Где применяется теплопроводность: «Применение разных видов теплопередачи в природе, технике, быту Проект подготовила ученица 6 класса Е Чёрная Елизавета.». Скачать бесплатно и без регистрации.

Опыты на теплопроводность разных материалов. Старт в науке. Опыт со стеклом

Ребята, мы вкладываем душу в сайт. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

Есть очень простые опыты, которые дети запоминают на всю жизнь. Ребята могут не понять до конца, почему это все происходит, но, когда пройдет время и они окажутся на уроке по физике или химии, в памяти обязательно всплывет вполне наглядный пример.

сайт собрал 7 интересных экспериментов, которые запомнятся детям. Все, что нужно для этих опытов, — у вас под рукой.

Понадобится : 2 шарика, свечка, спички, вода.

Опыт : Надуйте шарик и подержите его над зажженной свечкой, чтобы продемонстрировать детям, что от огня шарик лопнет. Затем во второй шарик налейте простой воды из-под крана, завяжите и снова поднесите к свечке. Окажется, что с водой шарик спокойно выдерживает пламя свечи.

Объяснение : Вода, находящаяся в шарике, поглощает тепло, выделяемое свечой.

Поэтому сам шарик гореть не будет и, следовательно, не лопнет.

Понадобится: полиэтиленовый пакет, простые карандаши, вода.

Опыт: Наливаем воду в полиэтиленовый пакет наполовину. Карандашом протыкаем пакет насквозь в том месте, где он заполнен водой.

Объяснение: Если полиэтиленовый пакет проткнуть и потом залить в него воду, она будет выливаться через отверстия. Но если пакет сначала наполнить водой наполовину и затем проткнуть его острым предметом так, что бы предмет остался воткнутым в пакет, то вода вытекать через эти отверстия почти не будет. Это связано с тем, что при разрыве полиэтилена его молекулы притягиваются ближе друг к другу. В нашем случае, полиэтилен затягивается вокруг карандашей.

Понадобится: воздушный шар, деревянная шпажка и немного жидкости для мытья посуды.

Опыт: Смажьте верхушку и нижнюю часть средством и проткните шар, начиная снизу.

Объяснение: Секрет этого трюка прост. Для того, чтобы сохранить шарик, нужно проткнуть его в точках наименьшего натяжения, а они расположены в нижней и в верхней части шарика.

Понадобится : 4 стакана с водой, пищевые красители, листья капусты или белые цветы.

Опыт : Добавьте в каждый стакан пищевой краситель любого цвета и поставьте в воду по одному листу или цветку. Оставьте их на ночь. Утром вы увидите, что они окрасились в разные цвета.

Объяснение : Растения всасывают воду и за счет этого питают свои цветы и листья. Получается это благодаря капиллярному эффекту, при котором вода сама стремится заполнить тоненькие трубочки внутри растений. Так питаются и цветы, и трава, и большие деревья. Всасывая подкрашенную воду, они меняют свой цвет.

Понадобится : 2 яйца, 2 стакана с водой, соль.

Опыт : Аккуратно поместите яйцо в стакан с простой чистой водой. Как и ожидалось, оно опустится на дно (если нет, возможно, яйцо протухло и не стоит возвращать его в холодильник). Во второй стакан налейте теплой воды и размешайте в ней 4-5 столовых ложек соли. Для чистоты эксперимента можно подождать, пока вода остынет.

Потом опустите в воду второе яйцо. Оно будет плавать у поверхности.

Объяснение : Тут все дело в плотности. Средняя плотность яйца гораздо больше, чем у простой воды, поэтому яйцо опускается вниз. А плотность соляного раствора выше, и поэтому яйцо поднимается вверх.

Слайд 3

А для начала, что в физикеназывается теплопередачей и с чем её едят…

Теплопередачейв физике называется процесс изменения внутренней энергии тела без совершения над телом или самим телом работы. Теплопередача бывает 3 видов.

Слайд 4

Вид 1 Теплопроводность Вид 2 Конвекция Вид 3 Излучение

Слайд 5

А чтоэто вообще такое?!

Слайд 6

Опыт №1-Теплопроводность

Положите на столе (или где возможно), рядом, деревянную доску и зеркало. Между ними положите комнатный термометр. Спустя какое-то довольно долгое время (мы ждали 30 минут), можно считать, что температуры деревянной доски и зеркала сравнялись. Термометр показывает температуру воздуха. Такую же, какая, очевидно, и у доски и у зеркала. Дотроньтесь ладонью до зеркала. Вы почувствуете холод стекла. Тут же дотроньтесь до доски. Она покажется значительно теплее. В чем дело? Ведь температура воздуха, доски и зеркала одинакова. Стекло — хороший проводник тепла. Как хороший проводник тепла, стекло сразу же начнет нагреваться от вашей руки, начнет с жадностью “выкачивать” из нее теплоту. От этого вы и ощущаете холод в ладони. Дерево хуже проводит тепло. Оно тоже начнет “перекачивать” в себя тепло, нагреваясь от руки, но делает это значительно медленнее, поэтому вы не ощущаете резкого холода. Вот дерево и кажется теплее стекла, хотя и у того и у другого температура одинаковая.

Слайд 7

Слайд 8

В выше приведённом опыте мы рассмотрели явление передачи внутренней энергии от одного тела к другому (от одной его части к другой), в физике этот процесс называется теплопроводностью.

Слайд 9

Опыт №2-Конвекция

Прогреваем сверху подкрашенную воду, налитую в пробирку. На дне пробирки с помощью груза (БОЛТА) прикрепляем кусочек подкрашенного льда. Верхний слой воды закипает, а нижний остается холодным, (лед не тает). Почему? Нагреваем пробирку снизу, а кусочек льда помещаем на поверхность воды. Вода в пробирке закипает. Лед тает. Почему? Возникает проблемная ситуация: почему при подогревании пробирки снизу закипает вся масса воды, а при нагревании сверху- ее верхний слой?

Слайд 10

Слайд 11

Прогреваем сверху воду в пробирке.

Слайд 12

Верхний слой воды закипел, а нижний остался холодным.

Слайд 13

Кусочек льда помещаем на поверхность воды.

Слайд 14

Нагреваемпробирку снизу

Слайд 15

Вода в пробирке закипает. Лед тает.

Слайд 16

Это явление можно объяснить так: любое вещество не в твёрдом агрегатном состоянии, при нагревании расширяется и становится менее плотным => более нагретое вещество подымается наверх, а менее нагретое опускается вниз. Поэтому нагретые слои воды (в 1-ом случае) не опускались вниз, и из-за этого лёд не таял. А во втором случае нагреваемые слои поднимаются наверх, из-за чего лёд собственно тает. Этот и подобные ему процессы, в физике, получили название — КОНВЕКЦИЯ. Данный процесс характеризуется перемещениемРазличают вынужденную и естественную конвекции (их определения исходят из названий).

Слайд 17

Опыт №3-Излучение

Для этого опыта нам потребуется закопченая с одного бока колба, в которуюмы (через пробку) вставляем изогнутую стеклянную трубку, под прямым углом. В эту трубку введём подкрашенную жидкость. Поднесём к колбе кусок металла (шуруп), нагретого до высокой t, при этом столбик жидкости переместится влево (смотрите на видекадрах) => воздух нагрелся и расширился, а быстрое нагревание воздуха в термоскопе можно объяснить лишь передачей ему энергии от нагретого тела. В данном случае передача энергии происходила ранее неизвестным нам путём, который может осуществлятся в полном вакууме-это излучение.

Излучают энергию абсолютно все тела, в независимости от их t. При поглощенииэнергии тела нагреваются по разному, в зависимости от состояния поверхности. Тела с тёмной поверхностью лучше поглощают и излучают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность.

Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

  • Участник: Шароглазова Ксения Сергеевна
  • Руководитель: Печерская Светлана Юрьевна
Цель данной работы: изучение явления теплопроводности, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостями и газами.

Актуальность: В наше время разрабатываются новые материалы. Знания о теплопроводности различных веществ позволяет не только широко использовать их, но и предотвращать их вредное воздействие в быту, технике и природе.

Цель: изучение явления теплопроводности, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостями и газами.

Задачи:

  • изучить теоретический материал по данному вопросу;
  • исследовать теплопроводность твердых тел;
  • исследовать теплопроводность жидкостей;
  • исследовать теплопроводность газов;
  • сделать выводы о полученных результатах.

Гипотеза: все вещества (твердые, жидкие и газообразные) имеют разную теплопроводность.

Оборудование: спиртовка, штатив, деревянная палочка, стеклянная палочка, медная проволока, пробирка с водой.

Элементы УМК к учебнику А.В.Перышкина: учебник «Физика. 8 класс» А.В.Перышкина

Внутренняя энергия, как и любой вид энергии, может быть передана от одних тел к другим. Внутренняя энергия может передаваться и от одной части тела к другой. Так, например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку. Явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте называется теплопроводностью.

Изучим это явление, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом.

Видео: https://cloud.mail.ru/public/JCFY/CFTcCeqhE

. Исследование теплопроводности твердых тел на примере деревянной палочки, стеклянной палочки и медного стержня

Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится.

Вывод: дерево обладает плохой теплопроводностью.

Поднесем к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой же конец останется холодным.

Вывод: стекло имеет плохую теплопроводность.

Если же мы будем нагревать в пламени конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках мы уже не сможем.

Вывод: металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь.

Рассмотрим передачу тепла от одной части твердого тела к другой на следующем опыте. Закрепим один конец толстой медной проволоки в штативе. К проволоке прикрепим воском несколько гвоздиков (рис. 6). При нагревании свободного конца проволоки в пламени спиртовки воск будет таять. Гвоздики начнут постепенно отваливаться. Сначала отпадут те, которые расположены ближе к пламени, затем по очереди все остальные.

Выясним, как происходит передача энергии по проволоке. Скорость колебательного движения частиц металла увеличивается в той части проволоки, которая ближе расположена к пламени. Поскольку частицы постоянно взаимодействуют друг с другом, то увеличивается скорость движения соседних частиц. Начинает повышаться температура следующей части проволоки и т. д. Следует помнить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества от одного конца тела к другому.

Опыт 2. Исследование теплопроводности жидкостей на примере воды

Рассмотрим теперь теплопроводность жидкостей. Возьмем пробирку с водой и станем нагревать ее верхнюю часть. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки за это время она только нагреется (рис. 7). Значит, у жидкостей теплопроводность невелика, за исключением ртути и расплавленных металлов. Это объясняется тем, что в жидкостях молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в твердых телах.

Вывод: теплопроводность жидкостей меньше теплопроводности металлов.


Опыт 3. Исследование теплопроводности газов

Исследуем теплопроводность газов.

Сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени спиртовки донышком вверх (рис. 8). Палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа еще больше, чем у жидкостей и твердых тел.

Вывод : теплопроводность у газов еще меньше, чем у жидкостей. Итак, теплопроводность у различных веществ различна.


Выводы и их обсуждение

Вывод: Проведенные опыты показывают, что теплопроводность у различных веществ различна. Наибольшей теплопроводность обладают металлы, у жидкостей теплопроводность невелика и самая малая теплопроводность у газов.

Используя §4 учебника физики для 8 класса, представим результаты в виде таблицы:

Объяснение явления теплопроводности с молекулярно-кинетической точки зрения: теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В металлах частицы расположены близко, они постоянно взаимодействуют друг с другом. Скорость колебательного движения в нагретой части металла увеличивается и быстро передается соседним частицам. Повышается температура следующей части проволоки. В жидкостях и газах молекулы расположены на больших расстояниях, чем в металлах. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.

Применение теплопроводности

Теплопроводность на кухне

Теплопроводность и ее регулировка важны в процессе приготовления пищи. Часто во время тепловой обработки продукта необходимо поддерживать высокую температуру, поэтому на кухне используют металлы (медь, алюминий…), так их теплопроводность и прочность выше, чем у других материалов. Из металла делают кастрюли, сковородки, противни, и другую посуду. Когда они соприкасаются с источником тепла, это тепло легко передается пище. Иногда бывает необходимо уменьшить теплопроводность — в этом случае используют кастрюли из материалов с более низкой теплопроводностью, или готовят способами, при которых пище передается меньшее количество тепла. Приготовление блюд на водяной бане — один из примеров уменьшения теплопроводности. Для посуды, предназначенной для приготовления пищи, не всегда используют материалы с высокой теплопроводностью. В духовом шкафу, например, часто используют керамическую посуду, теплопроводность которой намного ниже, чем у металлической посуды. Их самое главное преимущество — способность держать температуру. Хороший пример использования материалов с высокой теплопроводностью на кухне — плита. Например, конфорки электроплиты сделаны из металла, чтобы обеспечить хорошую передачу тепла от раскаленной спирали нагревательного элемента к кастрюле или сковородке. Люди используют материалы с низкой теплопроводностью между руками и посудой, чтобы не обжечься. Ручки многих кастрюль сделаны из пластмасс, а противни вынимают из духовки прихватками из ткани или пластмассы с низкой теплопроводностью.

Материалы с невысокой теплопроводностью также используют для поддержания температуры пищи неизменной. Так, например, чтобы утренний кофе или суп, который берут в путешествие или на обед на работу, оставался горячим, его наливают в термос, чашку или банку с хорошей теплоизоляцией. Чаще всего в них пища остается горячей (или холодной) благодаря тому, что между их стенками находится материал, плохо проводящий тепло. Это может быть пенопласт или воздух, который находится в закрытом пространстве между стенками сосуда. Он не дает теплу перейти в окружающую среду, пище — остыть, а рукам — получить ожог. Пенопласт используют также для стаканчиков и контейнеров для пищи навынос. В вакуумном сосуде Дьюара (известном как «термос», по названию торговой марки) между наружной и внутренней стенкой почти нет воздуха — это еще больше уменьшает теплопроводность.

Отопительная система

Задача любой системы отопления является эффективная передача энергии от теплоносителя (горячей воды) в помещение. Для этого используют специальные элементы системы отопления – радиаторы. Радиаторы предназначены для повышения теплопередачи накопившейся в системе тепловой энергии в помещение. Они представляют собой секционную или монолитную конструкцию, внутри которой циркулирует теплоноситель. Основные характеристики радиатора отопления: материал изготовления, тип конструкции, габаритные размеры (кол-во секций), теплоотдача. Чем выше этот показатель, тем меньше тепловых потерь будет при передаче энергии от теплоносителя в помещение. Лучший материал для изготовления радиаторов – это медь. Наиболее часто используют чугунные радиаторы; алюминиевые радиаторы; стальные радиаторы; биметаллические радиаторы.

Теплопроводность для тепла

Мы используем материалы с низкой теплопроводностью для поддержания постоянной температуры тела. Примеры таких материалов — шерсть, пух, и синтетическая шерсть. Кожа животных покрыта мехом, а птиц — пухом с низкой теплопроводностью, и мы заимствуем эти материалы у животных или создаем похожие на них синтетические ткани, и делаем из них одежду и обувь, которые защищают нас от холода. Кроме этого мы делаем одеяла, так как спать под ними удобнее, чем в одежде. Воздух имеет низкую теплопроводность, но проблема с холодным воздухом в том, что обычно он может свободно двигаться в любом направлении. Он вытесняет теплый воздух вокруг нас, и нам становится холодно. Если движение воздуха ограничить, например, заключив его между внешней и внутренней стенками сосуда, то он обеспечивает хорошую термоизоляцию. У снега и льда тоже низкая теплопроводность, поэтому люди, животные и растения используют их для теплоизоляции. В свежем не утрамбованном снеге внутри находится воздух, что еще больше уменьшает его теплопроводность, особенно потому, что теплопроводность воздуха ниже теплопроводности снега. Благодаря этим свойствам, ледяной и снежный покров защищает растения от замерзания. Животные роют ямки и целые пещеры для зимовья в снегу. Путешественники, переходящие через заснеженные районы, иногда роют подобные пещеры, чтобы в них переночевать. С древнейших времен люди строили убежища изо льда, а сейчас создают целые развлекательные центры и гостиницы. В них часто горит огонь, и люди спят в мехах и синтетических спальных мешках.

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности в организме людей и животных необходимо поддерживать определенную температуру в очень узких пределах. У крови и других жидкостей, а также у тканей разная теплопроводность и ее можно регулировать в зависимости от потребностей и окружающей температуры. Так, например, организм может изменить количество крови на участке тела или во всем организме с помощью расширения или сужения сосудов. Наше тело также может сгущать и разжижать кровь. При этом теплопроводность крови, а, следовательно, и части тела, где эта кровь течет, изменяется.

Теплолечение

Современные методы лечения теплом могут быть разделены на три большие группы: 1) контактное приложение нагретых сред; 2) светотепловое облучение и 3) использование теплоты, образующейся в тканях при прохождении высокочастотного электрического тока. Остановимся на использовании нагретых сред. Для теплолечения выбираются среды, позволяющие создать в них значительный запас теплоты. Эта теплота затем должна медленно и постепенно передаваться организму во все время процедуры. Для этого среда должна иметь, возможно, высокую теплоемкость и сравнительно низкие теплопроводность и конвекционную способности. Для теплолечения в основном применяют следующие среды: воздух, воду, торф, лечебные грязи и парафин.

Теплопроводность в бане

Многие любят отдыхать в саунах или банях, но сидеть там на скамейках из материала с высокой теплопроводностью — было бы невозможно. Требуется много времени, чтобы сравнять температуру таких материалов с температурой тела, поэтому вместо них используют материалы с низкой теплопроводностью, например дерево, верхние слои которого намного быстрее принимают температуру тела. Так как в сауне температура поднимается достаточно высоко, люди часто надевают на голову шапочки из шерсти или войлока, чтобы защитить голову от жары. В турецких банях хамамах температура намного ниже, поэтому там для скамеек используют материал с более высокой теплопроводностью — камень.

Тепло ли колючим зверям в иголках?

Шерсть не только спасает зверей от холода, но и служит средством защиты. А чтобы защита была внушительнее и надежнее, волосяной покров порой видоизменяется, превращаясь в своеобразные доспехи. Иглы, например. Но вот сохраняет ли такое облачение присущие шерсти свойства, не зябнут ли ежи и дикобразы в своих колючих шубках?

Ученые Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северова РАН обстоятельно изучили теплопроводные и теплоизоляционные свойства иголок, взятых со спины взрослого самца североамериканского дикобраза из коллекции Зоологического музея МГУ, и убедились, что греют эти самые иголки очень даже неплохо. Чтобы понять внутреннюю структуру игл, на них делали тонкие срезы, на которые напыляли золото для исследования в электронном микроскопе. Кератин — главная составляющая иголок — проводит тепло в 10 раз лучше, чем воздух. И благодаря этому иглы увеличивают теплопроводность «доспехов». Следовательно, возрастают и потери тепла с тела животного. Однако внутренняя пористая структура игл создает дополнительное экранирование теплового излучения, что, скорее всего, и компенсирует увеличение теплопроводности. Так что дикобраз, как и другие колючие звери, вовсе не страдает от холода. Иглистый покров сохраняет ровно столько тепла, сколько нужно теплокровному животному такого размера.

Полипропилен

Пока является лучшей основой для материалов (волокон, нитей, пряжи, полотен, тканей), используемых в производстве нательной спортивной одежды, термобелья и термоносков. Среди всех синтетических материалов, применяемых в этой области, он обладает самой низкой теплопроводностью. Поэтому одежда из полипропилена позволяет наилучшим образом сохранить тепло зимой и прохладу летом.

Какой материал имеет самую высокую теплопроводность?

Материалом с наивысшей теплопроводностью является вовсе не какой-нибудь металл (серебро или медь), как думают многие. Самую высокую теплопроводность имеет материал, который похож на стекло – алмаз. Его теплопроводность почти в 6 раз больше, чем у серебра или меди. Если изготовить чайную ложечку из алмаза, то воспользоваться ею не удастся, так как она будет обжигать пальцы в ту же секунду.

Из чего изготавливают сваи при строительстве зданий в регионах с вечной мерзлотой?

Большие трудности строителям зданий доставляет просадка фундамента особенно в регионах с вечной мерзлотой. Дома часто дают трещины из-за подтаивания грунта под ними. Фундамент передает почве какое-то количество теплоты. Поэтому здания начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту. Из чего же надо делать сваи? Оказывается, сваи, выполненные из прочного твердого материала, внутри должны быть заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному охлаждению грунта.

«Огнеупорный шарик»

Обычный воздушный шарик, надутый воздухом, легко воспламеняется в пламени свечи. Он тут же лопается. Если же к пламени свечи поднести такой же шарик, заполненный водой, он становится «огнеупорным». Теплопроводность воды в 24 раза больше, чем у воздуха. Значит, вода проводит тепло в 24 раза быстрее, чем воздух. Пока вода не испарится внутри шарика – он не лопнет.

При изучении естественных наук в современной школе огромное значение имеет наглядность учебного материала. Наглядность дает возможность быстрее и глубже усваивать изучаемую тему, помогает разобраться в трудных для восприятия вопросах, и повышает интерес к предмету. Цифровые лаборатории являются новым, современным оборудованием для проведения самых различных школьных исследований естественнонаучного направления. С их помощью можно проводить работы, как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования. Применение лабораторий значительно повышает наглядность, как в ходе самой работы, так и при обработке результатов благодаря новым измерительным приборам, входящим в комплект лаборатории физики (датчики силы, расстояния, давления, температуры, тока, напряжения, освещенности, звука, магнитного поля и пр.). Оборудование цифровой лаборатории универсально, может быть включено в разнообразные экспериментальные установки, экономить время учеников и учителя, побуждает учеников к творчеству, давая возможность легко менять параметры измерений. Кроме того, программа для видеоанализа позволяет получать данные из видеофрагментов, что позволяет использовать в качестве примеров и количественно исследовать реальные жизненные ситуации, отснятые на видео самими учащимися и фрагменты учебных и популярных видеофильмов.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com


Подписи к слайдам:

Единственный путь, ведущий к знаниям-это деятельность. Бернард Шоу.

Методическая разработка демонстрационного эксперимента по предмету физика «Количество теплоты и теплоемкость»

Цель данной разработки: показать возможности применения «Цифровой лаборатории» в учебном процессе. Показать возможность измерения удельной теплоемкости вещества

Данную разработку можно использовать при объяснении нового материала, во время проведения лабораторной работы, для проведения занятия во внеурочное время.

Состав цифровой лаборатории Измерительный интерфейс TriLink Цифровые датчики по физике

Техническое обеспечение экран и мультимедийный проектор штативы (2 шт.) пробирки (2 шт.) вода, спирт датчик температуры 0- 100°C (2 шт.) цилиндры металлические (2 шт. ) спиртовки (2 шт.) мензурка калориметр горячая вода

Опыт: Различие теплоемкости воды и спирта Нагрев два цилиндра в кипятке, один цилиндр опускают при помощи ложечки для плавления в пробирку с водой, а второй в пробирку со спиртом при комнатной температуре. После опускания цилиндров в пробирки требуется, придерживая пробирку за верхнюю часть, быстро вставить датчик, укрепить корпус датчика на стальном листе и начать перемешивать жидкость в пробирке за счет вращения пробирки вокруг датчика.

Мы в работе

Использование цифровой лаборатории на уроках физики

Спасибо за внимание!!!

Предварительный просмотр:

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №7 г. ПОРОНАЙСКА

Методическая разработка демонстрационного эксперимента

по предмету физика

«Количество теплоты и теплоемкость»

Для учащихся 8 класса

МБОУ СОШ №7 г. Поронайск

Поронайск

2014

1.Введение

2. Основная часть

3.Заключение

4.Техническое обеспечение

1.Введение

Я преподаю физику в 7-11 классах Поронайской средней школы с 1994 года. Чтобы привить интерес к своему предмету, я считаю, что необходим демонстрационный эксперимент, который является неотъемлемой органической частью физики средней школы.

Демонстрационные опыты формируют накопленные ранее предварительные представления, которые к началу изучения физики не у всех бывают правильными. На протяжении всего курса физики эти опыты пополняют и расширяют кругозор учащихся. Они зарождают правильные начальные представления о новых физических явлениях и процессах, раскрывают закономерности, знакомят с методами исследования, показывают устройство и действие новых приборов и установок. Демонстрационный эксперимент служит источником знаний, развивает умения и навыки учащихся.

Особое значение имеет эксперимент на первых порах обучения, т.е в 7-8 классах, когда учащиеся впервые приступают к изучению физики. Я считаю, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.

2.Основная часть

Цель данной разработки: показать возможности применения «Цифровой лаборатории» в учебном процессе. Рассмотрим использование лаборатории «Архимед» при изучении темы «Тепловые явления» в 8 классе:

Демонстрация. Количество теплоты и теплоемкость

Цель демонстрации показать возможность измерения удельной теплоемкости вещества

В ходе демонстрации вводятся элементы знаний «количество теплоты», «удельная теплоемкость вещества». Для формирования представлений об удельной теплоемкости как о физической величине, которую можно измерить, предполагается провести ряд простых опытов.

Перед проведением серии опытов, посвященных понятию теплоемкости, ученикам рекомендуется рассказать об истории введения понятия «теплоемкость тела» во времена, когда «количество теплоты» воспринималось как количество невидимой и невесомой жидкости «теплорода», а температура – как мера уровня жидкости в теле. «Теплоемкость тела» считалась коэффициентом пропорциональности между температурой и количеством «теплорода», протекающего в теле. Больше емкость сосуда, меньше изменения налитой жидкости в нем, больше теплоемкость тела — меньше изменения уровня температуры в нем.

Однако оказалось, что при одинаковой массе тел из разных веществ, при одинаковом количестве теплоты, полученной от другого тела, их температура меняется по разному. Поэтому было ведено понятие удельная теплоемкость вещества, а «теплоемкость тела» рассчитывалась как произведение массы тела на удельную теплоемкость вещества, из которого оно сделано.

Согласно современным представлениям количество теплоты Q- это изменение внутренней энергии тела в условиях когда тело не совершает работы. Теплоемкость С- коэффициент пропорциональности между количеством теплоты, полученной или отданной телом, и изменением его температуры.

Чтобы оценить теплоемкость некоторого вещества по сравнению с другим(водой), одной и той же массе вещества (вода и спирт) сообщают одинаковое количества энергии и регистрируют изменение температуры, которое было вызвано добавлением этой энергии.

Опыт: Различие теплоемкости воды и спирта

Вывод о том, что теплоемкость воды больше, чем теплоемкость спирта, можно сделать показав, что получение одного и того же количества теплоты нагревается спирт на большее число градусов.

Нагрев два цилиндра в кипятке, один брусок опускают с помощи ложечки для плавления в пробирку с водой, а второй – в пробирку со спиртом при комнатной температуре.

После пускания цилиндров в пробирки требуется, придерживая пробирку за верхнюю часть быстро вставить датчик, укрепить корпус датчика на стальном листе и начать перемешивать жидкость в пробирке за счет вращения пробирки вокруг датчика. На графике наблюдается спад температуры датчика ниже комнатной за счет испарения жидкости на кончике датчика, затем всплеск до максимальной величины, за счет прогрева воды и чувствительного элемента датчика вблизи горячего цилиндра, а затем выход на стационарное значение за счет перемешивания жидкости в пробирке. Как видно Наблюдаемое изменение температуры не дотягивает до требуемого различия, соответствующего разнице теплоемкостей(примерно в 2 раза).

Для приближения к требуемым величинам, рекомендуется проводить эксперимент с цилиндрами, нагреваемыми до температуры не выше 80 0 С, поскольку спирт кипит при 87 0 С. Точное числовое значение начальной температуры цилиндров несущественно, лишь бы оно было примерно одинаковым.

3.Заключение

  • Повышение уровня знаний за счёт активной деятельности учащихся в ходе экспериментальной исследовательской работы
  • Автоматический сбор данных на протяжении всего эксперимента позволяет сэкономить время на записи
  • Результаты эксперимента – наглядны: данные отображаются в виде графика, таблицы, аналогового табло и в цифровом виде
  • Обладают портативностью
  • Удобная обработка результатов позволяют получать данные, недоступные в традиционных учебных экспериментах

4.Техническое обеспечение

экран и мультимедийный проектор

  • штативы (2 шт.)
  • спиртовки (2 шт.)
  • пробирки (2 шт.)
  • вода, спирт
  • датчик температуры 0- 100 °C (2 шт. )

5.Список используемой литературы

  • Перышкин А. В. «Физика — 8»
  • Волков В. А. «Поурочные разработки по физике 8 кл»
  • «Уроки физики с применением информационных технологий» Москва, Глобус, 2009г.
  • Разумовский В. Г. «Уроки физики в современной школе»
  • А.Н. Болгар и др. «Цифровая лаборатория» Методическое руководство по работе с комплектом оборудования и программным обеспечением фирмы 2НАУЧНЫЕ РАЗВЛЕЧЕНИЯ» м.,2011,89с.
  • URL: http://www.int-edu.ru
  • URL: http://mytest.klyaksa.net

Разделы: Физика

Целью работы является обобщение экспериментальных заданий, проведенных учащимися 8 – го класса в домашних условиях при изучении различных видов теплообмена.

Задачи:

  1. Изучить дополнительную литературу по теме «Виды теплообмена».
  2. Провести экспериментальные работы в домашних условиях.
  3. Проанализировать и обобщить результаты экспериментов. Соотнести свои результаты с выводами, предложенными в учебнике.
  4. Привести дополнительные примеры из жизни (не включая материалы из учебного материала).
  5. Разработать рекомендации «Полезные советы» с применением выводов темы «Виды теплообмена».

I. Эксперименты по теплопроводности.

  1. В стеклянный и алюминиевый стаканы одинаковой массы и одинаковой емкости одновременно налейте одинаковое количество горячей воды. Прикосновение рукой к стаканам покажет, что алюминиевый стакан прогревается быстрее, это происходит потому, что теплопроводность алюминия выше, чем теплопроводность стекла.
  2. Налейте чай в алюминиевую и фарфоровую кружки. Когда будем пить чай из алюминиевой кружки, то мы сильнее обожжем губы, чем из фарфоровой, так как, когда мы касаемся губами кружки и охлаждаем тем самым некоторый ее участок, большее количество теплоты от горячего чая передается губам через алюминиевую кружку, так как теплопроводность алюминия выше, чем у фарфора.
  3. На деревянный цилиндр или брусок накалываем ряд кнопок (можно их них изобразить какую-нибудь фигуру). Оборачиваем брусок или цилиндр одним слоем бумаги и помещаем в пламя свечи на непродолжительное время. Происходит неравномерное обугливание бумаги, меньше в тех местах, где бумага касается кнопок, из-за того, что теплопроводность металла выше, чем у дерева.
  4. Комнатный термометр заворачиваем в шубу и проверяем, меняются ли его показания через некоторое время. Это конечно не происходит, продемонстрировав этот эксперимент родителям, объясняем, почему же не греет шуба. (Шуба сама не может греть, так как сама не является источником энергии, она лишь является теплоизолятором, не давая зимой нам мёрзнуть, к тому же между телом человека и шубой находится воздушная прослойка).

Для того, чтобы лучше понять суть явления теплопроводности, нужно объяснить следующие явления:

а) почему металлические предметы кажутся холоднее, чем деревянные, при одной и той же температуре?

Ответ: Дерево имеет плохую теплопроводность, поэтому, когда мы прикасаемся к деревянному предмету, нагревается лишь небольшой участок тела под рукой. Металл же обладает хорошей теплопроводностью, поэтому при контакте с рукой нагревается гораздо больший участок. Это приводит к большему теплоотводу от руки и ее охлаждению.

б) почему ручки кранов и баков с горячей водой делают деревянными или пластмассовыми?

Ответ: дерево и пластмасса обладают плохой теплопроводностью.

в) обыкновенный или пористый кирпич обеспечивает лучшую теплоизоляцию здания?

Ответ: Пористый кирпич в своих порах содержит воздух, который обладает плохой теплопроводностью, поэтому он обеспечивает лучшую теплоизоляцию здания.

г) применяется ли воздух как строительный материал?

Ответ: Да, применяется, ведь пеноматериалы, пористый кирпич, стекловата содержат воздух, имеющий плохую теплопроводность.

е) в зависимости от того, какой объем занимают поры пенопласта, плотность его различна. Зависит ли теплопроводность пенопласта от его плотности?

Ответ: Чем меньше плотность пенопласта, тем больше пор, которые занимает воздух, обладающий плохой теплопроводностью. Следовательно, чем меньше плотность пенопласта, тем меньше его теплопроводность.

ж) зачем вставляют двойные рамы?

з) почему птицы чаще замерзают на лету?

Ответ: В мороз птицы сидят нахохлившись, что создает вокруг их тела воздушную оболочку. При полете воздух у тела птицы все время меняется, отнимая тепло.

II. Эксперименты по конвекции.

  1. Охлаждение кастрюли с горячей жидкостью проводилось двумя способами: 1 — кастрюля ставилась на лед и 2 — лед помещался на кастрюлю.
    Во втором случае охлаждение происходило быстрее. Объясняется это следующим. Когда мы кладем лед на кастрюлю, верхние слои охлаждаются и становятся тяжелее, в результате они опускаются вниз. На их место приходят более нагретые слои жидкости. Таким образом, в результате конвекции происходит охлаждение жидкости. Во втором случае конвекция не будет происходить, т.к. охлаждение будет происходить снизу, и холодные слои подняться вверх не могут, процесс охлаждения будет проходить медленно, перемешивание жидкости не происходит. Таким образом, мы можем предложить родителям охлаждать любые продукты сверху: класть их не на лед, а поверх льда, ведь они охлаждаются не столько льдом, сколько холодным воздухом, который опускается вниз.
  2. Определялась скорость естественного перемешивания воды в двух случаях: 1 — холодную воду наливают в горячую и 2 — горячую воду наливают в холодную. Для этого эксперимента необходим секундомер или часы с секундной стрелкой и термометр. Объемы холодной и горячей воды необходимо взять равными. Термометром контролируется установившаяся температура, а по секундомеру или часам — время. Скорость выравнивания температур будет выше когда будет наливать холодную воду в горячую, так как горячая вода будет подниматься вверх, а холодная — опускаться вниз. Таким образом, перемешивание будет происходить быстро и равномерно. Значит и температура выровняется быстрее.
  3. Зажженная свеча накрывается стеклянной цилиндрической трубкой, при этом пламя уменьшается и может погаснуть, т. к. горение происходит при наличии кислорода, а в данном опыте конвекционные явления происходить не могут, притока воздуха нет. Если трубку приподнять, то свеча загорит ярче. Если же трубку не поднимать, а опустить в нее бумажную перегородку, не доходящую до пламени, то оно увеличится. В этом случае вдоль бумаги будет опускаться холодный воздух, вытесняя нагретый, в котором кислорода мало, тем самым, увеличивая приток кислорода к пламени.
  4. В стихотворении А.С.Пушкина «Кавказ» есть такие строки: «Орел, с отдаленной поднявшись вершины, парит неподвижно со мной наравне». Явление, что крупные птицы могут парить в воздухе, держась на одной высоте, не взмахивая крыльями, объясняется тем, что нагретый у земли воздух поднимается на значительную высоту, эти теплые потоки и удерживают птицу с распростертыми крыльями в воздухе.

Кроме этих экспериментальных заданий были получены ответы на вопросы:

а) почему дует от плотно закрытого окна в холодное время?

Ответ: Стекло имеет более низкую температуру, чем температура в комнате. Воздух, находящийся вблизи стекла охлаждается и опускается вниз, как более плотный, затем нагревается у батареи и вновь перемещается по комнате. Это перемещение воздуха и ощущается вблизи окна.

б) где лучше предусмотреть расположение форточки?

Ответ: форточку лучше располагать в верхней части окна. Теплый воздух более легкий, он располагается в верхней части комнаты, ему на смену будет приходить более холодный воздух с улицы. При таком расположении форточки будет осуществляться более быстрое проветривание комнаты.

в) когда тяга в трубе лучше — зимой или летом?

Ответ: тяга будет лучше зимой, когда разница между температурой воздуха, нагретого в трубе и наружного — будет больше, тогда перепад давления вверху и внизу трубы будет существенней.

г) какую роль играет конвекция при нагревании воды в чайнике?

Ответ: нагретые слои воды, как более легкие, поднимаются вверх, уступая место холодным. Таким образом, за счет перемещения конвекционных потоков происходит нагрев всей воды в чайнике.

д) почему выше ламп накаливания чернеет абажур или потолок?

Ответ: От ламп накаливания поднимаются конвекционные потоки воздуха, увлекающие за собой частички пыли, которые затем оседают на абажуре или потолке.

е) почему листья осины колеблются даже в безветренную погоду?

Ответ: по сравнению с другими деревьями, у листьев осины длинные и тонкие черенки. Над землей имеются вертикальные конвекционные потоки даже в безветренную погоду. Благодаря своему строению, листья осины чувствительны к любым, даже незначительным колебаниям воздуха.

ж) можно ли с помощью вентилятора сохранить мороженое?

Ответ: Нет, нельзя, т. к. поток воздуха, идущий от вентилятора будет все время уносить холодный воздух, образующийся вокруг мороженого, тем самым, ускоряя процесс обмена воздуха, и мороженое будет таять быстрее.

з) какие природные явления происходят за счет конвекции?

Ответ: ветры, дующие в земной атмосфере; существование теплых и холодных морских течений, процессы горообразования.

III. Эксперименты по излучению.

  1. Берем стакан, имеющий грани. Грани стакана изнутри заклеиваем полосками белой и черной бумаги. В стакане устанавливаем свечку так, чтобы она стояла в центре стакана (отцентрировать можно с помощью кружков картона с отверстием в центре). К каждой полоске бумаги приклеиваем пластилином шляпки кнопок. Фитиль свечки должен немного не доходить до края стакана. После того, как свечка будет зажжена наблюдаем, что с черных полосок начнут отлетать кнопки. Опыт иллюстрирует, что белый цвет отражает падающие на него лучи, а черный их поглощает, поэтому черные грани и нагрелись быстрее и кнопки от них отклеились в первую очередь.

Для понимания этого явления были получены ответы на следующие вопросы:

а) почему снег в городе тает быстрее, чем за городом?

Ответ: снег в городе более грязный, поэтому он лучше поглощает энергию и тает

б) в каком из двух сосудов закипит быстрее вода в светлом или закопченном?

Ответ: В закопченном, т. к. эта поверхность будет лучше поглощать энергию.

в) почему колбу термоса делают зеркальной?

Ответ: чтобы исключить нагрев лучистой энергией.

IV. Полезные советы.

  1. Охлаждение продуктов происходит быстрее, если источник холода разместить вверху, а не внизу.
  2. Для быстрейшего охлаждения кофе или чая нужно наливать холодное молоко в горячий напиток.
  3. Оконные рамы нужно закрыть более плотно как изнутри, так и снаружи. Тогда потери тепла будут меньше.
  4. В сильный мороз под шубу лучше одеть не один толстый свитер, а «многослойную» одежду.
  5. Если нужно быстро растопить снег или лед, его необходимо посыпать темным порошком или золой.
  6. В жаркое время года лучше носить светлую одежду.
  7. Безопаснее использовать фарфоровые кружки, чем алюминиевые.

Заключение.

Явления, с которыми мы постоянно сталкиваемся в быту, изучались не только на уроке, но и дома, где учащиеся могли продемонстрировать их родителям. Эти эксперименты, вопросы помогли лучше усвоить тему «Виды теплопередачи». Анализ результатов позволил предложить «Полезные советы» Необходимо отметить, что все экспериментальные работы необходимо проводить очень аккуратно, с соблюдением техники безопасности.

Литература.

  1. А.А.Перышкин. Физика. учебник для 8 класса. Дрофа, М. 2004
  2. Кл. Э. Суорц. Необыкновенная физика обыкновенных явлений. Наука, М. 1986
  3. А.В. Аганов, Р.К. Сафиуллин, А.И. Скворцов, Д.А. Таюрский. Физика вокруг нас. «Дом педагогики», М. 1998
  4. Физика. Самостоятельные и контрольные работы по физике для 8 класса. «Илекса», М. 2006
  5. Ю.Г.Павленко. Начала физики. «Экзамен», М. 2005

Явление теплопроводности. Методические материалы

Цифровой ресурс может использоваться для обучения в рамках программы основной и средней школы (базового уровня).

Компьютерная модель представляет собой иллюстрацию явления теплопроводности на примере опыта по нагреву палочки из стекла, дерева и металла.

Краткая теория

Изменение внутренней энергии тела без совершения работы называется теплопередачей. Теплопередача всегда происходит в направлении от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. Существует три вида теплопередачи:

  • Теплопроводность – перенос энергии от одного тела к другому (одной части тела к другой). При этом вещество не перемещается, переносится только энергия. Теплопроводность зависит от рода вещества. Скорость передачи энергии пропорциональна разности температур.
  • Конвекция – перенос энергии потоками жидкости или газа.
  • Третий способ передачи энергии – излучение. Он возможен и в вакууме. Энергию излучают все нагретые тела (в виде электромагнитных волн). Чем выше температура, тем сильнее тепловое излучение.

Работа с моделью

Демонстрация состоит из трех экранов, на которых последовательно показан нагрев деревянной, стеклянной и металлической палочек. Модель может быть использована в режиме ручного переключения кадров и в режиме автоматической демонстрации (). Пользователь может приостановить или возобновить демонстрацию процесса с помощью кнопки .

Рекомендации по применению модели

Данная модель может быть применена в качестве иллюстрации на уроках изучения нового материала в 8 классе по теме «Теплопроводность». На примере этой модели можно рассмотреть с учащимися процесс передачи энергии от более нагретой части тела к менее нагретой, зависимость теплопроводности тел от вещества.

Пример планирования урока с использованием модели

Тема «Теплопроводность»

Цель урока: рассмотреть такой вид теплопередачи, как теплопроводность; установить зависимость теплопроводности разных тел от вещества, агрегатного состояния, дать этому объяснение с точки зрения строения вещества; обсудить применение разной теплопроводности тел в быту и технике.

№ п/п Этапы урока Время, мин Приемы и методы
1 Организационный момент 2
2 Проверка домашнего задания по теме «Способы изменения внутренней энергии» 5 Тест
3 Объяснение нового материала с использованием компьютерных моделей «Передача теплоты от одних частей тела к другим», «Явление теплопроводности» 20 Объяснение нового материала с применением компьютерных моделей «Передача теплоты от одних частей тела к другим», «Явление теплопроводности»
4 Решение качественных задач 10 Фронтальная работа
5 Объяснение домашнего задания 3

Таблица 1.  

Примеры вопросов и заданий

Сковорода стоит на горячей плите. Каким способом происходит в основном теплопередача от нижней стороны сковороды к верхней ее стороне?

Теплопроводность цветных металлов, теплоемкость и плотность сплавов: таблицы при различных температурах

Теплопроводность цветных металлов и технических сплавов

В таблице представлены значения теплопроводности металлов (цветных), а также химический состав металлов и технических сплавов в интервале температуры от 0 до 600°С.
Цветные металлы и сплавы: никель Ni, монель, нихром; сплавы никеля (по ГОСТ 492-58): мельхиор НМ81, НМ70, константан НММц 58,5-1,54, копель НМ 56,5, монель НМЖМц и К-монель, алюмель, хромель, манганин НММц 85-12, инвар; магниевые сплавы (по ГОСТ 2856-68), электрон, платинородий; мягкие припои (по ГОСТ 1499-70): олово чистое, свинец, ПОС-90, ПОС-40, ПОС-30, сплав Розе, сплав Вуда.

По данным таблицы видно, что высокую теплопроводность (при комнатной температуре) имеют магниевые сплавы и никель. Низкая же теплопроводность свойственна нихрому, инвару и сплаву Вуда.

Что такое теплопроводность

Данный термин означает способность различных материалов к обмену энергией, которая в этом случае представлена теплом. При этом передача энергии проходит от более нагретой части к холодной и происходит за счет:

  1. Молекул.
  2. Атомов.
  3. Электронов и других частиц структуры металла.

Теплопроводность нержавеющей стали будет существенно отличаться от аналогичного показателя другого металла — например, коэффициент теплопроводности меди будет иным, нежели у стали.

Для обозначения этого показателя используется специальная величина, именуемая коэффициентом теплопроводности. Она характеризуется количеством теплоты, которое может пройти через материал за определенную единицу времени.

Показатели для стали

Теплопроводность может существенно отличаться в зависимости от химического состава металла. Коэффициент данной величины у стали и меди будет разным. Кроме этого, при повышении или уменьшении концентрации углерода изменяется и рассматриваемый показатель.

Существуют и другие особенности теплопроводности:

  1. Для стали, которая не имеет примесей, значение составляет 70 Вт/(м* К).
  2. У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
  3. Само термическое воздействие также может оказывать воздействие на структуру металла. Как правило, после нагрева структура меняет значение проводимости, что связано с изменением кристаллической решетки.

Коэффициент теплопроводности алюминия значительно выше, что связано с более низкой плотностью этого материала. Теплопроводность латуни также отличается от соответствующего показателя стали.

Коэффициенты теплопроводности алюминиевых, медных и никелевых сплавов

Теплопроводность металлов, алюминиевых, медных и никелевых сплавов в таблице дана в интервале температуры от 0 до 600°С в размерности Вт/(м·град). Металлы и сплавы: алюминий, алюминиевые сплавы, дюралюминий, латунь, медь, монель, нейзильбер, нихром, нихром железистый, сталь мягкая. Алюминиевые сплавы имеют большую теплопроводность, чем латунь и сплавы никеля.

Значение в быту и производстве

Почему важно учитывать коэффициент теплопроводности? Подобное значение указывается в различных таблицах для каждого металла и учитывается в нижеприведенных случаях:

  1. При изготовлении различных теплообменников. Тепло является одним из важных носителей энергии. Его используют для обеспечения комфортных условий проживания в жилых и иных помещениях. При создании отопительных радиаторов и бойлеров важно обеспечить быструю и полную передачу тепла от теплоносителя к конечному потребителю.
  2. При изготовлении отводящих элементов. Часто можно встретить ситуацию, когда нужно провести не подачу тепла, а отвод. Примером назовем случай отвода тепла от режущей кромки инструмента или зубьев шестерни. Для того чтобы металл не терял свои основные эксплуатационные качества, обеспечивается быстрый отвод тепловой энергии.
  3. При создании изоляционных прослоек. В некоторых случаях материал не должен проводить передачу тепловой энергии. Для подобных условий эксплуатации выбирается металл, который обладает низким коэффициентом проводимости тепла.

Определяется рассматриваемый показатель при проведении испытаний в различных условиях. Как ранее было отмечено, коэффициент проводимости тепла может зависеть от температуры эксплуатации. Поэтому в таблицах указывается несколько его значений.

Коэффициенты теплопроводности сплавов

В таблице даны значения теплопроводности сплавов в интервале температуры от 20 до 200ºС. Сплавы: алюминиевая бронза, бронза, бронза фосфористая, инвар, константан, манганин, магниевые сплавы, медные сплавы, сплав Розе, сплав Вуда, никелевые сплавы, никелевое серебро, платиноиридий, сплав электрон, платинородий.

Удельная теплоемкость цветных сплавов

В таблице приведены величины удельной (массовой) теплоемкости двухкомпонентных и многокомпонентных цветных сплавов, не содержащих железа, при температуре от 123 до 1000К. Теплоемкость указана в размерности кДж/(кг·град). Дана теплоемкость следующих сплавов: сплавы, содержащие алюминий, медь, магний, ванадий, цинк, висмут, золото, свинец, олово, кадмий, никель, иридий, платина, калий, натрий, марганец, титан, сплав висмут — свинец — олово, сплав висмут-свинец, висмут — свинец — кадмий, алюмель, сплав липовица, нихром, сплав розе.

Также существует отдельная таблица, где представлена удельная теплоемкость металлов при различных температурах.

Удельная теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов

Удельная (массовая) теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов приведена в таблице при температуре от 0 до 1300ºС. Размерность теплоемкости кал/(г·град). Теплоемкость специальных сплавов: алюмель, белл-металл, сплав Вуда, инвар, липовица сплав, манганин, монель, сплав Розе, фосфористая бронза, хромель, сплав Na-K, сплав Pb — Bi, Pb — Bi — Sn, Zn — Sn — Ni — Fe — Mn.

Плотность сплавов

Представлена таблица значений плотности сплавов при комнатной температуре. Приведены следующие сплавы: бронза, оловянистая, фосфористая, дюралюминий, инвар, константан, латунь, магналиум, манганин, монель — металл, платино — иридиевый сплав, сплав Вуда, сталь катаная, литая.

ПРИМЕЧАНИЕ: Будьте внимательны! Плотность сплавов в таблице указана в степени 10-3. Не забудьте умножить на 1000! Например, плотность катанной стали изменяется в пределах от 7850 до 8000 кг/м3.

Источники:

  1. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи.
  2. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
  3. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.
  4. Шелудяк Ю. Е., Кашпоров Л. Я. и др. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. М.: 1992. — 184 с.
  5. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.

Причины погрешностей в расчетах по показателям теплопроводности

Теплоотдача отопительной батареи – важный критерий мощности или энергии тепла, получаемого за определенное количество времени. Этот показатель измеряется в Вт/м*К или кал/час (есть разночтения в техническом описании к моделям). Для перевода величин пользуются соотношением

1,0 Вт/м*К= 859,8452279 кал/ч.

Биметалл (с медью) и алюминий лидируют по показателям тепловой отдачи. Однако при сравнении нередко возникают разночтения, даже когда верно выполнены все расчеты.

Теплоотдача радиаторов отопления с учетом типа металла представлена в таблице 2.

Таблица 2

МеталлТеплопроводность Вт/(м*К)
Алюминий237
Биметалл185-212
Сталь (разной марки)58-65
Чугун52-60

Сложнее всего не ошибиться в показателях теплоотдачи алюминиевого радиатора и моделей из биметалла. Эти погрешности легко объяснить другими показателями:

  1. Теплоотдача зависит от конструктивной классификации модели (панельные, трубчатые и секционные), которые также отличаются межосевым расстоянием и степенью проходимости 1 кубометра теплоносителя за одинаковое время.
  2. Батареи выпускаются не из обычного алюминия, а из силумина (сплав с добавлением кремния).
  3. Степень контакта двух материалов в биметаллических конструкциях.
  4. Биметаллические модели бывают двух типов – медь + алюминий или стальная оцинковка + силумин.

Обратите внимание! Полная теплоотдача просчитывается на полном разогреве батареи.

Некоторые модели обладают определенной инертностью при прогревании, которая наблюдается в начале отопительного сезона. Поэтому нельзя сопоставлять теплоотдачу чугунных и биметаллических радиаторов, проверяя нагрев прикосновением руки, пока они по-настоящему не «разгонятся».

Современные радиаторы прогреваются быстрее

Первых несколько часов уходит на прогревание всей системы и каждого радиатора в отдельности. Это время у каждой модели разное, многое зависит от засоренности отопительного контура. От советских чугунных «гармошек» не следует ожидать высокой тепловой отдачи. Они катастрофически засорены ржавчиной из труб, кальциевым и органическим осадком.

Теплопередача посредством теплопроводности

Силы, определяющие теплопроводность, и способы ее применения

Теплопередача является одной из основных физических сил, управляющих всеми реакциями на этой планете. Теплопередача, управляемая законами термодинамики, позволяет использовать энергию и применять ее для питания бесчисленных повседневных систем. Механизм теплообмена объясняется первым законом термодинамики. Этот закон гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, а только передана между системами.Неизбежно, когда энергия передается между двумя системами, часть энергии теряется в окружающей среде. Эта потеря энергии происходит в виде тепла и может также упоминаться как тепловая энергия. Тепловая энергия, содержащаяся в системе, отвечает за температуру окружающей среды.

Методы теплопередачи

Существует три метода, облегчающих передачу тепла. Эти методы известны как проводимость, конвекция и излучение.

Излучение переносит тепло с помощью электромагнитных волн и не связано с каким-либо взаимодействием между веществами.Тепло, которое исходит от солнца, является примером излучения.

Конвекция происходит в жидкостях и газах и описывает перемещение тепла из одного места в другое, чему способствует движение жидкостей. При нагревании жидкости расширяются и становятся менее плотными. Горячая жидкость поднимается и вытесняет находящуюся над ней холодную жидкость, толкая ее вниз к источнику тепла. Эта холодная жидкость будет нагреваться и подниматься вверх, создавая постоянный поток жидкости из области с высокой температурой в область с низкой температурой. Конвекция объясняет, как плинтусные радиаторы могут обогреть всю комнату.Горячий воздух, вырабатываемый радиаторами, быстро поднимается вверх, толкая холодный воздух вниз к нагревателю на полу, создавая постоянный поток воздуха.

Теплопередача посредством теплопроводности включает передачу тепла между двумя материалами в результате поверхностного контакта. Между материалами не происходит обмена веществом, только энергией. Этот тип теплопередачи происходит в твердых материалах и вызывается колебаниями частиц. Под воздействием потока энергии частицы в твердом теле начинают покачиваться, вращаться и вибрировать, создавая кинетическую энергию.Типичным примером проводимости является процесс нагревания сковороды на плите. Тепло от горелки передается непосредственно на поверхность сковороды. Температура является мерой количества кинетической энергии, перерабатываемой частицами в образце вещества. Чем больше кинетическая энергия материала, тем выше будет его внутренняя температура.

Рисунок 1: Схема механизмов теплопередачи

Теплообмен в металлах

Вещество с высокой кинетической энергией также будет иметь высокую теплопроводность.Теплопроводность описывает, насколько эффективно материал может пропускать через себя тепло. Он определяется скоростью потока энергии на единицу площади по сравнению с градиентом температуры. Большинство значений электропроводности выражаются в ваттах на метр на градус Кельвина Вт/м•К.

Теплопроводность объясняет, почему ходьба босиком по холодному плиточному полу кажется намного прохладнее, чем ходьба по ковру, хотя оба они имеют комнатную температуру. Плитка и камни имеют более высокую теплопроводность, чем ковер и ткани, поэтому они могут отводить тепло от ног с гораздо большей скоростью, благодаря чему плитка кажется прохладной на ощупь.

Металлы являются примером материала с высокой теплопроводностью, который может быстро передавать тепло. Внутренняя структура молекулы металла содержит свободные электроны, которые могут свободно перемещаться в объеме материала. Эти свободные электроны быстро сталкиваются с другими частицами, заставляя внутреннюю структуру металла вибрировать быстрее и быстрее нагреваться. Эти быстрые вибрации способствуют потоку энергии и тепла по всему металлу.

Такие металлы, как медь, алюминий и серебро, часто используются для изготовления тепловых приборов и инструментов. Медные трубы — это провода, которые чрезвычайно популярны для использования в доме для быстрой передачи энергии и тепла из одной области в другую. Алюминий имеет чрезвычайно схожие тепловые свойства с медью и часто используется в качестве экономичной замены для выполнения тех же функций. Серебро является одним из наиболее широко используемых металлов для тепловых применений. Более 35% всего серебра, производимого в США, используется в электронике или электротехнике. Спрос на серебро продолжает расти, поскольку оно становится важнейшим компонентом в производстве солнечных батарей.Другие материалы с высокой теплопроводностью, такие как алмазы, также имеют множество практических применений. Алмазный порошок часто используется в электронике для отвода тепла от чувствительных участков и защиты их от перегрева.

Рисунок 2: Стандартные солнечные панели, которые часто изготавливаются из серебра

 

Теплопередача в неметаллах

Неметаллические материалы полагаются на фононы для передачи тепла по градиенту от холодной области к теплой. Пластмассы, пенопласт и дерево — все это примеры материалов с низкими значениями теплопроводности.Эти материалы известны как изоляторы и могут ограничивать поток тепла. Изоляторы имеют множество чрезвычайно полезных применений, которые могут защитить энергию от потери в окружающую среду. Пена является чрезвычайно полезным изоляционным материалом для дома и строительства. Более 50% всей бытовой энергии используется для обогрева или охлаждения дома. Использование материала с высокой теплопроводностью для изоляции дома может существенно снизить количество энергии, необходимой для обогрева или охлаждения здания. Цены на энергоносители во всем мире постоянно растут, что делает идеальным сохранение как можно большего количества электроэнергии и тепла для снижения счетов за электроэнергию.

Заключение

Теплопроводность является чрезвычайно важным свойством материала, которое позволяет тысячам производственных систем функционировать должным образом и эффективно. В каждой экосистеме постоянно происходит обмен теплом в виде потерянной энергии. Использование тепловой энергии для промышленных и практических процессов привело к созданию превосходных энергосберегающих технологий, которые используются ежедневно. Теплопроводность, излучение и конвекция — это разные способы прохождения тепла через систему.Структура, плотность и состав материала являются факторами, которые могут влиять на теплопроводность образца. Материалы с высокими или низкими значениями теплопроводности используются для различных повседневных применений. Хотя это сильно недооценено, жизнь не была бы такой же без теплопередачи и теплообмена.

Ссылки
Шинде, С., и Гоэла, Дж. (2006). Материалы с высокой теплопроводностью. Нью-Йорк: Спрингер. doi:10.1007/b106785]
Учебное пособие по физике. (н.д.). Получено с https://www.physicsclassroom.com/class/thermalP/Lesson-1/Methods-of-Heat-Transfer
Что такое тепловая энергия? (н.д.). Получено с https://www.khanacademy.org/science/physics/work-and-energy/work-and-energy-tutorial/a/what-is-thermal-energy

.

Избранное изображение: https://unsplash.com

Автор: Каллиста Уилсон | Младший технический писатель | Thermtest

Кондуктивный теплообмен – обзор

5.1.1 Кондуктивный теплообмен

Кондуктивный теплообмен – это передача тепла посредством молекулярного возбуждения внутри материала без объемного движения материала.Кондуктивная теплопередача в основном происходит в твердых телах или стационарных средах, таких как покоящиеся жидкости. Например, перенос тепла в твердых телах происходит за счет сочетания колебаний решетки молекул и переноса энергии свободными электронами, а в газах и жидкостях — за счет столкновений и диффузии молекул.

Чтобы исследовать кондуктивную теплопередачу, давайте, например, посмотрим на стационарную скорость теплопередачи Q· ( Вт ) через толщину слоя твердого электролита Δx, которая является функцией температуры горячей жидкости, T H и температура холодной жидкости T C , геометрия и свойства задаются как

(5. 1)Q·=f(TH,TC,геометрияисвойства)

, где температура горячей жидкости T H и холодной жидкости T C выражена в абсолютных градусах Кельвина. Также можно выразить скорость теплопередачи на основе разницы температур горячей и холодной жидкости, T H T C , как

(5.2)Q·=f[(TH–TC) ,geometryandproperty]

Закон теплопроводности Фурье связывает теплопередачу с механическими, тепловыми и геометрическими свойствами среды.Фурье показал, что скорость теплопередачи пропорциональна разности температур поперек твердого слоя и площади теплообмена и обратно пропорциональна толщине твердого слоя. То есть

(5.3)Теплопередача∝(Площадь)(Разница температур)Толщина=(A)(ΔT)Δx

Площадь поперечного сечения, A , выражена в квадратных метрах, а толщина плиты, Δ x , в метрах. Коэффициент пропорциональности в уравнении. (5.3) заменяется транспортным свойством ( k ), называемым теплопроводностью (Вт/мК), которое является скалярным свойством. Следовательно, уравнение (5.3) принимает вид:

(5.4)Q·=kATH−TCΔx=−kATC−THΔx=−kAΔTΔx

Теплопроводность – это мера способности материала проводить тепло. Теплопроводность — это свойство, которое хорошо описано в таблицах для большого количества материалов, и его можно найти в различных справочниках по теплопередаче или термодинамике.

В пределе уравнение скорости теплообмена, Eq. (5.4), для любой разницы температур Δ T по длине плиты Δ x , поскольку оба приближаются к

(5.5)Q·cond,n=-kAdTdx

dTdx(Km) – градиент температуры, как показано на рис. 5.2. Знак минус, появляющийся в приведенном выше уравнении, связан с теплопередачей, а направления градиента температуры противоположны.

Рисунок 5.2. Механизм теплопроводности.

Переставляя уравнение. (5.5) и сравнивая с протеканием электрического тока, тепловое сопротивление проводимости в декартовой координате, R cond , имеет вид: cond — мера сопротивления стены тепловому потоку. Очевидно, что тепловое сопротивление R cond увеличивается с увеличением толщины и уменьшением площади поверхности и теплопроводности. Тепловое сопротивление проводимости для цилиндрической и сферической координат определяется из уравнения одномерной энергии в относительной координате и составляет соответственно [1]:

(5.7)Rcond=ln(ro/rin)2πk

(5.8) Rcond=1rin−1ro4πk

, где r o и r в — внешний и внутренний диаметры цилиндра, а также сферы.

Общее стационарное одномерное уравнение кондуктивной теплопередачи без генерации записывается как

(5.9)1RNddR(RNkdTdR)=0

Общее нестационарное одномерное уравнение кондуктивной теплопередачи с исходным членом записывается как

( 5.10)1RNddR(RNkdTdR)+q‴=ρCp∂T∂t

, где R и N в обоих уравнениях. (5.9) и (5.10) равны х и 0 для плиты, r и 1 для цилиндра и r и 2 для сферы соответственно. q «» (Вт/м 3 ) — тепловыделение, ρ (кг/м 3 ) — плотность, C p (кДж/кг·К) — тепловыделение грузоподъемность, т и (с) время. Для постоянных теплофизических свойств Ур. (5.10) принимает вид

(5.11)1RNddR(RNkdTdR)+q‴=ρCp∂T∂t

, где α=kρCp(м2с) – температуропроводность.

Скорость теплопроводности для изотропной среды является векторной величиной. Общие трехмерные уравнения теплопроводности с постоянными свойствами для изотропной среды в прямоугольной ( x , y , z ), цилиндрической ( r , φ , r z ) и сферической ( 9 , φ , θ ) координаты соответственно следующие:

(5.12)∂2T∂x2+∂2T∂y2+∂2T∂z2+q‴k=1α∂T∂t

(5.13)1r∂∂r(r∂T∂r)+1r2∂∂ϕ(r∂T∂ ϕ)+∂2T∂z2+q‴k=1α∂T∂t

(5.14)1r∂∂r(r2∂T∂r)+1r2sin2θ∂2T∂ϕ2+1r2sin2θ∂∂θ(sinθ∂T∂θ )+q‴k=1α∂T∂t

Скорость потока теплоты проводимости для анизотропной среды, q·→(Wm2), также является векторной величиной и в декартовой системе координат имеет вид

(5. 15)q ·→cond=−(kxx∂T∂x+kxy∂T∂y+kxz∂T∂z)iˆ−(kyx∂T∂x+kyy∂T∂y+kyz∂T∂z)jˆ−(kzx∂ T∂x+kzy∂T∂y+kzz∂T∂z)kˆ

Поскольку физические свойства всех материалов, используемых в разных слоях ТОТЭ, не меняются в зависимости от направления [2], теплопроводность этих материалов также скалярна количество и, следовательно, уравнение.(5.15) переписывается в виде as

(5.17)∇T=∂T∂xiˆ+∂T∂yjˆ+∂T∂zkˆ

Три механизма теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение

‘) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).родительский узел ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(«.цена-варианта-покупки») подписка. classList.remove(«расширенный») var form = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = подписка.querySelector(«.Информация о цене») var PurchaseOption = переключатель.родительский элемент если (переключить && форма && priceInfo) { toggle.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный toggle.setAttribute(«aria-expanded», !expanded) форма.скрытый = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(«расширенный») } еще { покупкаOption. classList.remove(«расширенный») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция initKeyControls() { документ.addEventListener(«keydown», функция (событие) { if (document.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { событие.preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var buyboxWidth = buybox.смещениеШирина ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)). forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») var form = option.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключать.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window. buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

открытых учебников | Сиявула

Математика

Наука

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 7А

        • Класс 7Б

        • Класс 7 (объединенные А и В)

      • Африкаанс

        • Граад 7А

        • Граад 7Б

        • Graad 7 (A en B saam)

    • Пособия для учителя

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 8А

        • Класс 8Б

        • Класс 8 (объединенные А и В)

      • Африкаанс

        • Граад 8А

        • Граад 8Б

        • Graad 8 (A en B saam)

    • Пособия для учителя

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 9А

        • Класс 9Б

        • Класс 9 (объединенные А и В)

      • Африкаанс

        • Граад 9А

        • Граад 9Б

        • Graad 9 (A en B saam)

    • Пособия для учителей

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 4А

        • Класс 4Б

        • Класс 4 (объединенные А и В)

      • Африкаанс

        • Граад 4А

        • Граад 4Б

        • Graad 4 (A en B saam)

    • Пособия для учителя

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 5А

        • Класс 5Б

        • Класс 5 (объединенные А и В)

      • Африкаанс

        • Граад 5А

        • Граад 5Б

        • Graad 5 (A en B saam)

    • Пособия для учителя

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 6А

        • Класс 6Б

        • Класс 6 (объединенные А и В)

      • Африкаанс

        • Граад 6А

        • Граад 6Б

        • Graad 6 (A en B saam)

    • Пособия для учителя

Лицензирование нашей книги

Эти книги не только бесплатны, но и имеют открытую лицензию! Один и тот же контент, но разные версии (фирменные или нет) имеют разные лицензии, как объяснено:

CC-BY-ND (фирменные версии)

Вам разрешается и поощряется свободное копирование этих версий. Вы можете копировать, распечатывать и распространять их столько раз, сколько захотите. Вы можете загрузить их на свой мобильный телефон, iPad, ПК или флешку. Вы можете записать их на компакт-диск, отправить по электронной почте или загрузить на свой веб-сайт. Единственное ограничение заключается в том, что вы не можете каким-либо образом адаптировать или изменять эти версии учебников, их содержание или обложки, поскольку они содержат соответствующие бренды Siyavula, логотипы спонсоров и одобрены Департаментом базового образования. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Непортированный.

Узнайте здесь больше о спонсорстве и партнерстве с другими, которые сделали возможным выпуск каждого из открытых учебников.

CC-BY (версии без торговой марки)

Эти небрендированные версии одного и того же контента доступны для совместного использования, адаптации, преобразования, изменения или дальнейшего развития любым способом, при единственном требовании — отдать должное Сиявуле. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

Теплообмен

Какое количество теплоты необходимо для воспламенения лесного топлива? Растительный материал, такой как лесное топливо, воспламеняется при относительно низкой температуре. температуры при условии, что количество влаги в топливе низкое и на воздухе, чтобы было достаточно кислорода.Фактическая потребность в тепле для воспламенения мертвого лесного топлива варьируется от от 500 до 750 F. Многие распространенные источники воспламенения обеспечат достаточно тепла, включая горящую спичку и даже тлеющая сигарета при контакте с сухим топливом.

ТЕМПЕРАТУРА ВОЗГОРАНИЯ ДЛЯ СУХОГО ЛЕСНОГО ТОПЛИВА = 500–750 F.

Нам известно множество методов нагрева лесного топлива для запуска двигателя. процесс горения; а как процесс продолжается? Огонь распространяется за счет передачи тепловой энергии тремя путями: Излучение, конвекция и Проводка.

Радиация

Излучение относится к излучению энергии в виде лучей или волн. Тепло перемещается в пространстве в виде энергетических волн. Это тип тепла, который ощущаешь, сидя перед камином или вокруг костра. Он путешествует в прямые со скоростью света. Этот является причиной того, что при обращении к огню нагревается только передняя часть. Зад не утеплен, пока человек не обернется. Земля нагревается солнцем за счет излучения. Солнечные ожоги — это жизненный факт, когда люди подвергаются воздействию солнца очень длинная.Большая часть предварительного нагрева топлива перед пожаром осуществляется излучение тепла от огня. В виде фронт пожара приближается, количество получаемого лучистого тепла увеличивается.

Конвекция

Конвекция – это передача тепла физическим движением горячих масс. воздуха. Как воздух нагреваясь, он расширяется (как и все предметы). Расширяясь, он становится легче окружающего воздуха и поднимается вверх. (Вот почему воздух у потолка отапливаемой комнаты теплее, чем что возле пола.) Кулер воздух поступает с боков. это греется в свою очередь и тоже поднимается. Скоро над огнем образуется конвекционный столб, который виден по дыму, поднимается в нем. Этот струя более холодного воздуха сбоку помогает поставлять дополнительный кислород для процесс горения продолжаться.

Проводимость

Теплопроводность — это передача тепла внутри самого материала. Большинство металлов являются хорошими проводниками тепла. Древесина — очень плохой проводник, поэтому она очень медленно передает тепло. Это можно проиллюстрировать тем фактом, что деревянная ручка на горячей жаровне сковорода остается достаточно прохладной, чтобы ее можно было держать голыми руками. Проводимость не является важным фактором распространения лесных пожаров.

Демонстрация

Снова зажгите свечу, которую мы использовали в предыдущей демонстрации. (Обратите внимание, что вы можете держать спичку, пока горит другой конец, потому что дрова не хороший проводник тепла. ) Теперь держите руку рядом со свечой и приближайте ее, пока можно почувствовать тепло.Тепло от свечи достигает вашей руки излучение. Поднесите руку ближе к свече. Что происходит с рукой? Это становится теплее, потому что лучистое тепло не должно распространяться так далеко. Теперь держи руку над свечой и поднесите ее как можно ближе. Можете ли вы держать его как закрыть как можно сбоку? Вы не можете из-за повышения температуры конвекции от свечи в дополнение к лучистому теплу.

1. Три пути передачи тепла: — выберите ответ -а. теплопроводность, излучение, конвекцияb.проводимость, конвекция, свертка c. проводимость, ощущение, излучение. проводимость, конвекция, остаточная 7. Температура воспламенения сухого лесного топлива колеблется между — выберите ответ -а. 400 и 1000р. 500 и 750 F500 и 750 C1000 и 1750

Проводка | Управление климата Северной Каролины

Теплопроводность — это передача тепла через твердое тело, жидкость или газ при прямом контакте.

Какое мне дело?   Проводимость играет роль в охлаждении ветром и обморожении, поскольку прямой контакт с холодным воздухом может снизить температуру человека и животных, которая еще больше повышается при ветре.

Я уже должен быть знаком с : Температура

 



Когда что-то становится теплее, оно начинает усиливать вибрацию и движение молекул, из которых оно состоит. В твердых телах частицы плотно упакованы и находятся в непосредственном контакте. Поскольку они расположены близко друг к другу, частицы, которые колеблются вблизи точки контакта, передают свои колебания другим частицам поблизости.Затем колебания распространяются по всему объекту. Проводимость работает аналогично с жидкостями и газами, но поскольку плотность частиц меньше, передача энергии между молекулами будет менее эффективной. Проводимость возникает, когда два предмета с разной температурой соприкасаются друг с другом, и энергия напрямую передается от материала в более горячем объекте к материалу в более холодном объекте в точке контакта.

Металлическая кастрюля, используемая для кипячения воды на плите, является примером того, как тепло передается посредством теплопроводности.Сначала вода в кастрюле имеет комнатную температуру и совсем не кажется горячей, прежде чем поставить кастрюлю на плиту. После того, как кастрюля стоит на плите, кастрюля и ее ручки начинают нагреваться все больше и больше. Через некоторое время кастрюля может стать слишком горячей, чтобы до нее можно было дотронуться голыми руками. В этом случае тепло от печной горелки подавалось на дно кастрюли. Из-за проводимости крошечные частицы, из которых состоял сосуд, усиливали свои вибрации, и в конечном итоге колебания распространялись на весь сосуд.Тепло, которое мы чувствуем, когда прикасаемся к нему, на самом деле является вибрацией. Тепло от кастрюли также передается воде, касающейся кастрюли (еще один пример теплопроводности).


Рисунок B. Диаграмма холода и ветра NWS

 

Какое отношение это имеет к сельскому хозяйству?


Рисунок C: Глубинная температура почвы летом и зимой (изображение с сайта www. norishouse.com)

Способность почвы проводить тепло зависит от материала, из которого она сделана, насколько она пористая и сколько воды она удерживает.Воздух является плохим проводником тепла, поэтому чем более пористая почва, тем меньше она может проводить тепла. Из-за воздушных карманов, попавших в почву, тепло и холод медленно передаются на нижние уровни земли. Колебания температуры под поверхностью земли менее экстремальны, чем непосредственно на поверхности, а также имеют тенденцию изменяться со временем медленнее, чем температура на поверхности. Самые глубокие слои почвы больше всего отстают от температуры поверхности. Это важно, потому что температура почвы влияет на прорастание семян и рост растений.Некоторые культуры более чувствительны к этому, чем другие.

Например, хлопок очень зависит от температуры. Он прорастет только после того, как температура почвы достигнет 68 градусов по Фаренгейту на глубине двух дюймов. Посадка хлопчатника в холодные почвы увеличивает вероятность холодового повреждения всходов, а также слабых и изменчивых насаждений. Повторная посадка стоит дорого и может усложнить программу применения пестицидов и задержать созревание урожая.

Проводимость также важна, чтобы понять, намерен ли производитель использовать пластиковые покрытия для земли в растениеводстве.Поскольку теплопроводность почвы выше теплопроводности воздуха, большая часть энергии солнечного света, поглощаемая черным пластиком, может передаваться в почву за счет теплопроводности, если между пластиковой мульчей и поверхностью почвы хороший контакт. Температура почвы под черной пластиковой мульчей в дневное время обычно на 5 ° F выше на глубине 2 дюйма и на 3 ° F выше на глубине 4 дюйма по сравнению с голой почвой.


Рисунок D. Растения томатов, растущие с помощью черной пластиковой мульчи (изображение Блейка Тэкстона) атмосферные газы делают.

Когда голая кожа находится в прямом контакте с холодным воздухом, низкие температуры могут охладить кожу, что приведет к клеточному стрессу и, в конечном итоге, к повреждению, например, к обморожению. Эта проводимость холодных температур усиливается, если кожа влажная, так как вода является лучшим проводником тепла и холода, чем воздух. Холодные ветры, дующие на кожу, усиливают охлаждающий эффект за счет конвекции, которая отводит тепло за счет движения воздуха от тела. Охлаждение ветром — это индекс, который используется для описания этого эффекта охлаждения из-за холодного движения воздуха над нагретым телом.Полевых работ следует избегать, когда холод ветром крайне низок, из-за возможности гипотермии и обморожения.

 

Хотите узнать больше?

  

Конвекция, излучение

 

Ссылки на национальные стандарты естественнонаучного образования:

Естественные науки 5-го класса: 5.P.3.1: Объясните эффекты передачи тепла (при прямом контакте или на расстоянии) что происходит между объектами при разных температурах. (проводимость, конвекция или излучение).

Науки о Земле: EEn.1.1.3 : Объясните, как солнце производит энергию, которая передается на Землю посредством излучения. (расширение)

Физические науки: PSc.3.1.1: Объяснить тепловую энергию и ее перенос )

Описание:  Студенты будут исследовать, как различные поверхности Земли отражают и поглощают тепло, и применять эти знания в реальных ситуациях.

Отношения к темам : Проводимость

29 Activity: Energy WebQuest

Студенческая деятельность: PDF Документ, Word Document

Описание: В этой деятельности студенты просматривают несколько веб-сайтов, которые прогуляются через слои атмосферы и перенос энергии в атмосфере.

Отношение к темам: Структура атмосферы, теплопроводность, конвекция, излучение

Процесс теплопроводности и его значение в приложениях машиностроения молекулярная энергия за счет прямых молекулярных столкновений.Этот процесс известен как проводимость. В металлах значительная часть переносимой тепловой энергии переносится электронами зоны проводимости.

Определение теплопроводности

Теплопроводность – это передача тепловой энергии без какого-либо потока материальной среды и основной процесс, посредством которого тепловая энергия передается от одного твердого тела к другому. Наш курс PE Mechanical рассматривает физические свойства тепла. Важность теплопередачи · Втыкание металлического столба в огонь является примером теплопроводности.Частицы на нагретом конце энергично вибрируют. Они сталкиваются с соседними частицами и передают свою энергию. В конце концов, частицы на более холодном конце начинают сильно вибрировать, в результате чего весь металлический стержень нагревается.



Виды проводимости

Существует два типа проводимости:

1) Молекулярная вибрация

2) Бесплатная диффузия электронов

Молекулярная вибрация

· Когда тепло подается на один конец объект, молекулы на этом конце начинают энергично вибрировать. Во время этого процесса они сталкиваются с соседними молекулами, что передает некоторую энергию. Принимающая соседняя молекула получает энергию и начинает более энергично вибрировать. Цикл продолжается.

Диффузия свободных электронов · Эта форма проводимости имеет место только в металлах, потому что только металлы имеют свободные электроны. Электроны освобождаются от молекулы при воздействии тепла, которое заставляет электроны двигаться к более холодному концу металла.На более холодном конце электроны сталкиваются со многими молекулами и, следовательно, передают энергию молекулам на другой стороне.


Проводимость в металлах

· В твердых телах тепловая энергия передается посредством вибрации и столкновения частиц. Однако в металлах из-за наличия свободных электронов тепловая энергия распространяется за счет диффузии электронов. Электроны приобретают кинетическую энергию, быстро движутся и сталкиваются с атомами в более холодных частях металла, чтобы передать свою энергию.

Процесс проводимости в металлах важен для понимания инженерами при подготовке к сдаче экзамена PE по механике.

Закон теплопроводности Фурье

Закон теплопроводности или закон Фурье утверждает, что скорость передачи тепла через материал во времени пропорциональна отрицательному градиенту температуры и площади.

Q = -kA(dT/dx)

‘Q’ — скорость теплового потока по теплопроводности (Вт)

‘k’ — теплопроводность материала корпуса (Вт·м-1·K-1)

‘ A’- площадь поперечного сечения по нормали к направлению теплового потока (м2) и ‘dT/dx’ представляет собой градиент температуры (км-1)

· Знак минус в уравнении Фурье указывает, что тепловой поток находится в направление отрицательного градиента температуры, что делает тепловой поток положительным

· Теплопроводность «k» относится к транспортным свойствам среда процессом проводимости

Применение явлений проводимости в технике

· Машиностроительное оборудование

· Бытовая техника

· Котлы

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.