O substanță are cea mai mare conductivitate termică dintr-un solid. I. Moment organizatoric. Ce este conductivitatea
1. Introducere.
Proiectul este conceput în conformitate cu standardul de mediu educatie generalaîn fizică. La redactarea acestui proiect s-a luat în considerare studiul fenomenelor termice, aplicarea lor în viața de zi cu zi și tehnologia. Pe lângă materialul teoretic, se acordă multă atenție muncă de cercetare- acestea sunt experimente care răspund la întrebările „În ce moduri poate fi schimbată energia internă a corpului”, „Este conductivitatea termică aceeași diverse substanțe”, „De ce se ridică jeturile de aer cald sau lichid în sus”, „De ce corpurile cu o suprafață întunecată se încălzesc mai mult”; căutarea și prelucrarea informațiilor, fotografii Timp de lucru la proiect: 1 - 1,5 luni Obiectivele proiectului: * implementarea practică a cunoștințelor școlarilor despre fenomenele termice; * formarea deprinderilor pentru cercetare independentă; * dezvoltarea intereselor cognitive; * dezvoltarea gândire logică și tehnică * dezvoltarea abilităților de dobândire independentă de noi cunoștințe în fizică în conformitate cu nevoile și interesele vitale;
Pe lângă întrebarea numărului de dimensiuni pe care pare să le aibă spațiul cosmic, teoria corzilor pune și alte probleme care trebuie rezolvate înainte de a o putea declara ca fiind teoria unificată supremă a fizicii. Încă nu știm dacă toate infiniturile se distrug unele pe altele și cum exact putem conecta undele la un șir cu un fel deosebit particulele pe care le observăm. Cu toate acestea, s-ar putea să găsim răspunsuri la aceste întrebări în următorii câțiva ani, iar până la sfârșitul secolului știm dacă teoria corzilor este teoria unificată a fizicii mult așteptată.
2. Partea principală.
2.1. Partea teoretică
În viață, întâmpinăm fenomene termice în fiecare zi. Cu toate acestea, nu credem întotdeauna că aceste fenomene pot fi explicate dacă cunoașteți bine fizica. În lecțiile de fizică, ne-am familiarizat cu modalități de a schimba energia internă: transferul de căldură și lucrul asupra corpului sau a corpului însuși. Când două corpuri cu temperaturi diferite intră în contact, energia este transferată de la un corp cu mai mult temperatura ridicata la un corp cu o temperatură mai scăzută. Acest proces va continua până când temperaturile corpurilor sunt egale (se atinge echilibrul termic). În acest caz, nu se efectuează lucrări mecanice. Procesul de schimbare a energiei interne fără a lucra asupra corpului sau asupra corpului însuși se numește transfer de căldură sau transfer de căldură. În transferul de căldură, energia este întotdeauna transferată de la un corp mai fierbinte la unul mai rece. Procesul invers nu are loc niciodată spontan (de la sine), adică transferul de căldură este ireversibil. Transferul de căldură determină sau însoțește multe procese din natură: evoluția stelelor și planetelor, procesele meteorologice de pe suprafața Pământului etc. Tipuri de transfer de căldură: conductivitate termică, convecție, radiație.
Dar poate exista o asemenea teorie unificată? Există pur și simplu o serie nesfârșită de teorii care descriu mai exact și mai exact universul. Unii vor pleda pentru o a treia posibilitate pe motiv că, dacă ar exista un sistem complet de legi, l-ar împiedica pe Dumnezeu să-și răzgândească și să intervină în lume. Un fel de paradox vechi: poate Dumnezeu să facă o stâncă atât de grea încât să nu o poată ridica? Dar ideea că Dumnezeu ar vrea să se răzgândească este un exemplu al înșelăciunii pe care Sf. Augustin a arătat-o când l-a prezentat pe Dumnezeu ca existând în timp: timpul este o proprietate a universului creat numai de Dumnezeu.
conductivitate termică numit fenomen de transfer de energie de la părțile mai încălzite ale corpului la mai puțin încălzite ca urmare a mișcării termice și a interacțiunii particulelor care alcătuiesc corpul.
Metalele au cea mai mare conductivitate termică - au de sute de ori mai mult decât apa. Excepțiile sunt mercurul și plumbul, dar și aici conductivitatea termică este de zece ori mai mare decât cea a apei.
Probabil că a știut ce a vrut să spună când a spus-o! Odată cu venirea mecanica cuantică am început să înțelegem că evenimentele nu pot fi prezise cu acuratețe absolută și există întotdeauna un anumit grad de incertitudine. Dacă vrei, poți atribui acest caracter întâmplător intervenției lui Dumnezeu, dar asta ar fi o intervenție foarte ciudată: nu există nicio dovadă că este intenționată. Într-adevăr, dacă ar fi intenționat, prin definiție nu ar fi întâmplător. Astăzi am abolit practic a treia posibilitate și am definit scopul științei: sarcina noastră este să formulăm un set de legi care să ne permită să prezicem evenimente doar până la limita stabilită de principiul incertitudinii.
Când coborâți un ac metalic într-un pahar cu apa fierbinte foarte curând capătul spiței a devenit și el fierbinte. În consecință, energia internă, ca orice fel de energie, poate fi transferată de la un corp la altul. Energia internă poate fi, de asemenea, transferată dintr-o parte a corpului în alta. Deci, de exemplu, dacă un capăt al unui cui este încălzit într-o flacără, atunci celălalt capăt al său, care este în mână, se va încălzi treptat și va arde mâna.
În multe cazuri, am crescut sensibilitatea măsurătorilor noastre sau am făcut noi observații doar pentru a descoperi noi fenomene care nu sunt prezise de teoria existentă și a ține cont de ele, a trebuit să dezvoltăm o teorie mai bună.
Ne-am putea aștepta să găsim câteva straturi noi de structură mai fundamentale decât quarcii și electronii, pe care acum le considerăm particule „elementare”. Dar gravitația vă permite să stabiliți o limită pentru această serie de „cutii în cutii”. Dacă există o particulă de energie deasupra așa-numitei Prin urmare, este foarte posibil ca o serie de teorii din ce în ce mai precise să aibă o anumită limită pe măsură ce ne apropiem de energii mai mari, deci trebuie să existe o anumită teorie a universului. Desigur, energia Planck este foarte departe de energia de 100 ohmi, care este maximul pe care îl aflăm în prezent în laborator.
2.2. Partea practică.
Să studiem acest fenomen făcând o serie de experimente cu solide, lichide și gaze.
Experiența #1
Am luat diverse articole: o lingură de aluminiu, o altă lingură de lemn, o a treia lingură de plastic, o a patra lingură de oțel inoxidabil și o a cincea lingură de argint. Pe fiecare lingură am atașat agrafe cu picături de miere. Au pus linguri într-un pahar cu apă fierbinte, astfel încât mânerele cu agrafe să iasă din el în direcții diferite. Lingurile se vor încălzi, iar pe măsură ce se încălzesc, mierea se va topi și agrafele vor cădea.
În viitorul previzibil, este puțin probabil să ajungem la energia Planck! Cu toate acestea, cel mai mult primele etape Universul este arena în care trebuie să apară astfel de energii. În opinia mea, explorarea universului timpuriu și cerința puterii matematice oferă o șansă bună de a ajunge la o teorie unificată completă cât suntem în viață, dacă nu am explodat înainte.
Ce înseamnă dacă am găsit de fapt teoria supremă a universului? Dar dacă o teorie este validată matematic și produce întotdeauna predicții care sunt în acord cu observațiile, putem fi aproape siguri că este adevărată. Aceasta ar pune capăt unui capitol lung și glorios din istoria bătăliei intelectuale a omului pentru înțelegerea universului. Dar va duce și la o revoluție în înțelegerea obișnuită de către om a legilor care guvernează universul. Pe vremea lui Newton persoană educată ar putea avea o idee despre toate cunoștințele umane, cel puțin în termeni generali.
Desigur, lingurile ar trebui să aibă aceeași formă și dimensiune. Acolo unde încălzirea are loc mai rapid, acel metal conduce mai bine căldura, este mai conductiv termic. Pentru acest experiment, am luat un pahar cu apă clocotită și patru tipuri de linguri: aluminiu, argint, plastic și inox. Le-am coborât unul câte unul într-un pahar și am cronometrat timpul: în câte minute se va încălzi. asta am facut:
Concluzie: lingurile din lemn și plastic durează mai mult să se încălzească decât lingurile din metal, ceea ce înseamnă că metalele au o conductivitate termică bună.
Experiența #2
Să aducem capătul unui băț de lemn în foc. Se va aprinde. Celălalt capăt al bastonului, care este afară, va fi rece. Deci copacul are conductivitate termică slabă.
Aducem capătul unei baghete subțiri de sticlă la flacăra unei lămpi cu alcool. După un timp, se va încălzi, în timp ce celălalt capăt va rămâne rece. Prin urmare, sticla are și conductivitate termică slabă.
Dacă încălzim capătul unei tije metalice într-o flacără, atunci foarte curând întreaga tijă va deveni foarte fierbinte. Nu o mai putem ține în mâini.
Aceasta înseamnă că metalele conduc bine căldura, adică au o conductivitate termică ridicată. Pe shta-ti-ve go-ri-zon-tal-but fortificat-lyon ster-zhen. Pe tija, prin spatiu unu-la-unu, ver-ti-kal-dar fixa-le-na cu ajutorul garoafelor metalice cerate.
Până la marginea tijei, au pus o lumânare sub ea. Deoarece marginea tijei este pe gre-va-et-sya, apoi într-un grad-pen-dar ster-zhen pro-gre-va-et-sya. Cand caldura ajunge in locul unde se prind garoafele cu toiaga, ste-a-rinul se topeste, iar garoafa cade. Vedem că în acest experiment nu există pe-re-dar-sa-substanță, deci-respectiv-dar, ob-observați-da-există-cald-lo-apă-.
Experiența #3
Diferite metale au o conductivitate termică diferită. În sala de fizică există un dispozitiv cu care ne putem asigura că diferite metale au conductivitate termică diferită. Cu toate acestea, acasă, am putut verifica acest lucru cu ajutorul unui dispozitiv de casă.
Un instrument pentru afișarea diferitelor conductivitati termice ale solidelor.
Am realizat un dispozitiv pentru afișarea diferitelor conductivitati termice a solidelor. Pentru aceasta, am folosit un borcan gol din folie de aluminiu, două inele de cauciuc (de casă), trei bucăți de sârmă din aluminiu, cupru și fier, o țiglă, apă fierbinte, 3 figurine de omuleți cu brațele ridicate, decupate din hârtie. .
Ordinea de fabricație a dispozitivului:
îndoiți firul sub forma literei „G”;
întăriți-le din exteriorul cutiei cu inele de cauciuc;
atârnă bărbați de hârtie de părțile orizontale ale segmentelor de sârmă (folosind parafină topită sau plastilină).
Verificarea funcționării dispozitivului. Turnați apă fierbinte într-un borcan (dacă este necesar, încălziți un borcan cu apă pe o sobă electrică) și observați ce cifră va cădea prima, a doua, a treia.
Rezultate. Figurina atașată la sârmă de cupru, al doilea - pe aluminiu, al treilea - pe oțel.
Concluzie. Diferitele solide au o conductivitate termică diferită.
Conductivitatea termică a diferitelor substanțe este diferită.
Experiența nr. 4
Luați în considerare acum conductivitatea termică a lichidelor. Luați o eprubetă cu apă și începeți să-i încălziți partea superioară. Apa de la suprafață va fierbe în curând, iar la fundul tubului în acest timp se va încălzi doar. Aceasta înseamnă că lichidele au conductivitate termică scăzută.
Experiența nr. 5
Investigăm conductivitatea termică a gazelor. Punem o eprubetă uscată pe deget și o încălzim cu capul în jos în flacăra unei lămpi cu alcool. Degetul nu se va simți cald pentru o lungă perioadă de timp. Acest lucru se datorează faptului că distanța dintre moleculele de gaz este chiar mai mare decât cea a lichidelor și a solidelor. Prin urmare, conductivitatea termică a gazelor este și mai mică.
Lâna, părul, pene de pasăre, hârtie, zăpadă și alte corpuri poroase au o conductivitate termică slabă.
Acest lucru se datorează faptului că aerul este conținut între fibrele acestor substanțe. Aerul este un slab conductor de căldură.
Deci iarba verde este păstrată sub zăpadă, culturile de iarnă sunt protejate de îngheț.
Experiența nr. 6
Pufă o sferă mică de vată și o înfășura în jurul mingii termometrului.Acum ținea termometrul pentru ceva timp la o anumită distanță de flacără și observă cum crește temperatura. Apoi aceeași minge de bumbac s-a stors și s-a înfășurat strâns în jurul becului termometrului și a adus-o din nou la lampă. În al doilea caz, mercurul va crește mult mai repede. Aceasta înseamnă că vata comprimată conduce căldura mult mai bine!
Vidul (spațiul eliberat de aer) are cea mai scăzută conductivitate termică. Acest lucru se explică prin faptul că conductivitatea termică este transferul de energie dintr-o parte a corpului în alta, care are loc în timpul interacțiunii dintre molecule sau alte particule. Într-un spațiu în care nu există particule, conducerea căldurii nu poate avea loc.
3. Concluzie.
Diferitele substanțe au o conductivitate termică diferită.
Au o conductivitate termică ridicată corpuri solide(metale), mai mici - lichide și gaze rele.
Putem folosi conductivitatea termică a diferitelor substanțe în viața de zi cu zi, tehnologie și natură.
Fenomenul de conductivitate termică este inerent tuturor substanțelor, indiferent de starea de agregare în care se află.
Acum, fără dificultate, pot răspunde și explica din punct de vedere fizic la întrebările:
1. De ce păsările își pufesc penele pe vreme rece?
(Există aer între pene, iar aerul este un slab conductor de căldură.)
2. De ce hainele de lână țin frigul mai bine decât cele sintetice?
(Există aer între fire de păr, care nu conduce bine căldura).
3. De ce dorm pisicile încovoiate într-o minge când vremea este rece iarna? (Ondulate într-o minge, reduc suprafața care degajă căldură).
4. De ce mânerele fiarelor de lipit, fiarelor, tigăilor, oalelor sunt din lemn sau plastic? (Lemnul și plasticul au o conductivitate termică slabă, așa că atunci când încălzim obiecte metalice, ținerea unui mâner din lemn sau plastic nu ne va arde mâinile).
5. De ce tufișurile de plante iubitoare de căldură și tufele sunt acoperite cu rumeguș pentru iarnă?
(Rumegul este un slab conductor de căldură. Prin urmare, plantele sunt acoperite cu rumeguș pentru a nu îngheța).
6. Ce cizme protejează mai bine împotriva înghețului: strâmte sau spațioase?
(Spațios, deoarece aerul nu conduce bine căldura, este un alt strat din portbagaj care reține căldura).
4. Lista literaturii folosite.
Ediții tipărite:
1.A.V. Peryshkin Fizica Clasa a 8-a -M: Dropia, 2012
2.M.I.Bludov Conversații despre fizică partea 1 -M: Iluminismul 1984.
Resurse de internet:
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