundo; a geada é mais comum em lugares baixos).

Não permita que as plantas fiquem cobertas com uma crosta de gelo. Por quê? (Resposta: a condutividade térmica do gelo é 20 um a mais que a da neve, então as plantas congelam).

Solte a base antes de congelar. Por quê? (Resposta: ao afrouxar, a condutividade térmica do solo diminui).

Na primavera, quando a probabilidade de geada é muito provável, memorize e repita os poemas do escritor russo I. A. Bunin “Primavera Fria”.

O oeste incolor é claro - espere frio à meia-noite.

E os rouxinóis cantam em seus ninhos quentes a noite toda

Em estrume azul esfumaçado,

Na poeira prateada das estrelas mais brilhantes e nebulosas.

Por que existe tal combinação de fenômenos? (Resposta: com um céu claro, a Terra é muito resfriada devido à radiação).

Comente trechos de obras de arte do ponto de vista da física.

Do conto de fadas de V. Gauf “Sobre o príncipe rebuscado”. “Ninguém ousava dizer que Labakan era inepto com a agulha, pelo contrário: ele sabia fazer um trabalho muito delicado ... , e o trabalho saiu melhor do que ninguém..."

Do conto de fadas russo "Inverno dos animais". “O ganso e o galo chegaram ao touro no celeiro, eles dizem em coro: “Deixe o irmão ir, aqueça-se!” O touro responde: “Não, não vou deixar você entrar! Você tem duas asas, vai colocar uma, vai se vestir com a outra, por exemplo, vai passar o inverno! “Você não vai me deixar entrar”, diz o ganso, “por exemplo, eu vou arrancar todo o musgo de suas paredes, mas sem dúvida você vai sentir mais frio!” “Não solte”, diz o galo. "Então eu vou voar até o sótão e varrer toda a terra do teto, vai ficar mais frio para você."

Do conto de fadas russo "Irmã Raposa e o Lobo". “O lobo foi até o rio, abaixou o rabo no buraco e começou a dizer: “Pegue, pesque, pequeno e grande! Pesque, pesque, pequenos e grandes! Seguindo-o, a raposa apareceu; caminha perto do lobo e lamenta: “Limpe, limpe o céu estrelado no céu! Congele, congele o rabo de lobo! Cauda e congelada."

Qual casa é mais quente - de madeira ou tijolo? (Resposta: na madeira, pois a madeira tem uma condutividade térmica menor).

Por que os construtores usam materiais porosos - tijolos porosos. feltro, lã de vidro

Por que são feitas molduras duplas?

Por que os radiadores nos quartos estão localizados abaixo?

A revista Modeler-Constructor convida os leitores a participarem da criação foguete espacial que usa hidrogênio líquido como combustível. Mas onde está armazenado? O ponto de ebulição do hidrogênio é -2530 C. Manter 3 em um tanque comum é como colocar uma panela de água em um alto-forno! O tanque deve ser tal que o calor não penetre nele do lado de fora. Como resultado do raciocínio, o grupo chega à conclusão de que esse tanque deveria ser uma garrafa térmica. Explique como funciona uma garrafa térmica. É possível manter o chá quente neste recipiente?

Membros do conselho editorial da revista "Worker" brilham para fazer viagens de negócios.

O grupo vai para o extremo norte e leva consigo casacos e chapéus quentes. Os físicos dizem que a expressão "um casaco de pele aquece" é incorreta. E o que você acha?

Este grupo vai para o sul para o mar. Que tipo de roupa - clara ou escura - eles devem levar? Por que os marinheiros preferem ir ao mar à noite?

Depois de discutir todas as questões, preencha a tabela.

Nome da recepção de transferência de calor

Como a energia é transferida

Peculiaridades várias maneiras transferência de calor. Exemplos de transferência de calor na natureza e tecnologia
fenômenos térmicos

Com a ajuda desta lição, você se familiarizará com o tópico “Recursos de vários métodos de transferência de calor. Exemplos de transferência de calor na natureza e tecnologia. Aqui resumimos nosso conhecimento sobre transferência de calor e seus tipos existentes e consideramos exemplos de vários processos térmicos em experimentos físicos e na natureza.

A lição de hoje é a última do tópico "Diferentes métodos de transferência de calor", então vamos torná-la geral e discutir vários métodos de transferência de calor na natureza e tecnologia e suas características usando exemplos específicos.

É importante entender que os processos de transferência de calor na natureza ocorrem continuamente, e podemos observá-los em todos os lugares do mundo ao nosso redor, sobre os quais falaremos hoje. Considere os métodos de transferência de calor:

Exemplo 1Obtenção de vapor do gelo quando aquecido. Vamos colocar gelo em uma panela a uma temperatura abaixo de 0°C e começar a aquecê-lo, anotar os processos que ocorrem neste caso e indicar os métodos de transferência de calor que se manifestam mais ativamente em cada estágio de aquecimento. Claro, entendemos que a sequência de transições dos estados agregados da matéria neste caso se parecerá com a Figura 1, mas vamos descrevê-los com mais detalhes.

Arroz. 1

1. Aquecer o gelo até um ponto de fusão de 0°C. O papel principal é desempenhado pelo fenômeno da condutividade térmica, pois o gelo é um corpo sólido.

2. Derretimento do gelo a 0°C, a temperatura não muda até que todo o gelo tenha derretido. O papel principal é desempenhado, como antes, pelo fenômeno da condução de calor.

3. Aquecimento de água formada a partir de gelo de 0°C a . Nesse processo e em todos os subsequentes, o papel principal já é desempenhado pela convecção, pois mais método eficaz transferência de calor em líquidos e gases.

4. Água fervente e formação de vapor. A temperatura durante este processo também não muda. No processo de fervura, o fenômeno da convecção, talvez, se manifeste da forma mais marcante, pois mesmo a olho nu pode-se observar os processos de mistura natural constante da água fervente.

5. Aquecimento a vapor a partir da temperatura e acima.

Exemplo 2A formação de manchas granulares na superfície do Sol. Se você observar as fotografias da superfície do Sol, poderá ver que toda a sua superfície é granulada, não uniforme (veja a Fig. 2). Com o que está conectado?

Arroz. 2. A superfície granulada do Sol

A estrutura do Sol pode ser dividida em várias chamadas camadas, uma das quais está localizada perto da superfície e é chamada de zona convectiva (ver Fig. 3).

Arroz. 3. Estrutura do Sol

Pelo nome dessa camada, já se pode adivinhar que um processo de convecção ocorre nela: por um lado, a substância da fotosfera, esfriando na superfície, mergulha profundamente na zona convectiva, por outro lado, a substância na parte inferior recebe radiação da zona de transferência de raios e sobe. Os picos de fluxos convectivos são irregularidades na superfície do Sol, que podemos ver nas fotografias em forma de granularidade.

Assim, é possível traçar alguma analogia entre os processos de escala cósmica e a fervura comum da água em uma panela.

Exemplo 3O processo de formação do vento. Esquematicamente, o processo de formação do vento, ou seja, o movimento das massas de ar, pode ser representado na Figura 4.

Arroz. 4. O processo de formação do vento.

As correntes de vento são geradas, via de regra, perto de corpos d'água e, em primeiro lugar, esse fenômeno está associado a condutividade térmica diferenteágua e terra (terra). A formação do vento é um ciclo de duas partes:

1. Durante o dia, a água aquece lentamente e a terra recebe calor mais rapidamente, ou seja, o ar sobre a água é mais frio, sua densidade e pressão são maiores do que sobre a terra, e o vento começa a soprar em direção à terra devido à diferença de pressão resultante.

2. À noite, quando a terra, devido à mesma diferença nas propriedades de condutividade térmica, esfria mais rápido que a água, o vento começa a soprar lado reverso- da terra para a água.

Exemplo 4O fenômeno do calado na chaminé.

Definição.Impulso -é um fluxo natural de ar.

O conceito de tiragem é encontrado principalmente quando se considera o projeto e o princípio de funcionamento da chaminé (ver Fig. 5).

Arroz. 5. O desenho da chaminé. Padrão de impulso

O elemento mais importante do forno é a chaminé (3), é ela que fornece o movimento dos fluxos convectivos, que criam tração. Na área da fornalha (2), uma chama queima e aquece o ar, cuja densidade diminui e, de acordo com a lei de Arquimedes, começa a subir pelo cano. A área de onde o ar aquecido começou a subir deve ser preenchida com ar frio, que entra do lado de fora do forno pela porta do forno (1). Assim, o processo de circulação de ar convectivo - a saída de ar quente do tubo e o influxo de ar frio da sala - forma a corrente de ar.

É interessante notar que a força de empuxo depende de muitos parâmetros do projeto do forno, mas mais fortemente do comprimento e do material do tubo. Por exemplo, se for usado um tubo de ferro, como na Figura 6, a tiragem não será tão forte, pois o ar terá tempo de ceder seu calor ao tubo durante a subida, esfriar e o fluxo convectivo será desacelerar. Em um tubo de tijolo (ver Fig. 7), cuja condutividade térmica é muito menor que o ferro, o ar praticamente não terá tempo para esfriar e a velocidade do fluxo convectivo não cairá, ou seja, o calado será mais forte.

Como pode ser visto na observação acima em relação ao material do tubo, não apenas o fenômeno de convecção, mas também a condutividade térmica é importante para o processo de formação de tiragem.

Exemplo 5Características do design da garrafa térmica. Como muitas pessoas sabem, uma garrafa térmica é um recipiente que não permite que o conteúdo esfrie ou aqueça. Existem muitos tipos de garrafas térmicas: algumas são projetadas para conter líquidos (chá ou café quente), outras para transportar alimentos quentes, outras, as chamadas bolsas térmicas, são frequentemente usadas para transportar bebidas geladas (ver Fig. 8) , etc

Arroz. 8. Diferentes tipos de garrafas térmicas

Surge a questão, como a garrafa térmica está disposta, que fornece isolamento térmico do ambiente dos produtos que estão nela. Curiosamente, o design da garrafa térmica envolve limitar a atividade de todos os processos de transferência de calor que podem ocorrer entre seu conteúdo e o meio ambiente. Por conveniência, descrevemos um projeto aproximado de uma garrafa térmica na Figura 9.

Uma das partes principais de uma garrafa térmica é um frasco de vidro (às vezes de ferro), que tem uma estrutura dupla (um frasco em um frasco), e o ar é bombeado entre suas paredes até que um vácuo suficientemente forte seja criado. Este desenho do frasco permite proteger quase completamente o seu conteúdo da troca de calor com o ambiente por meio de condução de calor, já que quase não há substância no vácuo, o que impossibilita que esses processos de troca de calor ocorram de forma eficaz.

Para um efeito ainda maior de isolamento térmico, o design do frasco em uma garrafa térmica prevê a limitação do processo de perda de calor por radiação. Para isso, a superfície interna da lâmpada é coberta com uma fina camada de estanho (raramente prata), o que a torna espelhada e evita que a radiação saia do interior da lâmpada.

Arroz. 9. O design da garrafa térmica

O isolamento adicional da condutividade térmica é fornecido pelo material da caixa (invólucro), que tem principalmente uma função protetora e não permite que o frasco se quebre, e uma camada de ar entre a caixa e a parede externa do frasco, que tem bastante propriedades de baixa condutividade térmica.

O principal local vulnerável para vazamento de calor em uma garrafa térmica é o pescoço, portanto, o design de sua tampa recebe atenção especial. A tampa de uma garrafa térmica geralmente consiste em uma rolha de borracha que se encaixa perfeitamente no gargalo quando fechada e um material poroso localizado dentro do corpo, que fornece isolamento térmico adicional.

Nos exemplos dados, examinamos a manifestação de vários métodos de transferência de calor na natureza, bem como a aplicação e até mesmo as formas de lidar com eles na tecnologia. Na próxima lição, apresentaremos um conceito com o qual mediremos ainda mais o volume de energia térmica - a quantidade de calor.

1. L. E. Gendenshtein, A. B. Kaidalov e V. B. Kozhevnikov, Ed. Orlova V. A., Roizena I. I. Física 8. - M.: Mnemosyne.

2. Peryshkin A. V. Física 8. - M.: Abetarda, 2010.

3. Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Física 8. - M.: Educação.

1. Aula aberta. Sociedades educativas em rede ().

2. Física legal para os curiosos ().

1. Os reservatórios de gás - tanques para armazenamento de gás de aquecimento - são pintados de prata. Por quê?

2. Que tipos de transferência de calor são minimizados em sistemas modernos de janelas?

3. Recentemente, a chamada "bolsa térmica" ganhou popularidade (ver Fig. 10). No interior, é coberto com um material semelhante a uma folha de metal, a espuma de poliuretano é inserida entre a “folha” e o tecido externo, e a parte superior da bolsa é firmemente coberta com uma tampa. Que tipos de transferência de calor nesses sacos são minimizados?

Arroz. 10. Bolsa térmica

4. O ar é transparente, não absorve os raios do sol, portanto não pode ser aquecido diretamente por eles. Por que o ar está quente o suficiente em um dia quente de verão?

COMITÊ DE EDUCAÇÃO PÚBLICA

ADMINISTRAÇÃO DO DISTRITO MUNICIPAL DE SOLNECHNOGORSK

INSTITUIÇÃO EDUCACIONAL MUNICIPAL

ESCOLA DE ENSINO SECUNDÁRIO № 2, SOLNECHNOGORSK

(MOU escola secundária No. 2 de Solnechnogorsk)

RÚSSIA 141503 região de Moscou, Solnechnogorsk, passagem Obukhovsky, 2a

Tel./fax 994-11-13 E-mail: [e-mail protegido]

Desenvolvimento metódico

aula de física (8º ano)

"Tipos de transferência de calor

na natureza e na tecnologia »

Professor de física

Barskaya Antonina Timofeevna

Solnechnogorsk

Desenvolvimento metódico de uma aula de física na 8ª série "Tipos de transferência de calor na natureza e tecnologia"

Lições objetivas:

Educação geral: resumir o conhecimento básico sobre o tópico “Tipos de transferência de calor”, familiarizar os alunos do oitavo ano com as manifestações de condutividade térmica, convecção, radiação na natureza e tecnologia;

em desenvolvimento: dar continuidade à formação de competências-chave nos alunos, de importância universal para vários tipos de atividades - identificar um problema, tomar uma decisão, pesquisar, analisar e processar informação;

educacional: cultivar o coletivismo, uma atitude criativa em relação à tarefa atribuída.

Trabalho preparatório

A aula é realizada na forma de defesa de projetos educacionais sobre os temas "Condução térmica na natureza e tecnologia", "Convecção na natureza e tecnologia", "Radiação na natureza e tecnologia". Os alunos ou um professor escolhem um líder que forma um grupo de forma voluntária. O tema do projeto é determinado por acordo ou por sorteio.
A tarefa de cada grupo inclui uma justificativa teórica, um experimento, uma apresentação multimídia, uma edição de jornal, uma reportagem fotográfica.
Os alunos do oitavo ano distribuem independentemente responsabilidades, buscam e coletam informações, analisam e apresentam, refletem sobre o plano do experimento, preparam os equipamentos necessários para sua implementação, discutem e explicam o observado.
No decorrer do trabalho no projeto, o professor e os alunos trabalham em estreita colaboração, em particular, são realizadas consultas nas quais o professor acompanha e corrige as atividades dos alunos.

Projeto de aula

É necessário preparar uma tela e um projetor multimídia. Um slide com o nome do tópico da lição deve ser projetado na tela. O equipamento experimental deve ser colocado em uma mesa de demonstração. Jornais dedicados aos tipos de transferência de calor podem ser pendurados antes da aula na área de recreação em frente à sala de aula de física.

Durante as aulas

I. Discurso introdutório do professor

Olá! Nossa lição é dedicada à proteção de projetos educacionais . Repetiremos os tipos de transferência de calor, conheceremos as manifestações de condução de calor, convecção, radiação na natureza e tecnologia.
Três grupos escolheram um dos tipos de transferência de calor. A tarefa incluiu teoria, experimento, publicação de um jornal e criação de uma apresentação em computador. Com base nos resultados da defesa, o grupo deve preparar uma reportagem fotográfica. Observe que o tempo de proteção do projeto não deve exceder 10 minutos.
Por favor, anote o tema da aula em seus cadernos e transfira as colunas da tabela resumo, que deve ser preenchida enquanto ouve as apresentações dos grupos.

Tipo de transferência de calor	O que transporta energia?	Em que ambiente ocorre?	Exemplos na natureza e na tecnologia

II. Proteção do projeto.

Condutividade térmica - um tipo de transferência de calor em que a energia é transferida de um corpo para outro em contato ou de uma parte dele para outra.

Condutividade térmica- um tipo de transferência de calor em que há uma transferência de energia interna de partículas de uma parte mais aquecida do corpo para partículas de uma parte menos aquecida.

Uma fina camada de ar entre os vidros da janela protege nossa casa do frio, assim como uma parede de tijolos. Isso sugere que o ar tem baixa condutividade térmica. Líquidos e gases têm condutividade térmica muito baixa, mas o calor também pode ser transferido em gases e líquidos.

Experimentar

Demonstração das diferentes condutividades térmicas de uma colher de prata e uma colher de aço inoxidável após aquecê-las em água quente.

Apresentação"Condução térmica na natureza e tecnologia". Projeto estudantil.

Convecção - um tipo de transferência de calor em que a energia é transferida por jatos de gás e líquido.

Existem dois tipos de convecção: natural e forçada.

Convecção natural - resfriamento espontâneo, aquecimento, movimento.

Convecção forçada - movimento com bomba, agitador, etc.

A convecção é levada em consideração ao instalar aquecedores: as baterias estão localizadas perto do chão. Neste caso, um movimento de ar de convecção estável é estabelecido na sala.

Não há convecção nos sólidos, pois suas partículas não possuem alta mobilidade. Muitas manifestações de convecção podem ser encontradas na natureza e na vida humana. A convecção também encontra aplicação na engenharia.

Experimentar

Apresentação."Convecção na natureza e tecnologia".

Radiação é um tipo de transferência de calor em que a energia é transferida por ondas eletromagnéticas. Isso acontece o tempo todo e em todos os lugares. Você já pensou na pergunta: como o calor solar é transferido para a Terra? De fato, no espaço sideral não há corpos sólidos, nem líquidos, nem gasosos. Consequentemente, o espaço sideral não pode transferir o calor do Sol para a Terra nem por condução nem por convecção. O fato é que o calor do Sol para a Terra é transmitido da mesma maneira que um sinal de uma estação de rádio para um receptor - ondas eletromagnéticas. Corpos com superfície escura absorvem e irradiam energia melhor do que corpos com superfície clara. Uma experiência.

Experimentar

Equipamento: um dissipador de calor, um tubo de borracha, um copo de água e uma lâmpada elétrica. Quando uma superfície escura é aquecida em um copo de água, as bolhas de ar aparecem mais rapidamente do que quando uma superfície clara é aquecida.

Resolver problemas.

1. Em uma panela de água colocada em um fogão elétrico, a transferência de calor em água é predominantemente realizada.

uma. radiação e convecção

b. convecção e condução de calor

dentro. condutividade térmica

d. Convecção

2. Ao medir a capacidade calorífica de um corpo usando um calorímetro, você pode obter um resultado mais preciso se o espaço entre os dois vasos do calorímetro contiver:
Um vácuo;
B) ar;
B) água.

Em tudo casos A-B a precisão da medição é a mesma

3. Como a água é aquecida em uma chaleira em um fogão elétrico?

uma. O aquecimento da água na chaleira é realizado principalmente devido à absorção da radiação do fogão elétrico.

b. O aquecimento da água em uma chaleira é realizado apenas devido ao fenômeno da condução de calor.

dentro. O aquecimento da água na chaleira ocorre devido ao fenômeno de condução de calor e convecção.

d. A água na chaleira é aquecida apenas por convecção.

4. Bolas sólidas do mesmo volume aquecidas a 1000C foram colocadas em recipientes idênticos com água fria, cobre no primeiro recipiente e zinco no segundo. Depois de atingir o estado de equilíbrio térmico, descobriu-se que diferentes temperaturas foram estabelecidas nos vasos. Qual recipiente terá a temperatura mais alta?

uma. No primeiro recipiente, uma vez que a capacidade calorífica específica do cobre é maior que a capacidade calorífica específica do zinco.

b. No primeiro vaso, já que a densidade do cobre é maior que a densidade do zinco.

dentro. No segundo vaso, uma vez que a capacidade calorífica específica do zinco é maior que a capacidade calorífica específica do cobre.

d. No segundo vaso, uma vez que a densidade do zinco é maior que a densidade do cobre.

5. Na sala sobre a mesa estão bolas de plástico e metal do mesmo
volume. Qual das bolas parece mais fria ao toque? Explique a resposta.

uma. A bola de metal parece mais fria ao toque.

b. A condutividade térmica de uma bola de metal é maior que a de uma de plástico. A transferência de calor do dedo para a bola de metal é mais intensa, o que cria uma sensação de frio.

6. Os religiosos afirmam que somente no dia de Páscoa o sol brinca ao nascer do sol (o disco do sol oscila, muda de forma e cor). Como explicar a aparente oscilação do disco do sol nascente?

Na primavera, o solo em diferentes lugares é aquecido de maneira diferente e o ar acima desses lugares tem uma densidade diferente, um índice de refração diferente. O ar se move devido à convecção, os raios de luz passam pelas camadas de ar com um índice de refração variável. Isso faz com que o disco visível do Sol oscile. O "jogo" do Sol é observado em qualquer dia em que há temperatura e, consequentemente, falta de homogeneidade óptica do ar.

E manifestações de dados espécies dentro natureza, técnica e vida. Para que serviu...

Lição: 8ª série (professor de física Dolgova S. A.) Data Tópico: Tipos de transferência de calor

Lição

Quadro 2: Recursos da experiência de desenho transferência de calor Visão transferência de calor? que Visão transferência de calor ocorre na medição... Discuta exemplos de transferência de calor em natureza e técnica. resuma a lição de D/R: §5-6. Relatório " Tipos transferência de calor e suas características ...

Nota explicativa. Este programa de trabalho é compilado com base em um programa exemplar em física da educação geral básica VII

Nota explicativa

Conheça: - características de vários métodos transferência de calor; - exemplos transferência de calor dentro natureza e técnica Tocha, arame, plasticina, pregos... é horizontal; d) não pode ser alterado. 2. O que Visão transferência de calor observado ao aquecer a sala com uma bateria ...

O programa de trabalho em física para a 8ª série é compilado de acordo com o componente federal do ensino padrão estadual (geral, secundário) em física,

Programa de trabalho

Métodos para medir a energia interna 8. Tipos transferência de calor 9. Exemplos transferência de calor dentro natureza e técnica. 10. A quantidade de calor. ... por radiação, as características deste Gentil manifestação em natureza e técnica estudado espécies transferência de calor análise comparativa. ...