Bir madde, bir katı içinde en yüksek termal iletkenliğe sahiptir. I. Organizasyonel an. iletkenlik nedir
1. Giriş.
Proje ortam standardına uygun olarak tasarlanmıştır. Genel Eğitim fizikte. Bu projeyi yazarken, termal olayların incelenmesi, günlük yaşamdaki uygulamaları ve teknoloji dikkate alındı. Teorik materyale ek olarak, çok dikkat edilir Araştırma çalışması- bunlar, "Vücudun iç enerjisi hangi yollarla değişebilir", "Isı iletkenlik aynı mı?" Sorularına cevap veren deneylerdir. çeşitli maddeler”, “Sıcak hava veya sıvı jetleri neden yukarı doğru yükselir”, “Yüzü karanlık olan cisimler neden daha fazla ısınır”; bilgi arama ve işleme, fotoğraflar Proje üzerinde çalışma süresi: 1 - 1.5 ay Proje hedefleri: * okul çocuklarının termal olaylar hakkındaki bilgilerinin pratik uygulaması; * bağımsız araştırma için becerilerin oluşumu; * bilişsel ilgilerin gelişimi; * gelişimi mantıksal ve teknik düşünme * hayati ihtiyaçlar ve ilgi alanlarına göre fizikte yeni bilgilerin bağımsız olarak edinilmesi için yeteneklerin geliştirilmesi;
Dış uzayın sahip olduğu boyutların sayısı sorununun yanı sıra, sicim teorisi, onu nihai birleşik fizik teorisi olarak ilan etmeden önce çözülmesi gereken başka problemler de ortaya koymaktadır. Tüm sonsuzlukların birbirini yok edip etmediğini ve dalgaları bir ipe tam olarak nasıl bağlayabileceğimizi hala bilmiyoruz. özel çeşit gözlemlediğimiz parçacıklar. Bununla birlikte, önümüzdeki birkaç yıl içinde bu soruların cevaplarını bulabiliriz ve yüzyılın sonunda sicim teorisinin uzun zamandır beklenen birleşik fizik teorisi olup olmadığını biliyoruz.
2. Ana kısım.
2.1. teorik kısım
Hayatta, gerçekten günlük olarak termal olaylarla karşılaşıyoruz. Ancak, fiziği iyi biliyorsanız, bu fenomenlerin her zaman açıklanabileceğini düşünmüyoruz. Fizik derslerinde iç enerjiyi değiştirmenin yollarını öğrendik: ısı transferi ve vücut veya vücudun kendisi üzerinde iş yapmak. Farklı sıcaklıklara sahip iki cisim temas ettiğinde, daha fazla enerjiye sahip bir vücuttan enerji aktarılır. Yüksek sıcaklık daha düşük bir sıcaklığa sahip bir vücuda. Bu işlem cisimlerin sıcaklıkları eşitlenene kadar (termal dengeye ulaşılana kadar) devam eder. Bu durumda mekanik bir iş yapılmaz. Vücuda veya cismin kendisine iş yapmadan iç enerjiyi değiştirme işlemine ısı transferi veya ısı transferi denir. Isı transferinde, enerji her zaman daha sıcak bir cisimden daha soğuk bir cisme aktarılır. Ters işlem asla kendiliğinden (kendi kendine) gerçekleşmez, yani ısı transferi geri döndürülemez. Isı transferi, doğadaki birçok süreci belirler veya eşlik eder: yıldızların ve gezegenlerin evrimi, Dünya yüzeyindeki meteorolojik süreçler, vb. Isı transferi türleri: termal iletkenlik, konveksiyon, radyasyon.
Ama böyle birleşik bir teori olabilir mi? Evreni daha doğru ve doğru bir şekilde tanımlayan sonsuz bir dizi teori var. Bazıları, eksiksiz bir yasalar sistemi olsaydı, bunun Tanrı'nın fikrini değiştirmesini ve dünyaya müdahale etmesini önleyeceği gerekçesiyle üçüncü bir olasılığı savunacak. Eski bir paradoks gibi: Tanrı bir kayayı kaldıramayacağı kadar ağır yapabilir mi? Ama Tanrı'nın fikrini değiştirmek istediği fikri, St. Augustine'nin Tanrı'yı zamanda var olarak sunduğunda gösterdiği aldatmacanın bir örneğidir: zaman, evrenin yalnızca Tanrı tarafından yaratılmış bir özelliğidir.
termal iletkenlik Isıl hareket ve cismi oluşturan parçacıkların etkileşimi sonucunda vücudun daha çok ısınan kısımlarından daha az ısınan kısımlara enerji aktarımı fenomeni olarak adlandırılır.
Metaller en yüksek termal iletkenliğe sahiptir - sudan yüzlerce kat daha fazladır. İstisnalar cıva ve kurşundur, ancak burada bile termal iletkenlik suyunkinden on kat daha fazladır.
Muhtemelen söylediğinde ne demek istediğini anlamıştı! Gelmesiyle birlikte Kuantum mekaniği olayların mutlak doğrulukla tahmin edilemeyeceğini ve her zaman belirli bir derecede belirsizlik olduğunu anlamaya başladık. Dilerseniz bu rastgele karakteri Allah'ın müdahalesine bağlayabilirsiniz ama bu çok garip bir müdahale olur: Kasıtlı olduğuna dair hiçbir kanıt yoktur. Gerçekten de, kasıtlı olsaydı, tanımı gereği tesadüfi olmazdı. Bugün üçüncü olasılığı fiilen ortadan kaldırdık ve bilimin amacını tanımladık: görevimiz, olayları yalnızca belirsizlik ilkesinin belirlediği sınıra kadar tahmin etmemize izin veren bir dizi yasa formüle etmektir.
Metal bir iğneyi bir bardağa indirirken sıcak suçok geçmeden konuşmanın sonu da ısındı. Sonuç olarak, iç enerji, herhangi bir enerji gibi, bir vücuttan diğerine aktarılabilir. İç enerji de vücudun bir bölümünden diğerine aktarılabilir. Yani örneğin bir tırnağın bir ucu alevle ısıtılırsa, eldeki diğer ucu yavaş yavaş ısınır ve eli yakar.
Çoğu durumda, ölçümlerimizin hassasiyetini arttırdık veya sadece mevcut teorinin öngörmediği yeni fenomenleri keşfetmek ve onları hesaba katmak için yeni gözlemler yaptık, daha iyi bir teori geliştirmek zorunda kaldık.
Şimdi "temel" parçacıklar olarak gördüğümüz kuarklardan ve elektronlardan daha temel birkaç yeni yapı katmanı bulmayı bekleyebiliriz. Ancak yerçekimi, bu "kutulardaki kutular" serisine bir sınır koymanıza izin verir. Bu nedenle denilenin üzerinde bir enerji parçacığı varsa, daha yüksek enerjilere yaklaştıkça giderek daha doğru olan bir dizi teorinin belirli bir sınırı olması oldukça olasıdır, bu nedenle belirli bir evren teorisi olmalıdır. Elbette Planck enerjisi, şu anda laboratuvarda bulunduğumuz maksimum değer olan 100 ohm'luk enerjiden çok uzaktır.
2.2. Pratik kısım.
Katılar, sıvılar ve gazlarla bir dizi deney yaparak bu fenomeni inceleyelim.
Deneyim #1
Almış çesitli malzemeler: bir alüminyum kaşık, başka bir tahta kaşık, üçüncü bir plastik kaşık, dördüncü bir paslanmaz çelik kaşık ve beşinci bir gümüş kaşık. Her bir kaşık bal damlası ile ataş tutturduk. Kaşıkları bir bardak sıcak suya koyarlar, böylece ataşlı saplar farklı yönlerden dışarı çıkar. Kaşıklar ısınacak ve ısındıkça bal eriyecek ve ataşlar düşecek.
Öngörülebilir gelecekte, Planck enerjisine ulaşmamız pek olası değil! Ancak, en erken aşamalar Evren, bu tür enerjilerin ortaya çıkması gereken arenadır. Bence, erken evrenin keşfi ve matematiksel gücün gerekliliği, daha önce patlamamışsak, hayattayken eksiksiz bir birleşik teoriye ulaşmak için iyi bir şans sunuyor.
Evrenin nihai teorisini gerçekten bulmuşsak bu ne anlama gelir? Ancak bir teori matematiksel olarak doğrulanırsa ve her zaman gözlemlerle uyumlu tahminler üretirse, bunun doğru olduğundan neredeyse emin olabiliriz. Bu, insanın evreni anlamak için verdiği entelektüel savaş tarihindeki uzun ve görkemli bir bölümü sona erdirecekti. Ama aynı zamanda, insanın evreni yöneten yasalara ilişkin olağan anlayışında da bir devrime yol açacaktır. Newton'un zamanında Eğitimli kişi en azından genel anlamda tüm insan bilgisi hakkında fikir sahibi olabilir.
Tabii ki, kaşıklar şekil ve büyüklükte aynı olmalıdır. Isınmanın daha hızlı gerçekleştiği yerde, bu metal ısıyı daha iyi iletir, termal olarak daha iletkendir. Bu deney için bir bardak kaynar su ve dört çeşit kaşık aldım: alüminyum, gümüş, plastik ve paslanmaz. Onları birer birer bir bardağa indirdim ve zamanı ayarladım: kaç dakika içinde ısınacaktı. Ben de öyle yaptım:
Sonuç: Tahta ve plastikten yapılmış kaşıkların ısınması metalden yapılmış kaşıklara göre daha uzun sürer, bu da metallerin iyi ısı iletkenliğine sahip olduğu anlamına gelir.
Deneyim #2
Tahta bir çubuğun ucunu ateşe atalım. Ateşlenecek. Çubuğun dışarıdaki diğer ucu soğuk olacaktır. Yani ağaç var zayıf termal iletkenlik.
İnce bir cam çubuğun ucunu bir alkol lambasının alevine getiriyoruz. Bir süre sonra ısınacak, diğer ucu ise soğuk kalacaktır. Bu nedenle camın ısıl iletkenliği de zayıftır.
Metal bir çubuğun ucunu alevde ısıtırsak, çok geçmeden tüm çubuk çok ısınır. Artık elimizde tutamayız.
Bu, metallerin ısıyı iyi ilettikleri, yani yüksek termal iletkenliğe sahip oldukları anlamına gelir. Shta-ti-ve go-ri-zon-tal-ama müstahkem-lyon ster-zhen'de. Çubuk üzerinde, bire bir boşluktan, ver-ti-kal-ancak mum metal karanfiller yardımıyla sabitleyin-le-na.
Çubuğun kenarına, altına bir mum koyarlar. Çubuğun kenarı gre-va-et-sya üzerinde olduğundan, o zaman bir derece-kalem-ama ster-zhen pro-gre-va-et-sya'da. Isı, çubuklu karanfillerin bağlandığı yere ulaştığında, ste-a-rin erir ve karanfil düşer. Bu deneyde pe-re-ama-sa-maddesi olmadığını, dolayısıyla-sırasıyla-ama, gözlemle-evet-sıcak-su-su-var olduğunu görüyoruz.
Deneyim #3
Farklı metaller farklı termal iletkenliğe sahiptir. Fizik odasında, farklı metallerin farklı termal iletkenliğe sahip olduğundan emin olabileceğimiz bir cihaz var. Ancak evde, ev yapımı bir cihaz yardımıyla bunu doğrulayabildik.
Katıların çeşitli termal iletkenliklerini gösteren bir alet.
Katıların farklı ısıl iletkenliklerini gösteren bir cihaz yaptık. Bunu yapmak için boş bir alüminyum folyo kavanoz, iki kauçuk halka (ev yapımı), alüminyum, bakır ve demirden yapılmış üç parça tel, bir kiremit, sıcak su, kolları kaldırılmış, kağıttan kesilmiş 3 küçük adam figürü kullandık. .
Cihazın üretim sırası:
teli "G" harfi şeklinde bükün;
lastik halkalarla kutunun dışından güçlendirin;
tel parçalarının yatay kısımlarından kağıt adamlar asın (erimiş parafin veya hamuru kullanarak).
Cihazın çalışmasını kontrol etme. Bir kavanoza sıcak su dökün (gerekirse elektrikli ocakta bir kavanoz suyu ısıtın) ve hangi rakamın birinci, ikinci, üçüncü düşeceğini gözlemleyin.
Sonuçlar. Ekli heykelcik bakır kablo, ikincisi - alüminyumda, üçüncüsü - çelikte.
Çözüm. Farklı katıların farklı termal iletkenlikleri vardır.
Farklı maddelerin termal iletkenliği farklıdır.
4 Numaralı Deneyim
Şimdi sıvıların termal iletkenliğini düşünün. Su ile bir test tüpü alın ve üst kısmını ısıtmaya başlayın. Yüzeydeki su kısa sürede kaynayacak ve bu süre zarfında tüpün dibinde sadece ısınacaktır. Bu, sıvıların düşük ısı iletkenliğine sahip olduğu anlamına gelir.
5 Numaralı Deneyim
Gazların termal iletkenliğini araştırıyoruz. Parmağa kuru bir test tüpü koyduk ve alkol lambasının alevinde baş aşağı ısıttık. Parmak uzun süre sıcak hissetmeyecektir. Bunun nedeni, gaz molekülleri arasındaki mesafenin sıvı ve katılardan bile daha büyük olmasıdır. Bu nedenle, gazların termal iletkenliği daha da azdır.
Yün, saç, kuş tüyleri, kağıt, kar ve diğer gözenekli cisimler zayıf termal iletkenliğe sahiptir.
Bunun nedeni, bu maddelerin lifleri arasında hava bulunmasıdır. Hava zayıf bir ısı iletkenidir.
Böylece yeşil çimenler kar altında korunur, kış mahsulleri dondan korunur.
6 numaralı deneyim
Küçük bir pamuk topunu kabarttı ve termometre topunun etrafına sardı.Şimdi termometreyi alevden belirli bir mesafede bir süre tuttu ve sıcaklığın nasıl yükseldiğini fark etti. Daha sonra aynı pamuk yumağı sıkılıp termometrenin ampulünün etrafına sıkıca sarılır ve tekrar lambaya getirilir. İkinci durumda, cıva çok daha hızlı yükselecektir. Bu, sıkıştırılmış pamuk yününün ısıyı çok daha iyi ilettiği anlamına gelir!
Vakum (havadan arındırılmış alan) en düşük termal iletkenliğe sahiptir. Bu, termal iletkenliğin, moleküllerin veya diğer parçacıkların etkileşimi sırasında meydana gelen enerjinin vücudun bir bölümünden diğerine aktarılması olduğu gerçeğiyle açıklanır. Parçacıkların olmadığı bir ortamda ısı iletimi gerçekleşemez.
3. Sonuç.
Farklı maddeler farklı termal iletkenliğe sahiptir.
Yüksek ısı iletkenliğine sahiptirler katı cisimler(metaller), daha az - sıvılar ve kötü - gazlar.
Günlük yaşamda, teknolojide ve doğada çeşitli maddelerin ısıl iletkenliğini kullanabiliriz.
Termal iletkenlik olgusu, içinde bulundukları kümelenme durumundan bağımsız olarak tüm maddelerin doğasında vardır.
Şimdi, hiç zorlanmadan, soruları fiziksel bir bakış açısıyla cevaplayabilir ve açıklayabilirim:
1. Kuşlar neden soğuk havalarda tüylerini kabartır?
(Tüyler arasında hava vardır ve hava zayıf bir ısı iletkenidir.)
2. Yünlü giysiler neden sentetik olanlardan daha iyi soğuğu tutar?
(Kıllar arasında ısıyı iyi iletmeyen hava vardır).
3. Kışın hava soğukken kediler neden top gibi kıvrılmış uyurlar? (Bir top şeklinde kıvrıldıklarında, ısı yayan yüzey alanını azaltırlar).
4. Havyaların, ütülerin, tavaların, tencerelerin kulpları neden ahşap veya plastikten yapılmıştır? (Ahşap ve plastiğin ısıl iletkenliği zayıftır, bu nedenle metal nesneleri ısıttığımızda tahta veya plastik bir sapı tutmak ellerimizi yakmaz).
5. Neden sıcağı seven bitki çalıları ve çalılar kış için talaşla kaplanır?
(Talaş zayıf bir ısı iletkenidir. Bu nedenle bitkiler donmamaları için talaşla kaplanır).
6. Hangi botlar dona karşı daha iyi koruma sağlar: dar mı geniş mi?
(Geniş, hava ısıyı iyi iletmediği için, bagajda ısıyı tutan başka bir katmandır).
4. Kullanılan literatürün listesi.
Basılı sürümler:
1.A.V. Peryshkin Fizik 8. Sınıf -M: Bustard, 2012
2.M.I.Bludov Fizik üzerine konuşmalar bölüm 1 -M: Aydınlanma 1984.
İnternet kaynakları:
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