ค่าการนำความร้อนของร่างกายที่มีรูพรุนคืออะไรและทำไม

การถ่ายเทความร้อนในธรรมชาติดำเนินการโดยการนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสี (การดูดกลืนและการแผ่รังสี)

กลไกการนำความร้อนได้อธิบายไว้จริงแล้วในย่อหน้าก่อนหน้า ลองมาอีกตัวอย่างหนึ่ง เมื่อปลายแท่งโลหะถูกทำให้ร้อน โมเลกุลของมันจะเริ่มเคลื่อนที่เร็วขึ้น กล่าวคือ พลังงานภายในของปลายนี้จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากโมเลกุลเคลื่อนที่ช้ากว่าที่ปลายอีกด้านของแกน ภายในแกน ด้วยความช่วยเหลือของการเคลื่อนที่ของอะตอมและอิเล็กตรอนที่วุ่นวาย พลังงานภายในจึงถูกถ่ายโอนจากจุดร้อนไปยังปลายที่เย็นการถ่ายโอนพลังงานภายในจากส่วนหนึ่งของสารไปยังอีกส่วนหนึ่งเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและอนุภาคอื่น ๆ ของสารที่วุ่นวายเรียกว่าการนำความร้อน

ท่ามกลาง ประเภทต่างๆโลหะมีค่าการนำความร้อนที่ดีที่สุด นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพวกมันมีอิเล็กตรอนอิสระ นอกจากนี้เรายังทราบด้วยว่าค่าการนำความร้อนของสารในสถานะของแข็งมีค่ามากกว่าในสถานะของเหลว และในสถานะของเหลวจะมีค่ามากกว่าในสถานะก๊าซ

พิจารณาสาระสำคัญของการพาความร้อน เพื่อแสดงค่าการนำความร้อนที่ไม่ดีของน้ำ โดยปกติภาชนะใส่น้ำจะถูกทำให้ร้อนจากด้านบน ในเวลาเดียวกัน น้ำสามารถเดือดที่ด้านบน แต่ยังคงเย็นที่ด้านล่าง อย่างไรก็ตาม หากภาชนะถูกทำให้ร้อนจากด้านล่าง น้ำจะถูกทำให้ร้อนอย่างสม่ำเสมอตลอดปริมาตร สิ่งนี้อธิบายได้จากความจริงที่ว่าน้ำขยายตัวเมื่อถูกความร้อนและความหนาแน่นลดลง หากน้ำอุ่นอยู่ด้านล่าง ชั้นบนและน้ำที่หนาแน่นกว่าจะตกลงมาภายใต้แรงโน้มถ่วงและเคลื่อนน้ำอุ่นขึ้น การผสมน้ำนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าน้ำทั้งหมดจะเดือดการถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อชั้นของเหลวหรือก๊าซที่มีความร้อนไม่สม่ำเสมอผสมกันภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงเรียกว่าการพาความร้อน เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าไม่มีการพาความร้อนในยานอวกาศที่อยู่ในสภาพไร้น้ำหนัก(พิจารณาว่าเหตุใดช่องแช่แข็งในตู้เย็นจึงเสริมความแข็งแรงที่ด้านบนแทนที่จะเป็นด้านล่าง)

อาจดูเหมือนว่าการพาความร้อนไม่สามารถพิจารณาการถ่ายเทความร้อนได้ เนื่องจากเกี่ยวข้องกับงานของแรงโน้มถ่วง อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการพาความร้อน การเพิ่มขึ้นของพลังงานภายในของของเหลวหรือก๊าซเกิดขึ้นเนื่องจากความร้อนจากภายนอกเท่านั้น และผลกระทบของแรงโน้มถ่วงจะลดลงเพียงเพื่อเร่งการให้ความร้อนสม่ำเสมอของของเหลวหรือก๊าซ การกระทำของแรงโน้มถ่วงระหว่างการพาความร้อนไม่ได้ให้พลังงานเพิ่มเติมกับพลังงานภายในของของเหลวหรือก๊าซ ดังนั้นการพาความร้อนจึงเรียกว่าการถ่ายเทความร้อน

การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างดวงอาทิตย์กับโลกทำได้โดยใช้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าและเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น การแผ่รังสีของร่างกายซึ่งกำหนดโดยอุณหภูมิเท่านั้นเรียกว่าการแผ่รังสีความร้อน

กระบวนการของรังสีเกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานภายในร่างกาย . เมื่อรังสีถูกดูดกลืนโดยร่างกายอื่น พลังงานภายในร่างกายจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากพลังงานของรังสีที่ถูกดูดกลืนดังนั้นโดยการแผ่รังสี พลังงานจะถูกถ่ายโอนจากวัตถุที่มีความร้อนมากกว่าไปยังวัตถุที่มีความร้อนน้อยกว่าการถ่ายเทความร้อนประเภทนี้เกิดขึ้นแม้ในกรณีที่ไม่มีสสารระหว่างร่างกาย

ในย่อหน้าก่อน เราพบว่าเมื่อหย่อนเข็มโลหะลงในแก้วน้ำร้อน ไม่นานปลายก้านก็ร้อนเช่นกัน ดังนั้น พลังงานภายในก็เหมือนกับพลังงานชนิดอื่นๆ สามารถถ่ายโอนจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งได้ พลังงานภายในยังสามารถถ่ายโอนจากส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายไปยังส่วนอื่นได้ ตัวอย่างเช่น หากปลายเล็บด้านหนึ่งถูกทำให้ร้อนด้วยเปลวไฟ ปลายอีกด้านที่อยู่ในมือจะค่อยๆ ร้อนขึ้นและเผามือ

ปรากฏการณ์การถ่ายโอนพลังงานภายในจากส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายไปยังอีกส่วนหนึ่งหรือจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งเมื่อสัมผัสโดยตรงเรียกว่าการนำความร้อน

ให้เราศึกษาปรากฏการณ์นี้โดยทำการทดลองต่อเนื่องกับของแข็ง ของเหลว และก๊าซ

ให้เอาปลายไม้เสียบเข้าไปในกองไฟ มันจะจุดไฟ ปลายอีกด้านของไม้ที่อยู่ด้านนอกจะเย็น ต้นไม้จึงมี การนำความร้อนต่ำ .

เรานำปลายก้านแก้วบางๆ มาสู่เปลวไฟของตะเกียงวิญญาณ สักพักจะร้อน ปลายอีกข้างจะเย็น ดังนั้นแก้วยังมีค่าการนำความร้อนต่ำ

ถ้าเราทำให้ปลายแท่งโลหะร้อนในเปลวไฟ ในไม่ช้าทั้งแท่งก็จะร้อนมาก เราไม่สามารถถือมันไว้ในมือของเราได้อีกต่อไป

หมายความว่าโลหะนำความร้อนได้ดี กล่าวคือ มี การนำความร้อนที่ดี. ค่าการนำความร้อนสูงสุดมีเงินและทองแดง

พิจารณาการถ่ายเทความร้อนจากส่วนหนึ่งของวัตถุแข็งไปยังส่วนอื่นในการทดลองต่อไปนี้

เราแก้ไขปลายด้านหนึ่งหนา ลวดทองแดงในขาตั้งกล้อง ติดดอกคาร์เนชั่นสองสามดอกกับลวดด้วยแว็กซ์ เมื่อปลายลวดที่ว่างถูกทำให้ร้อนในเปลวไฟของตะเกียงแอลกอฮอล์ ขี้ผึ้งจะละลาย ดอกคาร์เนชั่นจะเริ่มร่วงหล่นลงมาเรื่อยๆ (รูปที่ 5) อย่างแรก พวกที่อยู่ใกล้เปลวไฟจะหายไป จากนั้นที่เหลือทั้งหมดก็จะตามมา

ข้าว. 5. การถ่ายเทความร้อนจากส่วนหนึ่งของร่างกายที่เป็นของแข็งไปยังอีกส่วนหนึ่ง

มาดูกันว่าพลังงานถูกถ่ายโอนไปตามเส้นลวดอย่างไร ความเร็วของการเคลื่อนที่แบบสั่นของอนุภาคโลหะจะเพิ่มขึ้นในส่วนของเส้นลวดที่อยู่ใกล้กับเปลวไฟ เนื่องจากอนุภาคมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างต่อเนื่อง ความเร็วของการเคลื่อนที่ของอนุภาคข้างเคียงจึงเพิ่มขึ้น อุณหภูมิของลวดชิ้นต่อไปจะเริ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ

ควรจำไว้ว่าในระหว่างการนำความร้อนจะไม่มีการถ่ายโอนสสารจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง

พิจารณาตอนนี้การนำความร้อนของของเหลว ใช้หลอดทดลองกับน้ำแล้วเริ่มให้ความร้อนส่วนบน ไม่นานน้ำที่ผิวน้ำจะเดือด และที่ด้านล่างของหลอดทดลอง ในช่วงเวลานี้จะร้อนขึ้นเท่านั้น (รูปที่ 6) ซึ่งหมายความว่าของเหลวมีค่าการนำความร้อนต่ำ ยกเว้นปรอทและโลหะหลอมเหลว

ข้าว. 6. การนำความร้อนของของเหลว

นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าในของเหลวโมเลกุลนั้นอยู่ห่างจากกันมากกว่าในของแข็ง

เราตรวจสอบการนำความร้อนของก๊าซ เราวางหลอดทดลองแบบแห้งบนนิ้วแล้วอุ่นในเปลวไฟของตะเกียงแอลกอฮอล์โดยให้ก้นขึ้น (รูปที่ 7) นิ้วจะไม่รู้สึกอุ่นเป็นเวลานาน

ข้าว. 7. การนำความร้อนของแก๊ส

เนื่องจากระยะห่างระหว่างโมเลกุลของแก๊สนั้นมากกว่าของเหลวและของแข็ง ดังนั้นค่าการนำความร้อนของก๊าซจึงยิ่งน้อย

ดังนั้น, การนำความร้อนที่ สารต่างๆแตกต่าง.

ประสบการณ์ที่แสดงในรูปที่ 8 แสดงให้เห็นว่าค่าการนำความร้อนของโลหะต่างๆ ไม่เหมือนกัน

ข้าว. 8. การนำความร้อนของโลหะชนิดต่างๆ

ขนสัตว์ ขน ขนนก กระดาษ ไม้ก๊อก และวัตถุที่มีรูพรุนอื่นๆ มีคุณสมบัติการนำความร้อนต่ำ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าอากาศอยู่ระหว่างเส้นใยของสารเหล่านี้ สูญญากาศ (พื้นที่ปลอดจากอากาศ) มีค่าการนำความร้อนต่ำสุด สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการนำความร้อนคือการถ่ายเทพลังงานจากส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายไปยังส่วนอื่น ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลหรืออนุภาคอื่นๆ ในพื้นที่ที่ไม่มีอนุภาค การนำความร้อนไม่สามารถเกิดขึ้นได้

หากจำเป็นต้องปกป้องร่างกายจากการทำความเย็นหรือความร้อน สารที่มีค่าการนำความร้อนต่ำจะถูกนำมาใช้ ดังนั้นสำหรับหม้อ กระทะ ที่จับจึงทำจากพลาสติก บ้านสร้างจากท่อนซุงหรืออิฐซึ่งมีการนำความร้อนต่ำ ซึ่งหมายความว่าจะปกป้องสถานที่จากการระบายความร้อน

คำถาม

1. พลังงานถูกถ่ายโอนผ่านลวดโลหะอย่างไร?
2. อธิบายประสบการณ์ (ดูรูปที่ 8) ที่แสดงให้เห็นว่าค่าการนำความร้อนของทองแดงมีค่ามากกว่าค่าการนำความร้อนของเหล็ก
3. สารใดมีค่าการนำความร้อนสูงสุดและต่ำสุด พวกเขาใช้ที่ไหน?
4. ทำไมขน, ขนอ่อน, ขนตามร่างกายของสัตว์และนก ตลอดจนเสื้อผ้าของมนุษย์จึงป้องกันความหนาวเย็นได้?

แบบฝึกหัดที่ 3

1. ทำไมหิมะที่ร่วงหล่นลึกถึงปกป้องพืชผลในฤดูหนาวจากการแช่แข็ง?
2. คาดว่าค่าการนำความร้อนของแผ่นไม้สนจะสูงกว่าขี้เลื่อยไม้สน 3.7 เท่า จะอธิบายความแตกต่างดังกล่าวได้อย่างไร?
3. ทำไมน้ำถึงไม่แข็งตัวภายใต้ชั้นน้ำแข็งหนาๆ?
4. เหตุใดนิพจน์ "เสื้อคลุมขนสัตว์อุ่น" จึงไม่ถูกต้อง

ออกกำลังกาย

นำน้ำร้อนหนึ่งถ้วยจุ่มช้อนโลหะและไม้ลงไปในน้ำพร้อมกัน ช้อนไหนจะร้อนเร็วกว่ากัน? แลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำกับช้อนอย่างไร? พลังงานภายในของน้ำและช้อนเปลี่ยนแปลงอย่างไร?

เรื่องย่อของบทเรียนฟิสิกส์ในชั้นประถมศึกษาปีที่ 8: "ประเภทการถ่ายเทความร้อน"

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

เพื่อแนะนำนักเรียนเกี่ยวกับประเภทของการถ่ายเทความร้อน

เพื่อสร้างความสามารถในการอธิบายค่าการนำความร้อนของร่างกายในแง่ของโครงสร้างของสสาร สามารถวิเคราะห์ข้อมูลวิดีโอ อธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้

ประเภทบทเรียน:บทเรียนรวม

การสาธิต:

1. การถ่ายเทความร้อนตามแนวแกนโลหะ
2. วิดีโอสาธิตการทดลองเปรียบเทียบค่าการนำความร้อนของเงิน ทองแดง และเหล็ก
3. การหมุนของตะไลกระดาษบนสวิตช์ไฟหรือกระเบื้อง
4. วิดีโอสาธิตการเกิดกระแสพาเมื่อน้ำร้อนด้วยโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต
5. วิดีโอสาธิตการแผ่รังสีของวัตถุที่มีพื้นผิวมืดและสว่าง

ระหว่างเรียน

ฉัน. เวลาจัดงาน

ครั้งที่สอง การรายงานหัวข้อและวัตถุประสงค์ของบทเรียน

ในบทเรียนที่แล้ว คุณได้เรียนรู้ว่าพลังงานภายในสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการทำงานหรือโดยการถ่ายเทความร้อน วันนี้ในบทเรียน เราจะมาดูว่าการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในเกิดจากการถ่ายเทความร้อนอย่างไร
พยายามอธิบายความหมายของคำว่า "การถ่ายเทความร้อน" (คำว่า "การถ่ายเทความร้อน" หมายถึงการถ่ายเทพลังงานความร้อน) มีสามวิธีในการถ่ายเทความร้อน แต่ฉันจะไม่ตั้งชื่อมัน คุณจะตั้งชื่อมันเองเมื่อคุณไขปริศนา

คำตอบ: การนำ การพา การแผ่รังสี
มาทำความรู้จักกับการถ่ายเทความร้อนแต่ละประเภทแยกกัน แล้วให้คำพูดของ M. Faraday กลายเป็นคติประจำใจของบทเรียนของเราว่า "สังเกต ศึกษา ทำงาน"

สาม. การเรียนรู้วัสดุใหม่

1. การนำความร้อน

ตอบคำถาม:

1. จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราใส่ช้อนเย็นลงในชาร้อน? (สักพักจะอุ่นขึ้น)
2. ทำไมช้อนเย็นถึงร้อน? (ชาลดความร้อนบางส่วนให้กับช้อนและปล่อยให้อากาศโดยรอบ)
บทสรุป:จากตัวอย่างจะเห็นได้ชัดเจนว่าความร้อนสามารถถ่ายเทจากร่างกายที่ได้รับความร้อนมากกว่าไปยังร่างกายที่มีความร้อนน้อยกว่า (จาก น้ำร้อนช้อนเย็น) แต่พลังงานก็ถูกถ่ายเทไปตามช้อนด้วย - จากปลายที่ร้อนไปจนถึงปลายที่เย็น
3. ผลจากการถ่ายเทความร้อนจากปลายช้อนร้อนไปสู่ความเย็นเป็นอย่างไร? (เป็นผลมาจากการเคลื่อนที่และปฏิสัมพันธ์ของอนุภาค)

การอุ่นช้อนชาร้อนเป็นตัวอย่างหนึ่งของการนำความร้อน

การนำความร้อน- การถ่ายโอนพลังงานจากส่วนที่ร้อนขึ้นของร่างกายไปยังส่วนที่ร้อนน้อยกว่าอันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของความร้อนและปฏิกิริยาของอนุภาค

มาทดลองกัน:

ยึดปลายลวดทองแดงที่ฐานของขาตั้งกล้อง คาร์เนชั่นติดกับลวดด้วยขี้ผึ้ง เราจะให้ความร้อนแก่ปลายเทียนที่ว่างหรือบนเปลวไฟของตะเกียงแอลกอฮอล์

คำถาม:

1. เรากำลังสังเกตอะไรอยู่? (ดอกคาร์เนชั่นเริ่มร่วงหล่นทีละน้อย อย่างแรกคือดอกที่ใกล้กับเปลวไฟ)
2. การถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นได้อย่างไร? (จากปลายลวดร้อนถึงปลายเย็น).
3. การถ่ายเทความร้อนผ่านลวดจะใช้เวลานานแค่ไหน? (จนกว่าลวดทั้งหมดจะถูกทำให้ร้อนนั่นคือจนกว่าอุณหภูมิในลวดทั้งหมดจะเท่ากัน)
4. สิ่งที่สามารถพูดได้เกี่ยวกับความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลในบริเวณใกล้กับเปลวไฟ? (โมเลกุลเคลื่อนที่เร็วขึ้น)
5. ทำไมลวดชิ้นต่อไปถึงร้อนขึ้น? (อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของโมเลกุล ความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลในส่วนถัดไปก็เพิ่มขึ้นด้วยและอุณหภูมิของส่วนนี้จะเพิ่มขึ้นด้วย)
6. ระยะห่างระหว่างโมเลกุลส่งผลต่ออัตราการถ่ายเทความร้อนหรือไม่? (ยิ่งระยะห่างระหว่างโมเลกุลน้อยเท่าไร การถ่ายเทความร้อนก็จะยิ่งเร็วขึ้น)
7. จำการจัดเรียงของโมเลกุลใน ของแข็งอา ของเหลวและก๊าซ กระบวนการถ่ายเทพลังงานจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นในร่างใด? (เร็วกว่าในโลหะ แล้วในของเหลวและก๊าซ)

ชมการสาธิตการทดลองและเตรียมตอบคำถามของผม

คำถาม:

1. ความร้อนกระจายตัวบนจานใดเร็วกว่า และจานใดแผ่ช้ากว่า
2. สรุปเกี่ยวกับค่าการนำความร้อนของโลหะเหล่านี้ (การนำความร้อนได้ดีกว่าสำหรับเงินและทองแดง แย่กว่าสำหรับเหล็กบ้าง)

โปรดทราบว่าในกรณีนี้ไม่มีการถ่ายเทร่างกายระหว่างการถ่ายเทความร้อน

ขนสัตว์ ขน ขนนก กระดาษ ไม้ก๊อก และวัตถุที่มีรูพรุนอื่นๆ มีคุณสมบัติการนำความร้อนต่ำ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าอากาศอยู่ระหว่างเส้นใยของสารเหล่านี้ สูญญากาศ (พื้นที่ปลอดจากอากาศ) มีค่าการนำความร้อนต่ำสุด

มาเขียนหลักกันเถอะ คุณสมบัติการนำความร้อน:

ในของแข็ง ของเหลว และก๊าซ

สารเองไม่ได้รับการยอมรับ

นำไปสู่การทำให้อุณหภูมิของร่างกายเท่ากัน

ร่างกายที่แตกต่างกัน - การนำความร้อนที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างการนำความร้อน:

1. หิมะเป็นสารที่มีรูพรุนและหลวมประกอบด้วยอากาศ ดังนั้นหิมะจึงมีการนำความร้อนต่ำและปกป้องโลก, พืชผลฤดูหนาว, ไม้ผลจากการแช่แข็งได้ดี
2. ที่ใส่หม้อในครัวทำจากวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนต่ำ ด้ามกาน้ำชา, กระทะทำมาจากวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนต่ำ ทั้งหมดนี้ช่วยป้องกันมือจากการไหม้เมื่อสัมผัสวัตถุร้อน
3. สารที่มีค่าการนำความร้อนที่ดี (โลหะ) ถูกนำมาใช้เพื่อให้ความร้อนแก่ร่างกายหรือชิ้นส่วนได้อย่างรวดเร็ว

2. การพาความร้อน

เดาปริศนา:

1) มองใต้หน้าต่าง -
มีหีบเพลงยืดออก
แต่ออร์แกนไม่เล่น -
มันอุ่นอพาร์ทเมนท์ของเรา ... (แบตเตอรี่)

2) Fedora อ้วนของเรา
กินเร็ว ๆ นี้
แต่เมื่ออิ่มแล้ว
จาก Fedora - ความอบอุ่น ... (เตาอบ)

บุคคลใช้แบตเตอรี่, เตา, เครื่องทำความร้อนหม้อน้ำเพื่อให้ความร้อนแก่อาคารพักอาศัยหรือเพื่อให้ความร้อนในอากาศ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการพาความร้อน - การถ่ายเทความร้อนประเภทต่อไป

การพาความร้อนคือ การถ่ายเทพลังงานโดยไอพ่นของของเหลวหรือก๊าซ
ลองอธิบายว่าการพาความร้อนเกิดขึ้นได้อย่างไรในสถานที่อยู่อาศัย
อากาศเมื่อสัมผัสกับแบตเตอรี่จะร้อนขึ้นในขณะที่ขยายตัว ความหนาแน่นของแบตเตอรี่จะน้อยกว่าความหนาแน่นของอากาศเย็น อากาศอุ่นที่เบากว่าจะลอยขึ้นภายใต้การกระทำของกองกำลังอาร์คิมิดีส และอากาศเย็นจัดหนักจะจมลง
อีกครั้ง: อากาศที่เย็นกว่าจะไปถึงแบตเตอรี่ ร้อนขึ้น ขยายตัว เบาขึ้น และลอยขึ้นภายใต้การกระทำของกองกำลังอาร์คิมีดีน ฯลฯ
เนื่องจากการเคลื่อนไหวนี้ อากาศในห้องจึงอุ่นขึ้น

ตะไลกระดาษที่วางอยู่เหนือหลอดไฟที่เปิดอยู่เริ่มหมุน
ลองอธิบายว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไร? (อากาศเย็นเมื่อถูกความร้อนที่โคมจะอุ่นและลอยขึ้นในขณะที่สปินเนอร์หมุน)

ของเหลวถูกทำให้ร้อนในลักษณะเดียวกัน ดูการทดลองสังเกตกระแสพาความร้อนเมื่อน้ำร้อน (โดยใช้โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต)

โปรดทราบว่าการพาความร้อนนั้นแตกต่างจากการนำความร้อน การพาความร้อนเกี่ยวข้องกับการถ่ายเทของสสาร และการพาความร้อนจะไม่เกิดขึ้นในของแข็ง

การพาความร้อนมีสองประเภท: เป็นธรรมชาติและ ถูกบังคับ
ตัวอย่างการทำความร้อนของเหลวในหม้อหรืออากาศในห้อง การพาความร้อนตามธรรมชาติ. สำหรับการเกิดขึ้นนั้น สารจะต้องได้รับความร้อนจากด้านล่างหรือทำให้เย็นลงจากด้านบน ทำไม? หากเราให้ความร้อนจากเบื้องบน ชั้นของน้ำร้อนที่ร้อนจะเคลื่อนไปที่ไหน และชั้นที่เย็นจะเคลื่อนไปที่ไหน (คำตอบ: ไม่มีที่ไหนเลย เนื่องจากชั้นที่ร้อนอยู่ด้านบนแล้ว และชั้นที่เย็นจะยังคงอยู่ด้านล่าง)
สังเกตการพาความร้อนแบบบังคับหากของเหลวถูกกวนด้วยช้อน ปั๊ม หรือพัดลม

คุณสมบัติการพาความร้อน:

เกิดขึ้นในของเหลวและก๊าซ เป็นไปไม่ได้ในของแข็งและสุญญากาศ

สารนั้นถูกถ่ายโอน

สารจะต้องได้รับความร้อนจากด้านล่าง

ตัวอย่างการพาความร้อน:

1) กระแสน้ำเย็นและกระแสน้ำในมหาสมุทร
2) ในชั้นบรรยากาศการเคลื่อนที่ของอากาศในแนวตั้งทำให้เกิดเมฆ
3) การระบายความร้อนหรือความร้อนของของเหลวและก๊าซในอุปกรณ์ทางเทคนิคต่างๆ เช่น ในตู้เย็น ฯลฯ จัดให้มีการระบายความร้อนด้วยน้ำของเครื่องยนต์
สันดาปภายใน.

3. รังสี

ใครๆก็รู้ว่าดวงอาทิตย์เป็นแหล่งความร้อนหลักของโลก โลกอยู่ห่างจากโลก 150 ล้านกม. ความร้อนถ่ายเทจากดวงอาทิตย์มายังโลกได้อย่างไร?
ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ นอกชั้นบรรยากาศของเรา พื้นที่ทั้งหมดเป็นสุญญากาศ และเรารู้ว่าการนำความร้อนและการพาความร้อนไม่สามารถเกิดขึ้นในสุญญากาศได้
การถ่ายเทความร้อนเป็นอย่างไร? ที่นี่มีการถ่ายเทความร้อนอีกประเภทหนึ่ง - การแผ่รังสี

รังสี คือการถ่ายเทความร้อนซึ่งพลังงานถูกถ่ายเทโดยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

มันแตกต่างจากการนำความร้อนและการพาความร้อนในกรณีนี้สามารถถ่ายโอนผ่านสุญญากาศ

ดูวิดีโอเกี่ยวกับรังสี

ร่างกายทั้งหมดแผ่พลังงานออกมา: ร่างกายมนุษย์ เตา ตะเกียงไฟฟ้า
ยิ่งอุณหภูมิร่างกายสูงขึ้น รังสีความร้อน.

ร่างกายไม่เพียงแต่แผ่พลังงานออกมาเท่านั้น แต่ยังดูดซับพลังงานนั้นด้วย
นอกจากนี้พื้นผิวสีเข้มยังดูดซับและแผ่พลังงานได้ดีกว่าวัตถุที่มีพื้นผิวสว่าง

คุณสมบัติของรังสี:

เกิดขึ้นในสารใด ๆ

ยิ่งอุณหภูมิร่างกายสูงขึ้น การแผ่รังสีจะยิ่งรุนแรงขึ้น

เกิดขึ้นในสุญญากาศ

วัตถุมืดดูดซับรังสีได้ดีกว่าวัตถุแสงและแผ่รังสีได้ดีกว่า

ตัวอย่างการใช้รังสีร่างกาย:

พื้นผิวของจรวด เรือเหาะ ลูกโป่ง ดาวเทียม เครื่องบิน ถูกทาสีด้วยสีเงินเพื่อไม่ให้ดวงอาทิตย์ร้อนขึ้น ในทางตรงกันข้าม หากจำเป็นต้องใช้พลังงานแสงอาทิตย์ อุปกรณ์บางส่วนจะถูกทาด้วยสีเข้ม
ผู้คนใส่เสื้อผ้าสีเข้มในฤดูหนาว (สีดำ น้ำเงิน ซินนามอน) พวกเขาจะอบอุ่นกว่า และสว่างกว่าในฤดูร้อน (สีเบจ สีขาว) หิมะสกปรกละลายเร็วกว่าในสภาพอากาศที่มีแดดจ้ากว่าหิมะที่สะอาด เนื่องจากวัตถุที่มีพื้นผิวสีเข้มดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ได้ดีกว่าและทำให้ร้อนเร็วขึ้น

IV. การรวบรวมความรู้ที่ได้รับจากตัวอย่างงาน

เกม "ลองอธิบาย".

ก่อนที่คุณจะเป็นสนามเด็กเล่นที่มีหกภารกิจ คุณสามารถเลือกอะไรก็ได้ หลังจากเสร็จสิ้นภารกิจทั้งหมด คุณจะเปิด ฉลาดพูดและเป็นคนที่ออกเสียงบ่อยมากจากหน้าจอทีวี

1. บ้านไหนจะอุ่นกว่าในฤดูหนาว ถ้าความหนาของผนังเท่ากัน?อุ่นขึ้นใน บ้านไม้เนื่องจากไม้ประกอบด้วยอากาศ 70% และอิฐ 20% อากาศเป็นตัวนำความร้อนที่ไม่ดี เมื่อเร็ว ๆ นี้ อิฐที่มีรูพรุนได้ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างเพื่อลดการนำความร้อน

2. พลังงานถ่ายโอนจากแหล่งความร้อนไปยังเด็กชายอย่างไร?สำหรับเด็กชายที่นั่งอยู่ข้างเตา พลังงานส่วนใหญ่จะถูกถ่ายเทโดยการนำความร้อน

3. พลังงานถ่ายโอนจากแหล่งความร้อนไปยังเด็กชายอย่างไร?
สำหรับเด็กชายที่นอนอยู่บนทราย พลังงานจากดวงอาทิตย์จะถูกถ่ายเทโดยรังสี และจากทรายโดยการนำความร้อน

4. เกวียนใดบ้างที่ขนส่งสินค้าเน่าเสียง่าย? ทำไมผลิตภัณฑ์ที่เน่าเสียง่ายขนส่งด้วยเกวียนทาสีใน สีขาวเนื่องจากรถยนต์คันดังกล่าวได้รับความร้อนจากแสงแดดในระดับที่น้อยกว่า

5. ทำไมนกน้ำและสัตว์อื่นๆ ถึงไม่แข็งตัวในฤดูหนาว?
ขน, ขน, ขนดาวน์มีการนำความร้อนต่ำ (การมีอากาศระหว่างเส้นใย) ซึ่งช่วยให้ร่างกายของสัตว์เก็บพลังงานที่ร่างกายสร้างขึ้นและป้องกันตัวเองจากการระบายความร้อน

6. ทำไมกรอบหน้าต่างถึงทำเป็นสองเท่า?
ระหว่างเฟรมมีอากาศซึ่งมีการนำความร้อนต่ำและป้องกันการสูญเสียความร้อน

“โลกนี้น่าสนใจกว่าที่เราคิด” อเล็กซานเดอร์ พุชนอย โปรแกรมกาลิเลโอ

V. สรุปบทเรียน

การถ่ายเทความร้อนประเภทใดที่เราคุ้นเคย
– กำหนดชนิดของการถ่ายเทความร้อนที่มีบทบาทสำคัญในสถานการณ์ต่อไปนี้:

ก) น้ำร้อนในกาต้มน้ำ (พา);
b) บุคคลที่ทำให้ตัวเองอบอุ่นด้วยไฟ (การแผ่รังสี);
c) ความร้อนของพื้นผิวโต๊ะจากโคมไฟตั้งโต๊ะที่ให้มา (การแผ่รังสี)
d) ให้ความร้อนแก่กระบอกโลหะที่แช่ในน้ำเดือด (การนำความร้อน)

หก. การบ้าน

§ 4, 5, 6, ตัวอย่าง 1 (3), เช่น. 2(1), เช่น. 3(1) - เป็นลายลักษณ์อักษร

ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว การสะท้อน

ที่ส่วนท้ายของบทเรียน เราเชื้อเชิญให้นักเรียนอภิปรายในบทเรียน: สิ่งที่พวกเขาชอบ สิ่งที่พวกเขาต้องการเปลี่ยนแปลง ประเมินการมีส่วนร่วมในบทเรียน

ผู้คนมีการนำความร้อนที่แตกต่างกัน บางคนอบอุ่นเหมือนปุย ในขณะที่บางคนใช้ความร้อนเหมือนเหล็ก

ยูริ เซเรซกิน

คำว่า "ยัง" ในข้อความข้างต้นแสดงให้เห็นว่าแนวคิดของ "การนำความร้อน" ใช้กับผู้คนตามเงื่อนไขเท่านั้น แม้ว่า…

คุณรู้หรือไม่: เสื้อคลุมขนสัตว์ไม่ร้อน แต่จะเก็บความร้อนที่ร่างกายมนุษย์สร้างขึ้นเท่านั้น

ซึ่งหมายความว่าร่างกายมนุษย์มีความสามารถในการนำความร้อนตามตัวอักษร ไม่ใช่แค่ความรู้สึกในเชิงเปรียบเทียบเท่านั้น อันที่จริงนี่คือบทกวีทั้งหมด เราจะเปรียบเทียบเครื่องทำความร้อนในแง่ของการนำความร้อน

คุณรู้ดีกว่าเพราะคุณพิมพ์เครื่องมือค้นหา "ค่าการนำความร้อนของเครื่องทำความร้อน" ลงในเครื่องมือค้นหา คุณต้องการรู้อะไรกันแน่? และหากไม่มีเรื่องตลก สิ่งสำคัญคือต้องรู้เกี่ยวกับแนวคิดนี้ เพราะวัสดุที่แตกต่างกันจะมีพฤติกรรมแตกต่างกันมากเมื่อใช้ สิ่งสำคัญแม้ว่าจะไม่ใช่ประเด็นสำคัญในการเลือกก็คือความสามารถของวัสดุในการดำเนินการอย่างแม่นยำ พลังงานความร้อน. หากคุณเลือกวัสดุฉนวนความร้อนที่ไม่ถูกต้อง วัสดุดังกล่าวจะไม่ทำงาน กล่าวคือ เก็บความร้อนไว้ในห้อง

ขั้นตอนที่ 2: แนวคิดทฤษฎี

จาก หลักสูตรโรงเรียนนักฟิสิกส์มักจะจำได้ว่ามีการถ่ายเทความร้อนสามประเภท:

• การพาความร้อน;
• รังสี;
• การนำความร้อน

ดังนั้นค่าการนำความร้อนจึงเป็นการถ่ายเทความร้อนชนิดหนึ่งหรือการเคลื่อนที่ของพลังงานความร้อน เกี่ยวข้องกับโครงสร้างภายในของร่างกาย โมเลกุลหนึ่งถ่ายเทพลังงานไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง ตอนนี้คุณต้องการการทดสอบเล็กน้อยหรือไม่?

สารชนิดใดส่ง (ถ่ายเท) พลังงานมากที่สุด?

• ตัวแข็ง?
• ของเหลว?
• ก๊าซ?

ถูกต้องแล้ว ผลึกขัดแตะของของแข็งจะถ่ายเทพลังงานเป็นส่วนใหญ่ โมเลกุลของพวกมันอยู่ใกล้กันและสามารถโต้ตอบได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ก๊าซมีค่าการนำความร้อนต่ำที่สุด โมเลกุลของพวกมันอยู่ห่างจากกันมากที่สุด

ขั้นตอนที่ 3: สิ่งที่สามารถเป็นเครื่องทำความร้อนได้

เรายังคงสนทนาเกี่ยวกับการนำความร้อนของเครื่องทำความร้อน ทุกร่างที่อยู่ใกล้เคียงมักจะทำให้อุณหภูมิเท่ากัน บ้านหรืออพาร์ตเมนต์เป็นวัตถุพยายามที่จะปรับอุณหภูมิให้เท่ากันกับถนน วัสดุก่อสร้างทั้งหมดสามารถเป็นฉนวนได้หรือไม่? เลขที่ ตัวอย่างเช่น คอนกรีตช่วยให้ความร้อนไหลจากบ้านของคุณไปยังถนนได้เร็วเกินไป ดังนั้นอุปกรณ์ทำความร้อนจะไม่มีเวลารักษาอุณหภูมิที่ต้องการในห้อง ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนสำหรับฉนวนคำนวณโดยสูตร:

โดยที่ W คือฟลักซ์ความร้อนของเรา และ m2 คือพื้นที่ของฉนวนโดยมีความแตกต่างของอุณหภูมิหนึ่งเคลวิน (เท่ากับหนึ่งองศาเซลเซียส) สำหรับคอนกรีตของเรา สัมประสิทธิ์นี้คือ 1.5 ซึ่งหมายความว่าตามเงื่อนไข คอนกรีตหนึ่งตารางเมตรที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันหนึ่งองศาเซลเซียส สามารถส่งพลังงานความร้อน 1.5 วัตต์ต่อวินาที แต่มีวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์ 0.023 เป็นที่ชัดเจนว่าวัสดุดังกล่าวเหมาะสมกับบทบาทของเครื่องทำความร้อนมากขึ้น ความหนามีความสำคัญหรือไม่? การเล่น. แต่ที่นี่คุณยังไม่สามารถลืมเกี่ยวกับค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนได้ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์แบบเดียวกัน คุณจะต้องใช้ผนังคอนกรีตหนา 3.2 ม. หรือแผ่นพลาสติกโฟมหนา 0.1 ม. เป็นที่ชัดเจนว่าแม้ว่าคอนกรีตจะเป็นตัวทำความร้อนในทางเทคนิค นั่นเป็นเหตุผล:

ฉนวนสามารถเรียกได้ว่าเป็นวัสดุที่นำพลังงานความร้อนผ่านตัวเองน้อยที่สุด ป้องกันไม่ให้ออกจากห้องและในขณะเดียวกันก็คิดต้นทุนให้น้อยที่สุด

ฉนวนความร้อนที่ดีที่สุดคืออากาศ ดังนั้นงานของฉนวนคือการสร้างช่องว่างอากาศคงที่โดยไม่มีการหมุนเวียนของอากาศภายใน นั่นคือเหตุผลที่ ตัวอย่างเช่น พลาสติกโฟมคืออากาศ 98% วัสดุฉนวนที่พบมากที่สุดคือ:

• โฟม;
• โฟมโพลีสไตรีนอัด;
• ขนแร่;
• เพนโนฟอล;
• เพนนอยซอล;
• แก้วโฟม
• โฟมโพลียูรีเทน (PPU);
• Ecowool (เซลลูโลส);

คุณสมบัติของฉนวนกันความร้อนของวัสดุทั้งหมดที่ระบุไว้ข้างต้นนั้นใกล้เคียงกับขีดจำกัดเหล่านี้ นอกจากนี้ยังควรพิจารณาด้วย: ยิ่งวัสดุมีความหนาแน่นสูงเท่าใดก็ยิ่งนำพลังงานผ่านตัวมันเองได้มากเท่านั้น จำจากทฤษฎี? ยิ่งโมเลกุลอยู่ใกล้มากเท่าใด ความร้อนก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น

ขั้นตอนที่ 4: เปรียบเทียบ ตารางค่าการนำความร้อนของเครื่องทำความร้อน

ตารางแสดงการเปรียบเทียบเครื่องทำความร้อนในแง่ของการนำความร้อนที่ประกาศโดยผู้ผลิตและสอดคล้องกับ GOST:

ตารางเปรียบเทียบค่าการนำความร้อน วัสดุก่อสร้างซึ่งไม่ถือว่าเป็นเครื่องทำความร้อน:

อัตราการถ่ายเทความร้อนบ่งบอกถึงอัตราการถ่ายเทความร้อนจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่งเท่านั้น สำหรับชีวิตจริง ตัวบ่งชี้นี้ไม่สำคัญนัก แต่คุณไม่สามารถทำได้หากไม่มีการคำนวณความร้อนของผนัง ความต้านทานการถ่ายเทความร้อนเป็นส่วนกลับของการนำความร้อน เรากำลังพูดถึงความสามารถของวัสดุ (ฉนวน) ในการรักษาการไหลของความร้อน ในการคำนวณความต้านทานการถ่ายเทความร้อน คุณต้องแบ่งความหนาด้วยค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน ตัวอย่างด้านล่างแสดงการคำนวณความต้านทานความร้อนของผนังที่ทำจากคานหนา 180 มม.

อย่างที่คุณเห็นความต้านทานความร้อนของผนังดังกล่าวจะเท่ากับ 1.5 เพียงพอ? มันขึ้นอยู่กับภูมิภาค ตัวอย่างแสดงการคำนวณสำหรับครัสโนยาสค์ สำหรับภูมิภาคนี้ ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานที่ต้องการของโครงสร้างที่ปิดล้อมตั้งไว้ที่ 3.62 คำตอบนั้นชัดเจน แม้แต่สำหรับ Kyiv ซึ่งอยู่ไกลออกไปทางใต้มาก ตัวเลขนี้คือ 2.04

ความต้านทานความร้อนเป็นส่วนกลับของการนำความร้อน

แปลว่า ความสามารถ บ้านไม้ต้านทานการสูญเสียความร้อนไม่เพียงพอ ภาวะโลกร้อนเป็นสิ่งจำเป็นและด้วยวัสดุใด - คำนวณตามสูตร

ขั้นตอนที่ 5: การติดตั้งกฎ

เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การกล่าวว่าตัวบ่งชี้ทั้งหมดข้างต้นมีไว้สำหรับวัสดุ DRY หากวัสดุเปียก มันจะสูญเสียคุณสมบัติไปอย่างน้อยครึ่งหนึ่ง หรือแม้กระทั่งกลายเป็น “เศษผ้า” ดังนั้นจึงจำเป็นต้องป้องกันฉนวนกันความร้อน โฟมมักจะหุ้มฉนวนภายใต้ซุ้มเปียกซึ่งฉนวนได้รับการป้องกันโดยชั้นของปูนปลาสเตอร์ แผ่นกันซึมถูกนำไปใช้กับขนแร่เพื่อป้องกันไม่ให้ความชื้นเข้ามา

อีกจุดที่ควรให้ความสนใจคือการป้องกันลม เครื่องทำความร้อนมีความพรุนต่างกัน ตัวอย่างเช่น มาเปรียบเทียบแผ่นโฟมโพลีสไตรีนและขนแร่กัน หากอันแรกดูแข็ง อันที่สองแสดงรูขุมขนหรือเส้นใยอย่างชัดเจน ดังนั้น หากคุณกำลังติดตั้งฉนวนกันความร้อนแบบเส้นใย เช่น ขนแร่หรืออีโควูล บนรั้วที่มีลมพัด ให้ดูแลอุปกรณ์ป้องกันลมด้วย มิฉะนั้น ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีของฉนวนจะไม่มีประโยชน์

ข้อสรุป

ดังนั้นเราจึงคุยกันว่าค่าการนำความร้อนของเครื่องทำความร้อนคือความสามารถในการถ่ายเทพลังงานความร้อน ฉนวนความร้อนต้องไม่ปล่อยความร้อนที่เกิดจากระบบทำความร้อนของโรงเรือน งานหลักของวัสดุใด ๆ คือการเก็บอากาศภายใน เป็นก๊าซที่มีค่าการนำความร้อนต่ำที่สุด นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องคำนวณความต้านทานความร้อนของผนังเพื่อหาค่าสัมประสิทธิ์ฉนวนกันความร้อนของอาคารที่ถูกต้อง หากคุณมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับหัวข้อนี้ โปรดทิ้งไว้ในความคิดเห็น

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจสามประการเกี่ยวกับฉนวนกันความร้อน

• หิมะทำหน้าที่เป็นฉนวนความร้อนสำหรับหมีในถ้ำ
• เสื้อผ้ายังเป็นฉนวนความร้อน เรารู้สึกไม่สบายใจนักเมื่อร่างกายพยายามปรับอุณหภูมิให้เท่ากันกับอุณหภูมิ สิ่งแวดล้อมซึ่งสามารถอยู่ที่ -30 องศา แทนที่จะเป็น 36.6 ปกติ
• ผ้าห่มเป็นฉนวนกันความร้อน มันไม่ยอมให้ความร้อนของร่างกายมนุษย์หนีออกมา

โบนัส

เป็นโบนัสสำหรับผู้ที่อยากรู้อยากเห็นที่อ่านการทดลองที่น่าสนใจเกี่ยวกับการนำความร้อนจนจบ: