Maneiras de mudar a transferência de calor na natureza e na tecnologia. Tipos de transferência de calor. Exemplos de transferência de calor na natureza e na tecnologia. Perguntas para verificar
8 ª série
Capítulo: fenômenos térmicos.
Generalização do tema: “Tipos de transferência de calor. Exemplos de transferência de calor na natureza e tecnologia"
Metas e metas lição:
- Em geologia, este é o movimento lento de material abaixo da crosta terrestre.
- Água fervente - o calor é transferido do queimador para a panela, aquecendo a água abaixo.
- Radiador - Força o ar quente na parte superior e puxa o ar mais frio na parte inferior.
- Xícara de chá quente - O vapor mostra o calor, é transferido para o ar.
- Ao derreter - o calor é transferido para o gelo do ar.
- convecção do manto.
- É por esta razão que as placas tectônicas se movem gradualmente ao redor da Terra.
- O material quente é adicionado às bordas crescentes da placa e depois resfriado.
Generalização de material sobre o tema: "Tipos de transferência de calor".
Verificar as competências e habilidades dos alunos em tarefas de teste para resolver problemas sobre este tópico.
Ensinar a ver as manifestações dos padrões estudados na vida circundante, expandir a compreensão dos alunos sobre a imagem física do mundo usando o exemplo da transferência de calor na natureza e na tecnologia, expandir os horizontes dos alunos.
Exemplos diários de convecção
A convecção ocorre quando o calor é transferido através de um gás ou líquido por um material mais quente movendo-se para uma área mais fria. Em meteorologia, esta é a transferência de calor e outras propriedades atmosféricas pelo movimento das massas de ar, especialmente no sentido ascendente. Essa água quente sobe e a água mais fria desce para substituí-la, causando um movimento circular. Isso faz com que a fusão de sólido para líquido. Balão - Um aquecedor dentro do balão aquece o ar e o ar sobe. Isso faz com que o balão suba porque o ar quente entra. Quando o piloto quer descer, ele libera um pouco do ar quente e o ar frio o leva, fazendo com que o balão desça. A substância congelada descongela. Os alimentos congelados descongelam mais rapidamente em água corrente fria se colocados em água. A ação da água corrente transfere rapidamente o calor para os alimentos.
Convecção em meteorologia e geologia
O manto rochoso da Terra se move lentamente devido às correntes de convecção que transferem calor do interior da Terra para a superfície. Nas bordas do consumo, o material se torna denso, encolhendo com o calor e afundando na Terra em uma fossa oceânica. Isso causa a formação de vulcões. Circulação oceânica - A água quente ao redor do equador circula em direção aos polos, enquanto a água mais fria nos polos se move em direção ao equador. Efeito pilha - Também conhecido como efeito chaminé, este é o movimento do ar para dentro e para fora de edifícios, chaminés ou outros objetos devido à flutuabilidade. Neste caso, a flutuabilidade refere-se às diferentes densidades do ar entre o ar interior e o ar exterior. A força de empuxo é aumentada devido à maior altura da estrutura e à maior diferença entre o nível de calor dentro e fora do ar. Convecção estrela - uma estrela tem uma zona de convecção onde a energia é movida por convecção. Fora do núcleo - a zona de radiação na qual o plasma se move. A corrente de convecção é formada quando o plasma sobe e o plasma resfriado desce. Convecção gravitacional. Isso mostra que o sal seco se difunde para baixo no solo úmido porque a água doce flutua na água salgada. Convecção Forçada - Usa um ventilador, bomba ou dispositivo de sucção para facilitar a convecção. Ar condicionadoAquecimento centralTurbinas de calorPermutadores de calorAquecimento aerodinâmico com hélices em líquidoRadiador de automóveis com líquidoCirculação de gases de escape em animais quentes e ensanguentadosOndas de choque provenientes do forno de convecção de explosão.Para ensinar o pensamento independente, a capacidade de falar na frente de um grande público.
Desenvolver nos alunos uma atividade de aprendizagem ativa, a capacidade de comparar e analisar os conhecimentos adquiridos. Desenvolver habilidades de comunicação, fala oral dos alunos; expandir a curiosidade dos alunos.
6. Ensinar a usar ferramentas de informação e processar o material extraído.
O que transporta energia?
Para entender melhor quando e como a ignição e a combustão ocorrem como resultado de um incêndio florestal, precisamos discutir os processos físicos associados a ele. Observe que a transferência de calor se refere aos processos físicos pelos quais energia térmica se move para dentro e através do combustível não queimado.
Refere-se ao processo físico pelo qual a energia térmica se move de uma área para outra. Os métodos de transferência de calor acima ilustram várias maneiras transferência de calor. Ramos acima do fogo recebem calor por convecção e radiação. Troncos de árvores e arbustos recebem calor da radiação do fogo. Os combustíveis no solo são pré-aquecidos por condução e radiação. O aquecimento do combustível pode ocorrer simultaneamente de todas essas maneiras, dependendo da localização ou carregamento do combustível.
A turma é dividida em grupos. Cada grupo trabalha um tema específico, o tempo de trabalho é de 2 semanas. Há uma seleção de materiais para a criação de uma apresentação, um projeto de várias fontes de informação (literatura adicional, recursos da Internet). Alguns alunos, se desejarem, trabalham individualmente.
Criação de apresentação, projeto. Consultas.
Métodos gerais de transferência de calor
Enfatizamos a importância da transferência de calor radiante no aquecimento do combustível e na propagação do fogo. Quanto calor será recebido pelo combustível antes do fogo? Bem, depende da intensidade do fogo e da distância, mas quanto? O primeiro método comum de transferência de calor é a condução. A condução é a transferência de calor de uma molécula de matéria para outra. Um exemplo disso é um fogo latente através de um pedaço sólido de combustível. Como a madeira geralmente é um mau condutor de calor, a condução é o menos importante dos três métodos.
Proteção preliminar do trabalho.
Formas e métodos de trabalho:
conversa introdutória;
Levantamento frontal;
Apresentação (projeto)
Controle intermediário na forma de pesquisa de teste;
Análise e correção de conhecimentos;
Como material ilustrativo adicional, a animação e os modelos interativos "Transferência de calor", "Estudo condutividade térmica diferente materiais”, “Brisas diurnas e noturnas”.
É a transferência de calor como resultado do movimento do ar. É a elevação natural flutuante do ar quente acima de uma fonte de calor que causa a circulação automática na massa de ar. Exemplos de convecção forçada são o fogo se espalhando do combustível da superfície para o combustível do ar e colunas de fumaça subindo na atmosfera. A convecção também envolve o contato direto da chama, um poderoso processo de transferência de calor, especialmente em um incêndio frontal.
A radiação é a transferência de energia térmica por um feixe que passa de uma fonte de calor para um material absorvente. Exemplos são o calor recebido do sol e o pré-aquecimento do combustível à frente de uma frente em chamas. A radiação de um carvão ou chama incandescente é muito forte. É por isso que os bombeiros geralmente precisam proteger a pele exposta. A radiação é a principal fonte de transferência de calor na hélice. Existem exemplos dados para os três métodos de transferência de calor, como relação entre ignição, intensidade do fogo e velocidade de propagação?
Recursos e materiais:
Um computador.
Projetor multimídia.
Disco de animação.
Programa: Microsoft Office PowerPoint 200 3.
PLANO DE AULA:
Introdução.-1 min.
Ataque físico -10 min.: repetição de material teórico.
Generalização do material coberto -15 min. ( trabalho do aluno, animação).
Bem, eles deveriam, porque o comportamento de um incêndio é consequência e depende da maneira e da quantidade de transferência de energia térmica no ambiente do incêndio. Existe um quarto método de propagação do fogo que é de grande preocupação para os bombeiros. Trata-se de uma transferência de massa de brigadas de incêndio que pode ocorrer por convecção, vento ou gravidade. Pequenas brasas de material em chamas podem ser levantadas em uma coluna de convecção e levadas a alguma distância na frente do fogo. O vento, além das fortes correntes de convecção, pode carregar brasas ou irmãos de fogo por distâncias consideráveis a favor do vento de um incêndio.
Conclusão de uma tarefa de teste - 8 min. (2 opções).
Verificando os resultados -4 min.
Resumo da lição. Reflexão -5 min.
Lição de casa -2 min.
DURANTE AS AULAS.
1. Introdução.
2. Ataque físico – ( ).
3. Generalização do tópico "Tipos de transferência de calor":
1) defesa do melhor projeto ou apresentação do aluno - ( ) -1 exemplo.
Vento sem elevação convectiva resultará em detecção de arma de fogo mais curta. A gravidade também é responsável pela detecção de armas de fogo, mas sempre em declive. Como regra geral, quanto mais íngreme a inclinação, maior o problema com manchas de materiais em chamas de tamanhos variados rolando pela encosta. Em cada um desses casos, estamos lidando com novas ignições fora do perímetro do incêndio, e não com o crescimento normal do incêndio.
Determinando o Comportamento Potencial de Incêndio
Por que alguns incêndios permanecem pequenos enquanto outros crescem muito rápido? O que acontece quando o fogo se torna grande em tamanho e intensidade? Como o fogo interage com o meio ambiente? Vamos primeiro considerar a extensão do ambiente de incêndio. Para um incêndio muito pequeno, o ambiente do incêndio é limitado a alguns metros horizontal e verticalmente. À medida que o fogo aumenta de tamanho, o grau de exposição ao ambiente também muda. Em um grande incêndio, o ambiente do incêndio pode se estender por muitos quilômetros na horizontal e milhares de pés na vertical.
2) exibição de animação e modelos interativos "Transferência de calor", "Estudo das diferentes condutividades térmicas dos materiais", "Brisas diurnas e noturnas".
4. Execução tarefas de teste . A versão do computador é usada - testes – ( ).
5. Testes de verificação(é realizado um autoteste ou você pode fazer um teste trocando trabalho com um vizinho).
Grandes incêndios de alta intensidade, grandes ou pequenos em tamanho, tendem a ter um efeito significativo na atmosfera verticalmente. Isso é evidenciado por suas colunas de convecção. Geralmente, três fatores determinam o grau de desenvolvimento vertical de uma convecção ou coluna de fumaça de um incêndio: a energia térmica liberada pelo fogo, a instabilidade da baixa atmosfera e o vento ascendente.
Um incêndio de alta intensidade criará mudanças muito mais fortes que ajudarão a construir colunas de convecção a muitos milhares de pés na atmosfera. Isso às vezes é chamado de fogo 3D. Incêndios de baixa intensidade criarão elevações fracas na borda do fogo, que alimentarão fumaça fraca e fraca ou uma coluna de convecção acima do fogo. Isso é o que às vezes chamamos de fogo bidimensional.
Proporcionando uma verificação rápida, e o mais importante, cada aluno tem a oportunidade de saber imediatamente o resultado de seu trabalho e quais questões ele precisa prestar atenção.
Resumo da lição. Reflexão.
Bem, nossa lição chega ao fim. Na atmosfera e ambiente em que trabalhamos hoje, cada um de vocês se sentiu diferente. E agora eu gostaria que você avaliasse qual parte da aula foi a mais interessante (depoimentos dos alunos).
Estas imagens ilustram ambientes de incêndio abertos e fechados. À esquerda vemos fogo queimando em todos os níveis de vegetação e exposto a vários ventos e outros elementos do clima. Ele será facilmente afetado por quaisquer mudanças atmosféricas, e o comportamento do fogo pode mudar drasticamente como resultado de mudanças de vento, etc. à direita, um fogo queima sob o dossel da floresta. Isso é um pouco semelhante a um incêndio estrutural queimando dentro de um edifício. As condições externas do edifício têm relativamente pouco efeito sobre o fogo interno. Esses incêndios geralmente permanecem de baixa intensidade.
Enigmas podem ser resolvidos para sempre.
Afinal, o universo é infinito.
Obrigado a todos pela aula
E o mais importante, que ele era para o futuro!
Gostei muito de trabalhar com você. E agora vamos resumir seu trabalho na lição de hoje (classificação).
7. Lição de casa:§1, p.178. Você pode descrever no papel os fenômenos físicos observados e discutidos na lição em fotos engraçadas, quadrinhos
No entanto, uma vez que um incêndio deflagre um edifício ou saia através da cobertura florestal, a intensidade e a propagação do fogo podem aumentar drasticamente, pois as condições atmosféricas externas influenciam o incêndio. Lembre-se de que qualquer incêndio florestal é uma fonte de calor que pode e irá interagir com seu ambiente natural. O tamanho desta esfera de influência dependerá do tamanho e intensidade ou saída de energia térmica do fogo. A localização física do incêndio e o efeito de abrigo da paisagem e vegetação circundante é muitas vezes um fator que contribui para o comportamento potencial desse incêndio.
Bibliografia:
Proyanenkova L.A., Stefanova G.P., Krutova I.A. Aulas de física sobre o tema "Fenômenos térmicos". Astracã, 2003.
EU. Tulchinsky. Questões e problemas qualitativos em física.
Livro didático de física 8 células. Peryshkin A. V.
V.N. Lange. Tarefas experimentais em física para engenhosidade.
A. V. Usova. Métodos de ensino de física nas séries 7-8.
Vamos comparar incêndios de baixa intensidade com incêndios de alta intensidade novamente. Podemos generalizar dizendo que quando Baixa intensidade ambiente de fogo basicamente controla o fogo. A esfera de influência é muito pequena e o incêndio causa apenas uma pequena modificação dos elementos climáticos nas imediações do incêndio. Por outro lado, os incêndios de alta intensidade podem controlar amplamente meio Ambiente. A esfera de influência torna-se muito maior e incêndios de alta intensidade podem alterar significativamente os elementos climáticos próximos e próximos ao incêndio.
A. E. Maron, E. F. Maron. Material didático em física. 8 ª série.
Ivanov Vitaly 8 "z"
Apresentação para o resumo do aluno da 8ª série, Vitaliy Ivanov. A apresentação analisou claramente as questões de transferência de calor na natureza e tecnologia.
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- O ambiente controla o fogo.
- A esfera de influência é muito pequena.
- Pequena modificação nos elementos climáticos nas imediações do incêndio.
- O fogo pode controlar o ambiente.
- A esfera de influência está ficando maior.
- Pode alterar significativamente os elementos do clima perto ou perto do fogo.
Legendas dos slides:
"Exemplos de transferência de calor na natureza e tecnologia" Concluído por Ivanov Vitaly 8 "z"
Introdução
Conceitos básicos O processo de mudança de energia interna sem realizar trabalho no corpo ou no próprio corpo é chamado de transferência de calor. A transferência de energia das partes mais aquecidas do corpo para as menos aquecidas como resultado do movimento térmico e da interação das partículas é chamada de condutividade térmica. Na convecção, a energia é transferida pelos próprios jatos de gás ou líquido. A radiação é o processo de transferência de calor por radiação. A transferência de energia por radiação difere de outros tipos de transferência de calor, pois pode ser realizada em vácuo completo.
Conceitos Básicos
Exemplos de transferência de calor na natureza e tecnologia
Ventos Todos os ventos na atmosfera são correntes de convecção em grande escala.
Ventos Convecção explica, por exemplo, ventos e brisas que ocorrem nas margens dos mares. Nos dias de verão, a terra aquece pelo sol mais rápido que a água, então o ar sobre a terra aquece mais do que sobre a água, sua densidade diminui e a pressão se torna menor que a pressão do ar mais frio sobre o mar. Como resultado, como nas embarcações comunicantes, o ar frio se move a jusante do mar para a costa - o vento sopra. Esta é a brisa do dia. 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. Uma brisa noturna é formada - o movimento do ar frio da terra para o mar.
Calado Sabemos que a combustão de combustível é impossível sem suprimento de ar fresco.
Tiragem Se o ar não entrar na fornalha, fornalha ou tubo de samovar, a combustão do combustível será interrompida. Geralmente use um influxo natural de ar - calado. Para criar tração acima do forno, por exemplo, em caldeiras de fábricas, fábricas, usinas de energia, um tubo é instalado. Quando o combustível queima, o ar nele aquece. Isso significa que a pressão do ar no forno e no tubo se torna menor que a pressão do ar externo. Devido à diferença de pressão, o ar frio entra no forno e o ar quente sobe - o rascunho é formado.
Calado Quanto mais alto o tubo construído acima do forno, maior a diferença de pressão entre o ar externo e o ar no tubo. Portanto, o empuxo aumenta com o aumento da altura do tubo.
Aquecimento e resfriamento de instalações residenciais Os moradores de países localizados nas zonas temperadas e frias da Terra são forçados a aquecer suas casas.
Aquecimento e refrigeração de instalações residenciais Em países localizados em zonas tropicais e subtropicais, a temperatura do ar, mesmo em janeiro, atinge + 20 e + 30 C. Aqui são usados dispositivos que resfriam o ar nas instalações. Tanto o aquecimento quanto o resfriamento do ar interno são baseados na convecção.
Aquecimento e refrigeração de instalações residenciais É aconselhável colocar dispositivos de refrigeração na parte superior, mais perto do teto, para que Convecção natural. Afinal, o ar frio tem uma densidade maior que o ar quente e, portanto, afundará.
Aquecimento e refrigeração de instalações residenciais Os dispositivos de aquecimento estão localizados na parte inferior. Muitas casas grandes modernas estão equipadas com aquecimento de água. A circulação da água e o aquecimento do ar na sala ocorrem devido à convecção.
Aquecimento e refrigeração de instalações residenciais Se a instalação de aquecimento estiver localizada no próprio edifício, será instalada uma caldeira no porão, na qual a água é aquecida. A água quente sobe através de um tubo vertical da caldeira para um tanque, que geralmente é colocado no sótão da casa. Um sistema de tubos de distribuição é realizado a partir do tanque, através do qual a água passa para os radiadores instalados em todos os andares, fornece seu calor e retorna à caldeira, onde é novamente aquecida. Portanto, há uma circulação natural da água - convecção.
Aquecimento e refrigeração residencial Edifícios maiores usam instalações mais complexas. Água quenteé fornecido a vários edifícios ao mesmo tempo a partir de uma caldeira instalada em uma sala especial. A água é impelida para dentro edifícios com a ajuda de bombas, ou seja, criam convecção artificial.
Transferência de calor e flora A temperatura da camada inferior do ar e da camada superficial do solo grande importância para o desenvolvimento da planta.
Transferência de calor e flora Na camada de ar adjacente à Terra e na camada superior do solo, ocorrem mudanças de temperatura. Durante o dia, o solo absorve energia e aquece; à noite, pelo contrário, esfria. Seu aquecimento e resfriamento é influenciado pela presença de vegetação. Assim, o solo escuro e arado é mais fortemente aquecido pela radiação, mas esfria mais rápido do que o solo coberto com vegetação.
Transferência de calor e flora A troca de calor entre o solo e o ar também é influenciada pelo clima. 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.
Transferência de calor e flora Um dos meios de aumentar a temperatura da área do solo e do ar subterrâneo são as estufas, que permitem um melhor aproveitamento da radiação solar. A área do solo é coberta com molduras de vidro ou filmes transparentes.
Transferência de calor e flora 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 vidro (ou filme) impede o movimento do ar quente para cima, ou seja, a implementação da 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, em cerca de 10°C.
Thermos A transferência de calor de um corpo mais quente para um mais frio leva à equalização de suas temperaturas.
Garrafa térmica Portanto, se você trouxer, por exemplo, uma chaleira quente para a sala, ela esfriará. Parte de sua energia interna passará para os corpos circundantes. Para evitar que o corpo esfrie ou aqueça, a transferência de calor deve ser reduzida. Ao mesmo tempo, eles se esforçam para garantir que a energia não seja transferida por nenhum dos três tipos de transferência de calor: convecção, condução de calor e radiação.
Thermos Consiste em um recipiente de vidro com paredes duplas. A superfície interna das paredes é coberta com uma camada de metal brilhante e o ar é bombeado para fora do espaço entre as paredes do recipiente. O espaço sem ar entre as paredes não conduz calor, a camada brilhante, devido à reflexão, impede a transferência de energia por radiação. Para proteger o vidro de danos, a garrafa térmica é colocada em uma caixa de papelão ou metal. O recipiente é selado com uma rolha e uma tampa é aparafusada na parte superior da caixa.
Obrigado pela sua atenção!