Вещества с хорошей теплопроводностью: Какие вещества обладают хорошей теплопроводностью ? 1. Вода 2. Латунь 3. Железо 4. Шерсть Объясните пожалуйста *^*…

Исследование теплопроводности различных веществ.

Однажды, я задал вопрос маме, почему она всегда дает нам деревянные ложки, когда мы садимся кушать. Она ответила, что деревянные нагреваются медленнее, чем железные и ими не обожжешься. Я задумался, ведь я замечал, что металлические предметы очень быстро нагреваются, а вот почему? Оказалось, что у всех твердых материалов есть такое свойство, называется – теплопроводность. Мне стало интереснокакие материалы проводят тепло быстрее, а какие медленнее, и что случится если увеличить температуру нагрева, будут ли эти материалы нагреваться в таком же порядке?

Гипотеза: я думаю, что разные материалы имеют разную теплопроводность и что с увеличением температуры нагрева, они будут нагреваться в том же порядке.

Объект: теплопроводность.

Предмет: теплопроводность некоторых материалов.

Цель: Определить, почему по-разному нагреваются различные предметы, притом, что они нагревались в одинаковых условиях, но были изготовлены из разных материалов.

1) изучить литературу и материалы интернета по вопросу теплопроводности материалов;

2) провести опыт, с целью определения, теплопроводности материалов;

3) познакомить одноклассников с изученной темой.

Для реализации данных задач и подтверждения гипотезы:

Ответить на вопрос, что такое теплота, удалось не сразу. Лишь в XVIII веке стало ясно, что все тела состоят из молекул, что молекулы движутся и взаимодействуют друг с другом. Тогда ученые поняли, что теплота связана со скоростью движения молекул. При нагревании тел скорость молекул увеличивается, а при охлаждении — уменьшается.

Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела более нагретого к телу менее нагретому.

Теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым, в результате теплового движения и взаимодействия частиц.

Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство).

1. Снег — пористое, рыхлое вещество, в нем содержится воздух. Поэтому снег обладает плохой теплопроводностью и хорошо защищает землю, озимые посевы, плодовые деревья от вымерзания.

2. Кухонные прихватки сшиты из материала, который обладает плохой теплопроводностью. Ручки чайников, кастрюль делают из материалов обладающих плохой теплопроводностью. Все это защищает руки от ожогов, при прикосновении к горячим предметам.

3. Вещества с хорошей теплопроводностью (металлы) используют для быстрого нагревания тел или деталей.

Для проведения эксперимента мне понадобилось: стеклянная миска, деревянная, металлическая и пластмассовая ложка, стеклянная трубка, пластилин, фишки, маргарин, секундомер, лист для записи результатов и ручка.

Приготовив все необходимые материалы я приступил к проведению опыта. Я установил ложки и стеклянную трубку вертикально в миску и прикрепил их с помощью пластилина к краям миски. Затем с помощью одинаковых кубиков маргарина я прикрепил фишки к каждому предмету. Далее заполнил миску теплой водой и включил секундомер. Я рассчитывал провести опыт с теплой водой, а затем с кипятком.

После того, как прошло 10 минут, а не одна фишка не сдвинулась с места, я решил, что температура воды недостаточная, для того, чтобы растопить маргарин.

Я слил теплую воду и аккуратно залил кипяток, включил секундомер. Далее я записал, в какой последовательности соскальзывали фишки с предметов:

деревянная ложка – 6 минут 18 секунд.

Хочу добавить, что когда соскользнула фишка с металлической ложки, через две минуты я добавил еще кипятка, потому, что маргарин под остальными фишками не таял.

Таким образом, я выяснил, что лучшим проводником тепла является металл, а хуже всех выбранных материалов тепло проводит деревянные предметы. Это значит, что металл имеет высокую теплопроводность, он быстро нагревается и быстро остывает, а дерево наоборот имеет низкую теплопроводность, медленно нагревается и медленно остывает. Еще, я заметил, металлическая ложка нагрелась меньше, чем за минуту, другие предметы нагревались гораздо дольше, это значит, что металл проводит тепло очень быстро, в отличии от пластмасса, стекла и дерева.

Таким образом, в результате проведенной работы я выяснил, что теплопроводность это свойство твердых материалов, которое позволяет оценить, как быстро нагревается и остывает тот или иной материал.

В результате проведения опыта было установлено, что самая высокая теплопроводность у металлических предметов, затем у стекла, далее упластмасса и самой маленькой теплопроводностью обладает дерево.

Гипотезу удалось проверить частично, так как температура теплой воды была мала и первую часть опыта провести не удалось. Однако во второй части опыта мы подтвердили гипотезу — разные материалы имеют разную теплопроводность.

1. А. В. Перышкин, Учебник физики — М.: Дрофа, 2010г, — с.11-14

2. Материалы сайта http://class-fizika.narod.ru/8_3.htm

3. Материалы сайта http://elementy. ru/trefil/21095

4. Материалы сайта http://www.fizika.ru/kniga/index.ph

5. Материалы сайта http://class-fizika.spb.ru/index.php/opit/726-op-teplpr

I ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………..3

II ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ…………………………….……………………………………………4

2.1 Что такое теплопроводность…………………………………………………………………4

2.2. Проведение эксперимента…………………………………………………………………..5

III ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………….6

IV СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………………………7

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

Муниципальное автономное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №8 с углубленным изучением отдельных предметов г.Назарово Красноярского края» Теплопроводность материалов Автор: Коробицын Денис 4«В » класс Руководитель: Адольф Е.Я., учитель начальных классов Назарово 2015

Цель: определить, почему по-разному нагреваются различные предметы, притом, что они нагревались в одинаковых условиях, но были изготовлены из разных материалов.

Гипотеза: я думаю, разные материалы имеют разную теплопроводность и что с увеличением температуры нагрева, они будут нагреваться в том же порядке.

Задачи: 1) изучить литературу и материалы интернета по вопросу теплопроводности материалов; 2) провести опыт, с целью определения теплопроводности материалов; 3) познакомить одноклассников с изученной темой.

В 18 веке ученые поняли, что теплота связана со скоростью движения молекул. При нагревании тел скорость молекул увеличивается, а при охлаждении уменьшается. Тепло передается от более нагретого тела к менее нагретому.

Теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым, в результате теплового движения и взаимодействия частиц.

Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух.

Для проведения эксперимента мне понадобилось: стеклянная миска, деревянная, металлическая и пластмассовая ложка, стеклянная трубка, пластилин, фишки, маргарин, секундомер, лист для записи результатов и ручка.

Последовательность соскальзывания фишки с предметов: металлическая ложка – 52 секунды; стеклянная трубка – 4 минуты 13 секунд; пластмассовая ложка – 5 минут 7 секунд; деревянная ложка – 6 минут 18 секунд.

Самая высокая теплопроводность у металла, это значит он быстро нагревается и быстро остывает. Вторым по теплопроводности оказалось стекло, третий – пластмасс. Самая плохая теплопроводность у дерева, оно медленно нагревается и медленно остывает.

Гипотезу удалось проверить частично, так как температура теплой воды была мала и первую часть опыта провести не удалось. Однако во второй части опыта я подтвердил гипотезу — разные материалы имеют разную теплопроводность.

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.

Тема урока: Урок занимательной физики

по теме «тепловые явления»

Цели урока :

1. Обучающая: систематизировать знания учащихся по теме «Тепловые явления» и продемонстрировать учащимся занимательные эксперименты с помощью самодельного оборудования.

2. Воспитывающая:

3. Развивающая: развивать логику, четкость и краткость речи, физическую терминологию, навыки обобщения, общую эрудицию учащихся.

Оборудование:

Демонстрации:

План урока

    Организационный момент

    Постановка цели урока

    Актуализация знаний

    Демонстрация занимательных экспериментов и их объяснение на основе пройденного ранее материала

    Домашнее задание

    Итог урока

Ход урока

    Организационный момент

    Постановка цели урока

На протяжении нескольких уроков мы с вами рассматривали различные тепловые процессы и учились объяснять их на основе современных знаний по физике.

Сегодня на уроке мы с вами рассмотрим ряд занимательных экспериментов по этой теме и объясним наблюдаемое на основе имеющихся у нас знаний.

    Актуализация знаний

Но с начала давайте вспомним изученный ранее нами материал.

Вопросы:

    1. Какие явления называются тепловыми?

      Приведите примеры тепловых явлений?

      Что характеризует температура?

      Как связана температура тела со скоростью движения его молекул?

      Чем отличается движение молекул в газах, жидкостях и твердых телах?

    Демонстрация занимательных экспериментов

Физика вокруг нас! Мы встречаемся с нею повсюду. А какие опыты можно провести дома не используя дорогостоящие приборы и оборудование? Очень простые — занимательные…

Эксперимент №1

«Фокус для новогодней ночи»

Этот фокус лучше всего показывать в новогоднюю ночь в комнате, освещенной лишь елочной гирляндой. Фокусник берет со стола две свечи. Он соединяет их фитилями, произносит «магическое заклинание» — и вот… в месте контакта фитилей появляется дымок, а вслед за ним и огонь. Фокусник разводит свечи в стороны — они горят! В чем секрет фокуса?

Ответ: Кто увлекается химией, наверно, уже додумался, в чем секрет фокуса — в самовоспламеняющейся смеси. Перед демонстрацией фокуса, приготовьте реквизиты, для этого нужно посыпать фитиль одной из свеч, порошком перманганата калия (марганцовкой), а другой пропитать жидким глицерином. Помните, воспламенение происходит не сразу, требуется некоторое время. Будьте осторожны. Огонь-то настоящий.

Эксперимент №2

« КИПЯТИЛЬНИК»

Может ли кипеть вода при комнатной температуре?

Для ответа на этот вопрос проведём такой опыт: Наполнил одноразовый медицинский шприц, в котором отсутствовала игла, на 1/8 водой. Затем закроем пальцем отверстие и резко вытянем поршень до крайнего положения. Вода внутри шприца «закипела», оставаясь холодной. Почему «кипит» вода?

Ответ: Температура кипения зависит от давления. Чем меньше давление газа над поверхностью жидкости, тем ниже температура кипения этой жидкости.

Эксперимент №3

«Не может быть?»

Для опыта сварите вкрутую яйцо.
Очистите его от скорлупы. Возьмите листок бумаги размером
80 на 80 мм, сверните его гармошкой и подожгите. Затем опустите горящую бумагу в бутылку с широким горлом.
Через 1-2 сек горлышко накройте яйцом (см.рис) .Горение бумаги прекращается, и яйцо начинает втягиваться в графин. Объясните наблюдаемое явление.

Ответ: При горении бумаги воздух в нутрии бутылки нагрелся и расширился. Когда пламя потухло, воздух в бутылке охладился и соответственно, его давление уменьшилось, и атмосферное давление затолкнуло яйцо внутрь бутылки.

Замечание : Этот опыт можно сделать интереснее, если в горлышко бутылки вставить не до конца очищенный банан. Втягиваясь в бутылку, он одновременно и очистится

Эксперимент №4

«Ползущий стакан»

Возьмите чистое оконное стекло длиной около 30 — 40 см. Под один край стекла подложите два спичечных коробка, так, чтобы образовалась наклонная плоскость. Смочите водой край стакана из тонкого стекла и поставить вверх дном на стекло. Поднести к стенке стакана горящую свечу и стакан медленно поползет. Как это объяснить?

Ответ: Это объясняется тем, что при нагревании воздух внутри стакана расширяется и чуть приподнимает стакан. Вода мешает воздуху выйти из стакана наружу, в результате сила трения между стаканом и стеклом уменьшается и стакан ползет вниз.

Эксперимент №5

«Наблюдение испарения и конденсации»

Эксперимент №6

Пронаблюдайте конвекцию в холодной и горячей воде, используя в качестве красителя кристаллы марганцовки, каплю зеленки или любые другие красящие вещества. Сравните характер и скорость конвекции и сделайте выводы

Эксперимент №7

Интересно, что…

Самый длительный в истории научных исследований эксперимент проходит в одном из университетов Австралии. Первый декан физического факультета этого университета Т.Парнелл еще в 1927 г. расплавил немного битума, залил его в воронку с пробкой на конце, дал ему в течение трех лет охладиться и отстояться, а затем вынул пробку. С тех пор в среднем 1 раз в 9 лет из воронки падает капля смолы в подставленный внизу стакан. Последняя капля упала на Рождество в 1999 г. Полагают, что воронка опустеет не раньше, чем еще через 100 лет.

НАРОДНАЯ МУДРОСТЬ

Пословицы:

«Много снега — много хлеба» Почему?

Ответ: Снег, обладает плохой теплопроводностью, т.е. снег является «шубой» для земли, он сохраняет ее тепло. Шуба толстая, мороз не доберется до озимых, предохранит их от вымерзания.

«Без крышки самовар не кипит, без матери ребенок не резвиться». Почему самовар без крышки долго не закипает?

Ответ: При открытой крышке часть молекул, имеющих большую кинетическую энергию, будет улетать с поверхности воды, унося с собой энергию.

«Замерз — как на дне морском.» А почему на морском дне всегда холодно?

Ответ: Солнечные лучи не прогревают глубокие слои воды: тепловые, инфракрасные лучи — поглощаются почти все водной поверхностью. Кроме того, вода имеет сравнительно низкую теплопроводность.

Задачи – загадки

Зимой — греет, весной — тлеет, летом — умирает, осенью — летает. (Снег.)

Мир обогревает, усталости не знает. (Солнце.)

Как энергия Солнца достигает Земли?

Ответ. Излучением. (Электромагнитными волнами)

Висит груша — нельзя скушать; не бойся — тронь, хоть внутри и огонь. (Электрическая лампочка. )

Без ног бежит, без огня горит. (Электричество.)

Как Солнце горит, быстрее ветра летит, дорога в воздухе лежит, по силе себе равных не имеет. (Молния.)

Кто не учившись, говорит на всех языках? (Эхо.)

По морю идет, идет, а до берега дойдет — тут и пропадет. (Волна.)

Вокруг носа вьется, а в руки не дается. (Запах.)

Без крыльев, без тела за тысячу верст прилетела. (Радиоволна. )

Как можно пронести воду в решете? (Заморозив воду.)

    Домашнее задание

Приготовьте в морозилке лед. Сложите его в целлофановый пакет и оберните пуховым платком или обложите ватой. Можно дополнительно завернуть в шубу. Оставьте этот сверток на 5–7 ч, затем проверьте сохранность льда. Объясните наблюдаемое состояние.

Предложите дома способ сохранения замороженных продуктов при размораживании холодильника.

    Итог урока

Сегодня на уроке мы с вами вспомнили, что такое тепловые явления, пронаблюдали примеры тепловых явлений на опытах, поставленных с помощью элементарного, подручного оборудования и объяснили эти явления.

Подведение итогов урока, выставление оценок.

В данном уроке рассматривается понятие теплопроводности.

Теплопроводностьявляется одним из видов теплопередачи и связана с переносом внутренней энергии от более нагретых частей тела (тел) к менее нагретым, который осуществляется хаотически движущимися частицами тела.

С теплопроводностью каждый из нас сталкивается, когда неосторожно хватается за железную ручку сковородки, стоящей на плите. Плохая теплопроводность воздуха позволяет с помощью двойных рам утеплить квартиру на зиму. И таких примеров множество. Поэтому теплопроводность является одним из важнейших физических тепловых явлений, которые мы будем изучать.

На прошлом уроке мы выяснили, что теплопередача (рис. 1) бывает трех видов: теплопроводность, конвекция и излучение (рис. 2). На этом уроке мы более подробно займемся первым видом теплопередачи, а именно теплопроводностью .

Рис. 1. Теплопередача

Рис. 2 Виды теплопередачи

Теплопроводность свойственна веществам во всех трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном (рис. 3).

Рис. 3. Теплопроводность свойственна всем агрегатным состояниям

При этом самой высокой теплопроводностью обладают твердые тела (металлы) (рис. 4а), а самой низкой — газы (рис. 4б).

Рис. 4 Коэффициенты теплопроводности различных веществ

Теплопроводность связана с внутренней структурой тел и зависит от расположения молекул, их движения и взаимодействия между собой (рис. 5).

Рис. 5. Связь теплопроводности с внутренней структурой тел

Важно отметить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества, а происходит передача энергии от частицы к частице или от одного тела к другому при их непосредственном контакте. Сформулируем, собственно, определение теплопроводности.

Определение. Теплопроводность — это явление, при котором энергия передается от одной части тела к другой посредством столкновения частиц или при непосредственном контакте двух тел.

Рис. 6. Иллюстрация определения теплопроводности

Исследования данного явления проводились преимущественно опытным путем. Первые опыты по изучению данного явления проводил, по-видимому, еще Галилео Галилей (рис. 7).

Рис. 7. Галилео Галилей (1564-1642)

Суть его опытов была простой: Галилей располагал около своего термоскопа (рис. 8) различные тела и наблюдал за изменением температуры. Впоследствии он делал выводы: хорошо ли проводят тела тепло или нет.

Рис 8. Термоскоп Галилея

Определение. Процесс теплопроводности — это процесс передачи энергии от одной частицы к другой, расположенных в непосредственной близости друг от друга (рис. 9).

Рис. 9. Процесс теплопроводности

У металлов теплопроводность выше, так как частицы расположены близко друг к другу (рис. 10).

Рис. 10. Теплопроводность в металлах

У жидкостей молекулы хоть и близко расположены, но достаточно хорошо изолированы (рис. 11).

Рис. 11. Теплопроводность в жидкостях

Самая низкая теплопроводность у газов: молекулы расположены далеко друг от друга, и, чтобы передать энергию, им необходимо столкнуться, поэтому процесс передачи энергии происходит достаточно медленно (рис. 12).

Рис. 12. Теплопроводность в газах

Рассмотрим опыт, который наглядно демонстрирует теплопроводность металлов.

На штативе горизонтально закреплен алюминиевый стержень. На стержне через одинаковые промежутки вертикально закреплены с помощью воска деревянные зубочистки. К краю стержня подносят свечу (рис. 13).

Поскольку край стержня нагревается, а алюминий, как и любые другие металлы, обладает достаточно хорошей теплопроводностью, то постепенно стержень прогревается. Когда тепло доходит до места крепления зубочистки со стержнем, стеарин плавится — и зубочистка падает.

Рис. 13. Демонстрация опыта

Мы видим, что в данном опыте нет переноса вещества, соответственно, наблюдается теплопроводность.

Мы рассмотрели явление теплопроводности, и в заключении хотелось бы напомнить важный факт: нет частиц — нет теплопроводности.

На следующем уроке мы более подробно рассмотрим другой вид теплопередачи — конвекцию.

Список литературы

  1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. — М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А.В. Физика 8. — М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. — М.: Просвещение.
  1. Интернет-портал «experiment.edu.ru» ()
  2. Интернет-портал «festival.1september.ru» ()
  3. Интернет-портал «class-fizika.narod.ru» ()

Домашнее задание

  1. Стр. 13, параграф 4, вопросы № 1-6, упражнение 1 (1-3). Перышкин А.В. Физика 8. — М.: Дрофа, 2010.
  2. Почему газы имеют малую теплопроводность?
  3. Почему в старом чайнике, после того как его сняли с огня, вода остывает медленнее, чем в таком же новом?
  4. Для чего нужны двойные оконные рамы?
  5. Зачем жители Средней Азии во время жары носят ватные халаты и папахи?
1

1 г. Морозовск, Филиал Университетского казачьего кадетского корпуса-интерната ФГБОУ ВО «Московский государственный университет технологий и управления имени К. Г. Разумовского (Первый казачий университет)», 8/1 взвод

Мосина О.В. (г. Морозовск, Филиал Университетского казачьего кадетского корпуса-интерната ФГБОУ ВО «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (Первый казачий университет)»)

Перышкин А.В. Физика 8 класс. – М.: Дрофа, 2012.

Блудов М.И. Беседы по физике часть 1. – М.: Просвещение, 1984.

URL: http://class-fizika.narod.ru/8_3.htm.

URL: 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.

Проект разработан в соответствии со стандартом среднего общего образования по физике. При написании данного проекта рассмотрено изучение тепловых явлений, применение их в быту и технике. Помимо теоретического материала большое внимание уделено исследовательской работе — это опыты, которые отвечают на вопросы «Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела», «Одинаковая ли теплопроводность различных веществ», «Почему струи теплого воздуха или жидкости поднимаются вверх», «Почему тела с темной поверхностью нагреваются сильнее»; поиск и обработка информации, фотографий.

Время работы над проектом: 1 — 1,5 месяца.

Цели проекта:

  • практическая реализация имеющихся у школьников знаний о тепловых явлениях;
  • формирование навыков самостоятельной исследовательской деятельности;
  • развитие познавательных интересов;
  • развитие логического и технического мышлений;
  • развитие способностей к самостоятельному приобретению новых знаний по физике в соответствии с жизненными потребностями и интересами;

Основная часть

Теоретическая часть

В жизни мы действительно ежедневно встречаемся с тепловыми явлениями. Однако не всегда мы задумываемся, что эти явления можно объяснить, если хорошо знать физику. На уроках физики мы познакомились со способами изменения внутренней энергии: теплопередачей и совершением работы над телом или самим телом.

При контакте двух тел с разными температурами происходит передача энергии от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока температуры тел не сравняются (не наступит тепловое равновесие). При этом механическая работа не совершается. Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплообменом или теплопередачей. При теплопередаче энергия всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому. Обратный процесс самопроизвольно (сам по себе) никогда не происходит, т.е. теплообмен необратим. Теплообмен определяет или сопровождает многие процессы в природе: эволюцию звезд и планет, метеорологические процессы на поверхности Земли и др. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение.

Теплопроводностью называется явление передачи энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Наибольшей теплопроводностью обладают металлы — она у них в сотни раз больше, чем у воды. Исключением являются ртуть и свинец, но и здесь теплопроводность в десятки раз больше, чем у воды.

При опускании металлической спицы в стакан с горячей водой очень скоро конец спицы становился тоже горячим. Следовательно, 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.

Практическая часть

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

Взяли различные предметы: одну алюминевую ложку, другую деревянную, третью — пластмассовую, четвертую — из нержавеющего сплава, а пятую — серебряную. Прикрепили к каждой ложке каплями меда скрепки для бумаг. Вложили ложки в стакан с горячей водой, чтобы ручки со скрепками торчали из него в разные стороны. Ложки нагреются, и по мере нагревания мед будет плавиться и скрепки отпадут.

Конечно, ложки должны быть одинаковые по форме и размеру. Где нагревание произойдет быстрее, тот металл лучше проводит тепло, более теплопроводен. Для этого опыта я взял стакан с кипятком и четыре вида ложек: алюминиевую, серебряную, пластмассовую и нержавеющую. Я опускал их по одной в стакан и засекал время: за сколько минут она нагреется. Вот, что у меня получилось:

Вывод: ложки, изготовленные из дерева и пластмасса, греются дольше, чем ложки из металла, значит, металлы обладают хорошей теплопроводностью.

Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится. Другой конец палки, находящийся снаружи, будет холодным. Значит, дерево обладает плохой теплопроводностью.

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

Значит, металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. На штативе горизонтально закреплён стержень. На стержне через одинаковые промежутки вертикально закреплены с помощью воска металлические гвоздики.

К краю стержня подносят свечу. Поскольку край стержня нагревается, то постепенно стержень прогревается. Когда тепло доходит до места крепления гвоздиков со стержнем, стеарин плавится, и гвоздик падает. Мы видим, что в данном опыте нет переноса вещества, соответственно, наблюдается теплопроводность.

Различные металлы обладают различной теплопроводностью. В физическом кабинете есть прибор, с помощью которого мы можем убедиться в том, что различные металлы обладают разной теплопроводностью. Однако, в домашних условиях мы смогли в этом убедиться с помощью самодельного прибора.

Прибор для показа различной теплопроводности твердых веществ.

Мы изготовили прибор для показа различной теплопроводности твердых тел. Для этого использовали пустую банку из алюминиевой фольги, два резиновых кольца (самодельные), три отрезка проволоки из алюминия, меди и железа, плитку, горячую воду, 3 фигурки человечков с поднятыми вверх руками, вырезанные из бумаги.

Порядок изготовления прибора:

1. проволоки изогнуть в виде буквы «Г»;

2. укрепить их с внешней стороны банки при помощи резиновых колец;

3. подвесить к горизонтальным частям проволочных отрезков (посредством расплавленного парафина или пластилина) бумажных человечков.

Проверка действия прибора. Налить в банку горячей воды (при необходимости подогреть банку с водой на электрической плитке) и наблюдать, какая фигурка упадет первой, второй, третьей.

Результаты. Упадет первой фигурка, закрепленная на медной проволоке, вторая — на алюминиевой, третья — на стальной.

Вывод. Разные твердые вещества обладают различной теплопроводностью.

Теплопроводность у различных веществ различна.

Рассмотрим теперь теплопроводность жидкостей. Возьмём пробирку с водой и станем нагревать её верхнюю часть. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки за это время она только нагреется. Значит, у жидкостей теплопроводность невелика.

Исследуем теплопроводность газов. Сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени спиртовки донышком вверх. Палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа ещё больше, чем у жидкостей и твёрдых тел. Следовательно, теплопроводность у газов ещё меньше.

Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, снег и другие пористые тела.

Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. А воздух — плохой теплопроводник.

Так под снегом сохраняется зеленая трава, озимые сохраняются от вымерзания.

Распушил небольшой комок ваты и обернул им шарик термометра.

Теперь подержал некоторое время термометр на определенном расстоянии от пламени и заметил, как поднялась температура. Затем тот же комок ваты сжал и туго обмотал им шарик термометра и снова поднес к лампе. Во втором случае ртуть поднимется гораздо быстрее.

Значит, сжатая вата проводит тепло намного лучше!

Если возникает необходимость предохранить тело от охлаждения или нагревания, то применяют вещества с малой теплопроводностью. Так, для кастрюль, сковородок ручки делают из пластмассы или дерева.

Дома строят из бревен или кирпича, обладающих плохой теплопроводностью, а значит, предохраняют от охлаждения.

Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство). Объясняется это тем, что теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.

Заключение

У различных веществ различная теплопроводность.

Большой теплопроводностью обладают твердые тела (металлы), меньшей — жидкости, и плохой — газы.

Теплопроводность различных веществ мы можем использовать в быту, технике и природе.

Явление теплопроводности присуще всем веществам, независимо от того, в каком агрегатном состоянии они находятся.

Теперь без затруднения я смогу ответить и объяснить с физической точки зрения на вопросы:

1. Почему птицы в холодную погоду распушают свои перья?

(Между перьями находится воздух, а воздух плохой проводник тепла).

2. Почему шерстяная одежда лучше предохраняет от холода, чем синтетическая?

(Между шерстинками находится воздух, который плохо проводит тепло).

3. Почему зимой, когда погода холодная, кошки спят, свернувшись в клубок? (Свернувшись в клубок, они уменьшают площадь поверхности, отдающей тепло).

4. Зачем ручки паяльников, утюгов, сковородок, кастрюль делают из дерева или пластмассы? (Дерево и пластмасса обладают плохой теплопроводностью, поэтому при нагревании металлических предметов мы, держась за деревянную или пластмассовую ручку, не будем обжигать руки).

5. Зачем кусты теплолюбивых растений и кустов на зиму укрывают опилками?

(Опилки являются плохими проводниками тепла. Поэтому растения укрывают опилками, чтобы они не замёрзли).

6. Какие сапоги лучше защищают от мороза: тесные или просторные?

(Просторные, так как воздух плохо проводит тепло, он является ещё одной прослойкой в сапоге, которая сохраняет тепло).

Библиографическая ссылка

Беляевский И.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ // Международный школьный научный вестник. – 2017. – № 1. – С. 72-76;
URL: http://school-herald.ru/ru/article/view?id=143 (дата обращения: 26.02.2019).

Тепловые явления тел. | Физика

Тепловые явления тел.

1.01. В какую энергию превращается механическая энергия свинцового шара при ударе о
свинцовую плиту?
А) энергия становится равной 0; Б) механическая энергия превращается во внутреннюю;
В) увеличивается механическая энергия.

1.02. Какие из перечисленных веществ обладают наименьшей теплопроводностью?
А) твёрдые; Б) жидкие; В) газообразные; Г) твёрдые и жидкие.

1.03. Холодную металлическую ложечку опустили в стакан с горячей водой. Изменилась ли внутренняя энергия ложечки, если да, то каким способом?
А) увеличилась путем совершения работы;
Б) уменьшилась благодаря совершению работы;
В) увеличилась вследствие теплопередачи; Г) не изменилась.

1.04. В каких из перечисленных веществ может происходить конвекция?
А) в твердых; Б) в жидких; В) в газообразных; Г) в газообразных и жидких.

1.05. В каком из перечисленных веществ теплопередача происходит главным образом путем
теплопроводности?
А) воздух; Б) кирпич; В) вода.

1.06. Каким способом можно изменить внутреннюю энергию тела?
А) только совершением работы; Б) только теплопередачей;
В) совершением работы и теплопередачи.

1.07. Каким способом осуществляется передача энергии от Солнца к Земле?
А) теплопроводностью; Б) излучением; В) конвекцией; Г) работой.

1.08. Какой вид теплопередачи не сопровождается переносом вещества?
А) только конвекция; Б) только теплопроводность;
В) только излучение и конвекция.

1.09. Какое из перечисленных веществ обладает хорошей теплопроводностью?
А) стекло; Б) сталь; В) воздух; Г) вода.

1.10. В каком случае внутренняя энергия воды изменится?
А) воду несут в ведре; Б) переливают воду из ведра в чайник;
В) нагревают воду до кипения.

1.11. Что называется тепловым движением?
А) упорядоченное движение большого числа молекул;
Б) непрерывное беспорядочное движение большого числа молекул;
В) прямолинейное движение отдельной молекулы.

1.12. Какое из приведенных ниже вариантов является определением внутренней энергии?
А) энергия, которой обладает тело вследствие своего движения;
Б) энергия, которая определяется положением взаимодействующего тел или частей одного и
того же тела;
В) энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

1.13. От каких физических величин зависит внутренняя энергия тела?
А) от массы и скорости тела; Б) от высоты над землёй и скорости;
В) от температуры и массы тела.

1.14. Зажатую плоскогубцами медную проволоку сгибают и разгибают несколько раз. Изменится ли при этом внутренняя энергия, если да, то каким способом?
А) да теплопередачей; Б) да, совершением работы;
В) да, теплопередачей и совершением работы; Г) не изменится.

1.15. Какое физическое явление использовано для устройства и работы ртутного термометра?
А) плавление твердого тела при нагревании; Б) конвекция в жидкости при нагреве;
В) расширение жидкости при нагревании; Г) испарение жидкости.

1.16. При погружении части металлической ложки в стакан с горячим чаем не погруженная
часть ложки стала горячей. Каким способом осуществилась передача энергии в этом случае?
А) теплопроводностью; Б) излучением; В) конвекцией; Г) работой.

1.17. Как нагревается воздух в комнате от теплого радиатора центрального отопления?
А) излучением; Б) за счёт явления теплопроводности; В) путем конвекции.

1.18. Как нагревается чайник с водой на горячей плите?
А) нагревание происходит способом излучения;
Б) нагревание осуществляется только за счет явления теплопроводности;
В) нагревание происходит только за счет конвекции.

1.19. Благодаря каким способам теплопередачи можно греться у костра?
А) теплопроводности; Б) конвекции и излучения; В) излучению и теплопроводности.

1.20. В каком состоянии вещества конвекция протекает быстрее (при одинаковых условиях)?
А) в жидком; Б) в твердом; В) в газообразном.

1.21. Какое движение молекул и атомов в твердом состоянии называется тепловым?
А) беспорядочное движение частиц во всевозможных направлениях с различными скоростями;
Б) беспорядочное движение частиц во всевозможных направлениях с одинаковыми скоростями при одинаковой температуре;
В) упорядоченное движение частиц со скоростью, пропорциональной температуре;
Г) колебательное движение частиц в различных направлениях около определенных положений равновесия.

1.22. Выполнен опыт с двумя стаканами горячей воды. Первый охладили, другой подняли вверх. Изменилась ли внутренняя энергия воды в первом и во втором стакане?
А) уменьшилась в первом и не изменилась во втором;
Б) не изменилась в первом, уменьшилась во втором;
В) не изменилась ни в первом ни во втором;
Г) в первом уменьшилась, во втором увеличилась.

1.23. Какая температура принята за 100°С?
А) температура льда; Б) температура человека; В) температура кипящей воды;
Г) температура кипящей воды при нормальном атмосферном давлении.

1.24. В каком из перечисленных случаев энергия от одного тела к другому передается излучением?
А) при поджаривании яичницы на горячей сковородке;
Б) при нагревании воздуха в комнате радиатором центрального отопления;
В) при нагревании шин автомобиля в результате торможения;
Г) при нагревании земной поверхности Солнцем.

1.25. Выполнили опыт с двумя металлическими пластинами. Первая пластина быта несколько раз прогнута и в результате этого нагрелась. Вторая пластина была поднята вверх над го¬ризонтальной поверхностью. Работа в первом и во втором случаях была совершена одинако¬вая. Изменилась ли внутренняя энергия пластин?
А) не изменилась у первой, увеличилась у второй; Б) увеличилась у обеих пластин;
В) увеличилась у первой, не изменилась у второй; Г) не изменилась у обоих пластин.

1.26. В каком, из перечисленных случаев энергия телу передается в основном теплопроводностью?
А) от нагретой Земли верхним слоем атмосферы; Б) человеку, греющемуся у костра;
В) от горячего утюга к разглаживаемому белью; Г) человеку, согревающемуся бегом.

1.27. Одни утюг нагрет до 200°С, другой до температуры 400°С. Излучение какого из них
больше?
А) одинаково; Б) у первого больше, чем у второго;
В) у второго больше, чем у первого.

1.28. Одна колба покрыта копотью, другая побелена известью. Обе наполнены холодной во¬дой одинаковой температуры. В какой колбе быстрее нагреется вода, если колбы находятся на солнце?
А) в забеленной колбе; Б) в закопченной колбе;
В) в обеих температура повысится одинаково.

1.29. Изменится ли температура тела, если оно больше поглощает энергию излучения, чем
испускает?
А) да, тело нагревается; Б) да, тело охлаждается; В) не изменится.

1.30. Почему в металлических печных трубах тяга меньше, чем в кирпичных?
А) металл обладает хорошей теплопроводностью, за счет этого газ охлаждается, его плотность становится больше, а разница в давлении в трубе и вне её уменьшается, что и вызывает ухудшение тяги в трубе;
Б) металл обладает плохой теплопроводностью, поэтому разность давлений в трубе и вне ее
не изменяется, газ не поднимается вверх;
В) тяга одинакова.

Порядок вывода комментариев: По умолчаниюСначала новыеСначала старые

Теплопроводность — Физика. 8 класс. Барьяхтар

Физика. 8 класс. Барьяхтар

Зачем жители жарких районов Центральной Азии летом носят ватные халаты? Как сделать, чтобы мороженое в летнюю жару быстро не растаяло, если поблизости нет холодильника? В какой обуви быстрее замерзнут ноги — в той, которая плотно прилегает к ноге, или в просторной? После изучения данного параграфа вы сможете правильно ответить на все эти вопросы.

1. Знакомимся с механизмом теплопроводности

Проведем опыт. Зажав в лапке штатива медный стержень, прикрепим к нему воском несколько канцелярских кнопок. Начнем нагревать свободный конец стержня в пламени спиртовки. Спустя некоторое время кнопки по очереди будут падать на стол (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Опыт, демонстрирующий теплопроводность металлов

Для объяснения этого явления воспользуемся знанием молекулярно-кинетической теории. Частицы в металлах все время движутся: ионы колеблются вокруг положений равновесия; движение свободных электронов напоминает движение молекул газа. Когда конец стержня помещают в пламя спиртовки, скорость движения частиц металла, находящегося непосредственно в пламени, увеличивается. Эти частицы взаимодействуют с соседними и «раскачивают» их. В результате повышается температура следующей части стержня и так далее. Образно говоря, вдоль стержня идет «поток» тепла, который последовательно разогревает металл. Тепло от металла передается воску, воск размягчается, и кнопки одна за другой отпадают от стержня.

Обратите внимание: во время процесса само вещество (медь) не перемещается от одного конца стержня к другому.

Теплопроводность — это вид теплопередачи, который обусловлен хаотичным движением и взаимодействием частиц вещества и не сопровождается перемещением этого вещества.

2. Убеждаемся, что разные вещества по-разному проводят тепло

Вы, наверное, замечали, что одни вещества проводят тепло лучше, чем другие. Так, если поместить в стакан с горячим чаем две чайные ложки — стальную и медную, то медная нагреется намного быстрее. Это значит, что медь лучше проводит тепло, чем сталь.

Опыты показали, что лучшие проводники тепла — металлы. Древесина, стекло, многие виды пластмасс проводят тепло значительно хуже, именно поэтому мы можем, например, держать зажженную спичку до тех пор, пока пламя не дойдет до пальцев (рис. 5.2, а).

Рис. 5.2. Опыты, иллюстрирующие низкую теплопроводность древесины (а) и воды (б)

Плохо проводят тепло и жидкости (за исключением расплавленных металлов). Проведем опыт. На дно пробирки с холодной водой положим кусочек льда, а чтобы лед не всплыл, прижмем его грузиком. Нагревая на спиртовке верхний слой воды, через некоторое время увидим, что вода у поверхности кипит, а лед внизу пробирки еще не растаял (рис. 5.2, б).

Еще хуже, чем жидкости, проводят тепло газы. И это легко объясняется. Расстояние между молекулами в газах намного больше, чем в жидкостях и твердых телах. Поэтому столкновение частиц и, соответственно, передача энергии от одной частицы к другой происходят реже.

Стекловолокно, вата, мех очень плохо проводят тепло: во-первых, между их волокнами находится воздух, во-вторых, эти волокна плохо проводят тепло сами по себе.

Рис. 5.3. Если нужно быстро передать тепло, используют вещества с высокой теплопроводностью

Рис. 5.4. Чтобы уменьшить охлаждение тел (или их нагревание), используют вещества с низкой теплопроводностью

Рассмотрите рис. 5.3, 5.4. Объясните, почему отдельные детали кухонной утвари изготовлены из разных материалов. Почему дома строят из древесины или кирпича? Почему подкладки курток заполняют пухом?

3. Наблюдаем теплопроводность в природе, в жизни человека

Вы хорошо знаете, что домашние животные весной и осенью линяют. Весной мех животных становится короче и менее густым, осенью же, наоборот, — отрастает и становится гуще. Шерсть, мех, пух плохо проводят тепло и надежно защищают животных от охлаждения.

Животные, которые обитают или охотятся в холодных морях (тюлени, моржи и др.), имеют под кожей толстую жировую прослойку — благодаря слабой теплопроводности она позволяет долгое время находиться в воде без значительного переохлаждения.

Многие насекомые зимой закапываются глубоко в землю — ее хорошие теплоизоляционные свойства помогают насекомым выжить даже в сильные морозы. Некоторые растения пустыни покрыты мелкими ворсинками: неподвижный воздух между ними препятствует теплообмену с окружающей средой.

Человек часто использует те или иные вещества, учитывая их теплопроводность. Вещества с хорошей теплопроводностью применяются там, где нужно быстро передать тепло от одного тела к другому. Например, кастрюли, сковородки, батареи отопления и т. п. изготовляют из металлов. А вот там, где нужно избежать нагревания или охлаждения тел, используют вещества, которые плохо проводят тепло. Например, деревянная ручка джезвы позволяет налить кофе, не пользуясь прихваткой, а в водопроводных трубах, проложенных глубоко под землей, вода не замерзает даже в сильные морозы и т. д.

Подводим итоги

Теплопроводность — это вид теплопередачи, который обусловлен хаотичным движением и взаимодействием частиц вещества и не сопровождается перемещением этого вещества.

Вещество в разных агрегатных состояниях, а также различные вещества по-разному проводят тепло, то есть имеют разную теплопроводность. Лучшие проводники тепла — металлы, худшие — газы. Человек широко использует способность веществ по-разному проводить тепло.

Контрольные вопросы

1. Что называют теплопроводностью? 2. Опишите опыт, демонстрирующий, что металлы хорошо проводят тепло. 3. Как происходит передача энергии при теплопроводности? 4. В каком состоянии вещество хуже проводит тепло — в твердом, жидком или газообразном? 5. Почему животные не замерзают даже в достаточно сильный холод? 6. Какие материалы хорошо проводят тепло? Где их применяют? 7. Какие материалы плохо проводят тепло? Где их применяют?

Упражнение № 5

1. Почему с точки зрения физики выражение «шуба греет» неверно?

2. Почему двойные рамы в окнах способствуют лучшей теплоизоляции?

3. Почему под соломой снег долго не тает?

4. Почему в бесснежные зимы озимые страдают от морозов?

5. При комнатной температуре металлические предметы на ощупь кажутся холоднее, чем деревянные. Почему? При каком условии металлические предметы будут казаться на ощупь теплее деревянных? одинаковыми с ними по температуре?

6. Воздушный шар расположен на некоторой высоте. Как будет вести себя шар, если температуру воздуха внутри шара увеличить? уменьшить?

Экспериментальное задание

«Греем лед». Возьмите два кусочка льда, каждый положите в отдельный полиэтиленовый пакет. Один пакет тщательно оберните ватой или махровым полотенцем. Положите пакеты на тарелки и поставьте в шкаф. Через час разверните пакеты. Объясните результат.

Физика и техника в Украине

Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины (Киев) считается одним из крупнейших научно-технических материаловедческих центров Европы.

Инициатор создания (1961 г.) и первый директор института — Валентин Николаевич Бакуль (1908-1978). В 1977-2014 гг. институт возглавлял академик НАН Украины Николай Васильевич Новиков; в настоящее время он является его почетным директором.

В институте разрабатываются технологии получения и использования сверхтвердых материалов. Под руководством Н. В. Новикова созданы новые направления современного материаловедения: синтез крупных сверхпрочных кристаллов алмаза разного цвета, получение алмазных и алмазоподобных пленок и покрытий с особыми свойствами, высокотемпературная керамика, компьютерное материаловедение. Разработки института применяются в машиностроении, строительной индустрии, добыче и обработке природного камня, геолого-разведочном бурении, электронике, оптике, медицине и т. д.

С 1995 г. институт — ведущая организация научно-технологического алмазного концерна АЛКОН, продукция которого пользуется спросом как в Украине, так и во многих странах мира.

С 2014 г. институт возглавляет член-корреспондент НАН Украины Владимир Зиновьевич Туркевич.



Тест «физика 8 класс «

1. Каким из способов происходит теплопередача в жидкостях?
ответ:
Теплопроводность
Конвекция
Излучение
2. Какие виды теплопередачи не сопровождаются переносом вещества?
ответ:
Конвекция и теплопроводность
Излучение и конвекция
Теплопроводность и излучение
3. Какое из перечисленных ниже веществ обладает наименьшей теплопроводностью?
ответ:
Воздух
Чугун
Алюминий
4. Какое из перечисленных ниже веществ обладает хорошей теплопроводностью?
ответ:
Солома
Вата
Железо
5. В каком чайнике кипяток остынет быстрее?
ответ:
1
2
Нет разницы
6. В каких случаях теплопередача может происходить путем конвекции?
ответы:
В песке
В воздухе
В камне
7. Металлическая ручка будет казаться на ощупь холоднее деревянной двери при температуре…
ответ:
выше температуры тела
ниже температуры тела
равной температуре тела
8. Верхнюю часть пробирки со льдом поместили в пламя. Расплавится ли лед в нижней части пробирки?
ответ:
Не расплавится
Расплавится
9. Что происходит с температурой тела, если оно больше поглощает энергии, чем излучает?
ответ:
Тело нагревается
Тело охлаждается
Температура тела не меняется
10. При сравнении теплопроводности металлов для опыта были выбраны медный и стальной стержни, к которым прикреплены пластилином кнопки. Какой стержень обладает большей теплопроводностью?
ответ:
Стальной
Медный
Одинаково

Теплопроводность кристаллической решетки — Энциклопедия по машиностроению XXL

Учебное пособие содержит те разделы физики твердого тела, знание которых необходимо для четкого представления об энергетическом спектре электронов в твердом теле, для понимания классификации веществ на металлы, полупроводники и изоляторы. Подробно рассматриваются тепловые свойства твердых тел — гармонические колебания, теплоемкость и теплопроводность кристаллической решетки. Уделяется внимание вопросам химической связи в твердом теле и возможности интерпретации ее с помощью магнитных исследований.  [c.2]
Теплопроводность кристаллической решетки  [c.42]

Результаты измерений показывают, что теплопроводность кристаллической решетки Яр по составу уменьшается, что связано с рассеянием фононов на дефектах деформированной решетки.  [c.33]

Проведено измерение общей теплопроводности при комнатной температуре, вычислена теплопроводность кристаллической решетки, проведены рентгеноструктурные и микрострук-турные исследования изучаемой тройной системы и показана возможность корреляции тепловых и структурных свойств.  [c.178]

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ  [c. 343]

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ (ГЛ- XI  [c.344]

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ 1ГЛ. XI  [c.350]

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ кристаллической решетки (гл. XI  [c.354]

Магний — щелочноземельный металл, II группы Периодической системы элементов, порядковый номер 12 (см. табл. 1), атомная масса 24,312. Цвет светло-серый. Характерным свойством магния является малая плотность 1,74 г/см , температура плавления магния 650 °С. Кристаллическая решетка гексагональная (с/а = 1,62354). Теплопроводность магния значительно меньше, чем у алюминия 125 Вт/(м-К), а коэффициенты линейного расширения примерно одинаковы (26,1 10 при (20—100 С) I. Технический магний Мг1 содержит 99,92 % Mg. В качестве примесей присутствуют Ре, Si, Ni, Na, Al, Мп. Вредными примесями являются Ре, Ni, Си и S1, снижающие коррозионную стойкость магния. Механические свойства литого магния сГв = 115 МПа, о ,., = 25 МПа, б 8 %, Е = = 45 ГПа, НВ 300 МПа, а деформированного (прессованные прутки) Оц 200 МПа, ст ,. , = 9 МПа, б =— 11,5 %, НВ 400 Л Па. На воздухе м, 11 ит легко воспламеняется. Используется в пиротехнике и химической промышленности.  [c.337]

Эти колебания в реальных веществах имеют затухающий характер, в связи с чем наблюдаются затухание тепловых упругих волн и невысокое значение коэффициента теплопроводности. В теории теплопроводности предполагается, что колебания нормального вида квантуются. В дискретной кристаллической решетке связь между ангармоническими колебаниями приводит к взаимодействию фононов между собой. Для описания этого процесса можно воспользоваться понятием длины свободного пробега. По аналогии с кинетической теорией газов теплопроводность твердого тела можно предста-  [c.157]

Теплопроводность представляет собой процесс распространения теплоты при непосредственном соприкосновении отдельных частиц тела, имеющих различные температуры. Этот вид переноса теплоты может происходить в любых телах, но механизм переноса теплоты зависит от агрегатного состояния тела. В жидкостях и твердых телах — диэлектриках — перенос теплоты осуществляется путем непосредственной передачи теплового движения молекул и атомов соседним частицам вещества. В газообразных телах распространение теплоты теплопроводностью происходит посредством диффузии молекул и атомов, а также за счет обмена энергией при соударении молекул. В металлах распространение теплоты происходит в основном в результате диффузии свободных электронов и упругих колебаний кристаллической решетки, причем последнее имеет второстепенное значение.  [c.89]


Механизм распространения теплоты теплопроводностью зависит от физических свойств тела в газообразных телах перенос теплоты теплопроводностью происходит в результате соударения молекул между собой в металлах — путем диффузии свободных электронов в капельных жидкостях и твердых телах-диэлектриках — путем упругих волн (упругие колебания кристаллической решетки).[c.270]

В процессе работы реактора происходит передача энергии у-квантами и замедляющимися нейтронами атомам углерода, что вызывает разогрев графитовой кладки. При этом доля генерируемого в графите тепла составляет л 5% тепловой мощности реактора. Наряду с разогревом кладки вследствие смещения атомов углерода из узлов кристаллической решетки происходит значительное снижение теплопроводности графита, а также накопление запасенной энергии. Температура кладки непосредственно определяет величину и характер радиационной деформации ее элементов. Влияние этих радиационно-термических эффектов учитывается при конструировании кладок для обеспечения отвода тепла, генерируемого в графите.  [c.228]

Для условий работы электродов в ЭИ-устройствах S — 14-20 мкм, а глубина лунки при этом оценивается в 10-15 мкм. Результаты расчета и экспериментальные измерения говорят о том, что скорость съема металла с эрозионного следа под действием плазменной струи близка к скорости движения фронта нагрева до температуры фазового перехода за счет теплопроводности. Закаленный металл, застывший в виде кольцевых валиков или отдельных островков-наплывов на не подвергнутой электрической эрозии поверхности, имеет слабое сцепление с материалом электрода, в связи с чем при последующих импульсах он отслаивается. Причиной слабого сцепления может явиться недостаточное количество запасенной в расплавленном металле тепловой энергии для расплавления поверхности электрода и образования единой кристаллической решетки. Это подтверждается также формой зависимости эрозии электрода от количества подаваемых импульсов (рис.4.6). С увеличением количества импульсов эрозия возрастает не по прямой линии, а по ломаной с различными наклонами. Участки с наибольшей крутизной (большой эрозионный износ) соответствуют отслаиванию валиков или отдельных островков-наплывов металла от электрода.  [c.170]

Отдельные составляющие твердой фазы теплозащитного материала могут находиться в кристаллическом либо в аморфном состоянии. Механизм переноса тепла в этих состояниях резко отличен. В свою очередь кристаллы подразделяются на проводники и диэлектрики в зависимости от того, что является основным носителем тепловой энергии электроны или колебания кристаллической решетки — фононы. В последнем случае проводимость определяется длиной свободного пробега, т. е. расстоянием, на котором сохраняется правильная структура кристаллической решетки или так называемый дальний порядок. Аморфные диэлектрики, у которых зерна кристаллов расположены хаотично, имеют меньший коэффициент теплопроводности по сравнению с кристаллическими диэлектриками, у которых структура более упорядочена. При 50 К коэффициент теплопроводности кристаллического кварца в 150 раз выше, чем у аморфного кварцевого стекла.  [c.75]

Это соотношение отличается от закона Видемана — Франца, описывающего электронную проводимость в металлах. В графите перенос тепловой энергии примерно на 99% происходит за счет колебаний кристаллической решетки, а электронная проводимость мала. Это положение подтверждается также тем, что добавка в графит бора изменяет его электрические свойства в широких пределах без заметного воздействия на теплопроводность.[c.169]

Чем больше внутренних электронов, тем сильнее рассеиваются кристаллической решеткой движущиеся электроны. Поэтому теплопроводность металлов, принадлежащих к одной к той же подгруппе периодической системы элементов, должна, как правило, уменьшаться с увеличением атомного номера, поскольку при этом число валентных электронов не меняется, а число внутренних возрастает.  [c.6]


Посторонние атомы или ионы, внедренные в кристаллическую решетку, искажают силовое поле решетки и вызывают дополнительное рассеяние электронов. Вследствие этого теплопроводность сплавов должна быть меньше, чем теплопроводность каждого из исходных компонентов.  [c.6]

Коэффициент теплопроводности изменяется в весьма широких пределах в зависимости от природы тела, что объясняется различным механизмом переноса тепла, который имеет место в этих телах. Теплопроводность любого твердого вещества состоит из электронной проводимости, обусловленной движением свободных электронов, и так называемой ионной проводимости, связанной с тепловыми колебаниями кристаллической решетки. Удельный вес указанных проводимостей в различных телах различен.  [c.7]

В настоящее время отсутствует не только точное решение, но даже точное написание уравнения процесса переноса электричества в металлах и сплавах вследствие сложной зависимости его от характеристических параметров металла. Еще худшее положение в теории теплопроводности, так как процесс переноса тепла является еще более сложным. Имеющиеся решения обычно сводятся к установлению взаимосвязи между электропроводностью и теплопроводностью. Несмотря на различие методов, эта зависимость имеет один и тот же вид отношение коэффициента теплопроводности Я к произведению коэффициента электропроводности а на абсолютную температуру Т есть величина постоянная L. Кроме того, известно, что теплопроводность в металле осуществляется двумя способами электронами (электронная теплопроводность Хе) и упругими колебаниями атомов в узлах кристаллической решетки (фо-нонная теплопроводность Лф).  [c.115]

К металлам относятся вещества, обладающие хорошей электрической проводимостью, теплопроводностью, ковкостью, необходимой вязкостью, металлическим блеском, прочностью на разрыв, упругостью при деформации и рядом других свойств. В твердом состоянии они имеют кристаллическое строение. Все перечисленные свойства отражают внутреннее строение металла, заключающееся в том, что в металле электроны принадлежат всей кристаллической решетке, а не отдельным атомам или ионам. Благодаря такому расположению электронов возникают особые силы, обеспечивающие так называемый металлический тип связи атомов в решетке.  [c.394]

Медь — металл красного, в изломе розового цвета. Температура плавления 1083 °С. Кристаллическая решетка ГЦК с периодом а = 0,31607 нм. Плотность меди 8,94 г/см . Медь обладает высокими электропроводимостью и теплопроводностью Удельное электрическое сопротивление меди 0,0175 мкОм.м. В зависимости от чистоты медь изготовляют следующих марок МОО (99,99 % Си), МО (99,97 % Си), М1 (99,9 % Си), М2 (99,7 % Си), М3 (99,50 % Си). Присутствующие в меди примеси оказывают большое влияние на ее свойства.  [c.406]

Неметаллические бескислородные соединения. Карбид кремния Si (или карборунд) представляет собой соединения кремния с углеродом [21, 63, 67, J01 ]. Кроме модификации с гексагональной кристаллической решеткой ( — Si ) имеется модификация с кубической структурой типа алмаза (Р — Si ). Карбид кремния отличается высокой твердостью, теплопроводностью, огнеупорностью, специфическими электрическими и полупроводниковыми свойствами (табл. 9).  [c.142]

Радиационная устойчивость. Оксид бериллия в большей степени, чем какой-либо керамический материал, обладает способностью рассеивать нейтроны. Именно эта способность и определила применение оксида бериллия в атомных реакторах в качестве замедлителей нейтронов. Под воздействием радиоактивного излучения вследствие смещения ионов и возникновения дефектов в кристаллической решетке происходит изменение некоторых физических и теплофизических свойств ВеО. В результате облучения меняется гексагональная решетка, причем отношение осей с/а увеличивается с 1,622 до облучения до 1,627 после облучения, при этом наблюдается удлинение образца на 0,1—0,2%. Наиболее заметно снижаются у облученного ВеО теплопроводность (на 30—50%) и прочность (до 80% первоначальной). После термической обработки первоначальные свойства спеченного ВеО почти полностью восстанавливаются.  [c.136]

Всем кристаллам присуща анизотропия, т.е. неравномерность свойств по направлениям, определяемая различными расстояниями между атомами в кристаллической решетке. Наиболее сильно анизотропия выражена у металлов, имеющих асимметричное кристаллическое строение. В таких кристаллах в зависимости от направления существенно изменяются показатели физических свойств, прочностные характеристики, модуль упругости, термический коэффициент расширения, коэффициенты теплопроводности и электро-  [c.8]

Излучение лазера, сфокусированное специальными оптическими устройствами, может выделять на поверхности металла большое количество теплоты. Часть этой теплоты в виде квантов света поглощается электронами проводимости металла. Они передают свою энергию кристаллическим решеткам. Нагрев последующих слоев осуществляется вследствие теплопроводности. Особенностью светового нагрева является отражение части  [c.455]

Теплопроводность сплавов ухудшается при развитии внутренних напряжений третьего рода (в пределах кристаллической решетки), например в результате образования твердых растворов в сплавах с непрерывным рядом твердых растворов. При этом минимум теплопроводности имеет место примерно при равной концентрации компонентов. Теплопроводность металлов возрастает с увеличением их зерна [78]. Считают, что коэффициент теплопроводности аддитивен для многофазных сплавов.  [c.230]


В углеродисто и малолегированной стали аустенит устойчив только при температурах выше Ас1, немагнитеа вязок твердость НВ 180—220 обла дает пониженной теплопроводностью Кристаллическая решетка аналогична V—Ре.  [c.28]

Напряжения второго рода возникают вследствие неоднородности кристаллического строения и различия физико-механических свойств фаз и структур сплавов. Фазы, например в черных металлах, феррит, аустенит, цементит, графит обладают различной кристаллической решеткой их плотность, прочность и упругость, теплопроводность, теплоемкость, характеристики теплового расширения различные. Структуры, представляющие собой смесь фаз, например перлит в сталях, а также закалочные структуры, в свою очередь, обладают отличными от смежных структур свойствами. Различие кристаллической ориентации зерен металла обусловливает анизотропию физико-механических свойств микрообъемов металла. В результате совместного действия этих факторов возникают внутри-зеренные и межзеренные напряжения еще в нронессе первичной кристаллизации и при последующих прев эащениях во время охлаждения. При высоких температурах напряжения уравновешиваются благодаря пластичности материала. Однако они проявляются в низкотемпературной области, возникая при фазовой перекристаллизации и выпадении вторичных и третичных фаз (фазовый наклеп), при каждом общем или местном повышении температуры (из-за различия теплопроводности и коэффициентов линейного расширения структурных составляющих), приложении внешних нагрузок (из-за различия и анизотропии механических свойств), а также нрп наклепе, наступающем в результате общего или местного перехода напряжений за предел текучести материала.[c.152]

С колебаниями атомов кристаллической решетки связаны многие физические явления в твердых телах — теплоемкость, теплопроводность, термическое расширение, электропроводность и др. Теория коле баннй атомов трехмерного кристалла крайне сложна. Поэтому мы сначала рассмотрим распространение упругих волн в однородной упругой струне и в кристаллах без учета их дискретной структуры. Затем рассмотрим колебание атомов в одно-ме13Ной решетке. После этого полученные результаты обобщим для случая трехмерной кристаллической решетки.  [c.141]

При рассмотрении колебаний атомов кристаллической решетки а также теплоемкости твердых тел, связанной с этими колебания ми, предполагалось, что силы, действующие между атомами, упру гие и атомы совершают гармонические колебания с малыми ам плитудами около их средних положений равновесия. Это позволи ло разделить весь спектр колебаний на независимые моды, рассчи тать в этом приближении тепловую энергию кристалла и получить формулу для теплоемкости, хорошо описывающую ее поведение при низких и высоких температурах. Однако для объяснения ряда явлений, таких, например, как тепловое расширение твердых тел и теплопроводность, сделанных предположений уже недостаточно и необходимо принимать во внимание тот факт, что силы взаимодействия между атомами в решетке не совсем упругие, т. е. они зависят от смещения атомов из положения равновесия не линейно, а содержат ангармонические члены второй и более высоких степеней, влияние которых возрастает с ростом температуры.  [c.183]

При объяснении явления теплопроводности мы уже не можем считать, что атомы совершают строго гармонические колебания, распространяющиеся в кристаллической решетке в виде системы не взаимодействуюш,их между собой упругих волн. Такие волны распространялись бы в кристалле свободно без затухания, следовательно, имели бы неограниченный свободный пробег тепловой поток, даже при малых градиентах температуры, мог бы существовать неопределенно долго, прежде чем установилось бы тепловое равновесие, а теплопроводность была бы бесконечна.[c.188]

Рений (Re) имеет плотность 21,02 г/см , температуру плавления 3180°С, кипения 5627°С, теплопроводность при 20°С составляет 170 Вт/(м -К), модуль нормальной упругости 469 МПа, твердость 2.50 НВ. При 90°С рений переходит в сверхпроводящее состояние. Он расположен в V11A группе Периодической системы элементов Д. И. Менделеева под номером 75, имеет весьма тяжелую массу, равную 186,31, кристаллическая решетка гексагональная, плотноупакованная (ГП), атомный радиус л = 0,138 hmi. Параметры кристаллической решетки и = 0,2758 нм, с = 0,45 нм, с а = = 1,615  [c.96]

В металлах перенос теплоты осуществляется главным образом вследствие диффузии свободных электронов. Доля упругих колебании крпсталлнческо решетки в общем процессе переноса теплоты незначительна из-за огромной иодвижности электронов ( электронного газа ). По этой же причине теплопроводность металлов значительно выше диэлектриков и других веществ. При повышении температуры колебание кристаллической решетки не только способствует переносу энергии, но в то же время создает помехи движению электронного газа , что сказывается на электро-и теплопроводности металлов. Теплопроводность чистых металлов (кроме алюминия) с повышением температуры уменьшается, особенно резко теплопроводность снижается при наличии примесей, что объясняется увеличением структурных неоднородностей, которые препятствуют направленному движению электронов и приводят к их рассеиванию. В отличие от металлов теплопроводность сплавов с возрастанием температуры увеличивается.  [c.64]

Когда подобраны активный ион и матрица, следует рассмотреть диаграмму состояний, которая показывает, что получается в результате взаимодействия двух (и более) веществ. В твердотельной электронике в качестве активной среды применяют сложные оксиды (например, 5 А12О,, X 3 У,Оз — гранат), так как они обладают высокими прозрачностью в нужном диапазоне длин волн, теплопроводностью и температурой плавления, а также отсутствием взаимодействия с агрессивными средами. При выборе оптимального состава активной среды необходимо учитывать изоморфное замещение с минимальным искажением кристаллической решетки матрицы ее ионов ионами редкоземельного элемента и метод выращивания монокристаллов.[c.58]

Параллельно под руководством И. В. Курчатова проводились исследования, в процессе которых открыты весьма интересные явления, имевшие важнейшее значение для работы реакторов и понимания действия излучения на вещество. При изучении физических свойств графита в условиях интенсивного нейтронного облучения были обнаружены значительные их изменения уменьшение теплопроводности и электропроводности,, изменение объема и механической прочности. Далее было установлено, что при отжиге облученного графита выделяется скрытая энергия, запасенная кристаллической решеткой. Эти исследования позволили выяснить природу радиационных нарушений в графите и решить ряд практических задач, возникших Т1ри проектировании и эксплуатации ядерных реакторов с графитовым замедлителем.  [c.5]

На горячих участках твердого и жидкого металлического тела электроны обладают большей средней энергией, чем на холодных. Легко переходя в области с низкой температурой, электроны вносят добавочную энергию и повышают температуру. Большой подвижностью общих электронов объясняют высокую электро- и теплопроводность металлов. Следовательно, с увеличением валентности теплопроводность металлов должна расти и для металлов с однотипной кристаллической решеткой должна быть периодической функцией порядкового номера со-01ветствующих химических элементов. На опыте это и наблюдается. Например, для натрия, магния и алюминия с числом валентных электронов 1, 2 и 3 коэффициент теплопроводности при 325″ К составляет соответственно 100,8 135,4 и 178 ккал м-ч-град). В отличие от металлов в телах с ионной к ковалентной связью главную роль играет теплопроводность основной решетки, вызванная колебаниями ее узлов. Такие тела относительно мало теплопроводны.  [c.6]


ТЕПЛОЕМКОСТЬ (решеточная — теплоемкость, связанная с поглощением теплоты кристаллической решеткой удельная— тепловая характеристика вещества, определяемая отношением теплоемкости тела к его массе электронная — теплоемкость металлов, связанная с поглощением теплоты электронным газом) ТЕПЛООБМЕН (излучением осущесгв-ляется телами вследствие испускания и поглощения ими электромагнитного излучения конвективный происходит в жидкостях, газах или сыпучих средах путем переноса теплоты потоками вещества и его теплопроводности теплопровод-ноетью проходит путем направленного переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящего к выравниванию их температуры) ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ (решеточная осуществляется кристаллической решеткой стационарная характеризуется неизменностью температуры различных частей тела во времени электронная — теплопроводность металлов, осуществляемая электронами проводимости) ТЕПЛОТА (иенарения поглощается жидкостью в процессе ее испарения при данной температуре конденсации выделяется насыщенным паром при его конденсации образования — тепловой эффект химического соединения из простых веществ в их стандартных состояниях плавления поглощается твердым телом в процессе его плавления при данной температуре сгорания — отношение теплоты, выделяющейся при сгорании топлива, к объему или массе сгоревшего топлива удельная — отношение теплоты фазового перехода к массе вещества фазового перехода — теплота, поглощаемая или выделяемая при фазовом переходе первого рода) ТЕРМОДЕСОРБЦИЯ — удаление путем нагревания тела атомов и молекул, адсорбированных поверхностью тела ТЕРМОДИНАМИКА — раздел физики, изучающий свойства макроскопических физических систем на основе анализа превращений без обращения к атомно-молекулярному строению вещества  [c. 286]

Относительно этих фактов высказывалось предположение, что уменьшение теплопроводности углеродистых сталей после закалки вызывается увеличением содержания примесей в твердом растворе (в который они переходят при закалке), а теплопроводность аустенита низка потому, что «1—железо обладает большей способностью растворять примесные элементы, чем а-железо. Однако теплопроводность и чистого железа зависит от строения атомной решетки железа. Согласно ряду достоверных исследований, теплопроводность чистого железа имеет минимум в области превращения а- в у-железо (900°), т. е. для объемноцентрирован-ной решетки железа характерно уменьшение теплопроводности с температурой, а для плотной гранецентрированной упаковки атомов железа характерен положительный температурный коэффициент теплопроводности. Таким образом, для чистого железа, влияние на теплопроводность которого различной растворимости примесей в модификациях решетки вряд ли следует принимать во внимание, заметна связь между температурным коэффициентом теплопроводности и строением кристаллической решетки железа.[c.122]

Отжиг и отпуск, снимая напряжения кристаллической решетки и способствуя выделению растворенных примесей, обычно вызывают увеличение теплопроводности и электропроводности. Закалка, фиксируя высокотемпературную структуру и состав твердого раствора при низких температурах, обычно способствует уменьшеникр проводимости тепла и электричества. Однако здесь имеются некоторые особенности, на которые следует обратить внимание.  [c.123]

Рассмотрим причины высокой теплопроводности металлов. Ионы в узлах кристаллической решетки совершают колебательные движения. Средняя амплитуда этих колебаний определяет TeMneipa-rypy металла. Чем выше температура, тем больше средняя амплитуда колебаний. В неметаллах в передаче тепловой энергии от одного объема к другому принимают участие только ионы. В металлах, кроме ионов, в процессе передачи тепла участвует также легкоподвижный электронный газ. Поэтому скорость передачи тепла в металлах значительно выше, чем в неме- таллах.[c.12]


Теплопроводные материалы и общие области применения

1.0 Что такое теплопроводность

Теплопроводность материала или элемента является определяющим свойством, которое помогает в разработке эффективных технологий нагрева/охлаждения. Значение теплопроводности можно определить путем измерения скорости, с которой тепло может проходить через материал.

Это значение выражается в ваттах на метр на градус Кельвина Вт/м•К в соответствии с рекомендациями S.I. (Международная система).Материалы с высокой теплопроводностью могут эффективно передавать тепло, в то время как материалы с более низкой теплопроводностью плохо передают тепло и медленно поглощают тепло из окружающей среды.

1.1 Факторы, влияющие на теплопроводность

Многочисленные химические и физические свойства элемента или материала могут влиять на его теплопроводность. Как правило, материалы с простым химическим составом и молекулярной структурой имеют более высокую теплопроводность. Общей физической характеристикой, которая может влиять на теплопроводность материалов, является пористость. Воздух имеет теплопроводность 0,02 Вт/м•К при комнатной температуре (20-25°С). Это значение значительно ниже, чем у большинства твердых веществ. Когда воздух попадает в поры вещества, он может снизить скорость эффективного прохождения тепла через него. Размер пор, их распределение, форма и связность — все это влияет на пористость материала. Высокая пористость снижает теплопроводность. Другими внешними факторами, которые могут повлиять на теплопроводность, являются влажность и направление теплового потока.

Вода и лед имеют более высокую теплопроводность, чем воздух. Если материал подвергается воздействию среды с присутствующей влагой, он потенциально может быть поглощен и даст более высокое значение теплопроводности. Молекулярная структура материалов также может ограничивать поток тепла. Древесина является примером материала, молекулярная структура которого состоит из прямых волокон. Тепло, протекающее через древесину, движется в постоянном направлении по пути, обеспечиваемому волокнами. Если тепло течет против волокон, сопротивление больше.Это сопротивление может ограничить эффективную теплопередачу и снизить теплопроводность этого материала.

Рисунок 1: Пористость в образце породы

2.0 Теплопроводящие материалы и современные приложения

2.1 Алмазы

Алмаз

в настоящее время носит титул теплопроводного материала, известного человеку. Теплопроводность алмаза может достигать 2000–2200 Вт/м•К при измерении при комнатной температуре (20–25°C). Это значение теплопроводности почти в 5 раз выше, чем у серебра, которое имеет второе по величине значение теплопроводности.Алмаз обычно используется в электронике для рассеивания тепла, чтобы защитить чувствительные устройства от перегрева. Их высокие значения теплопроводности также могут быть использованы для определения подлинности бриллиантов в ювелирных изделиях.

2.2 Серебро

Серебро

имеет второй по величине измеренный показатель теплопроводности. Серебро — распространенный и относительно недорогой металл, который используется в тысячах практических приборов и технологий. 35% серебра, переработанного в США, используется для электроники и электротехники (U.Сводка геологоразведочных сообществ 2013) . Серебро является относительно ковким металлом, который можно легко манипулировать до различной вязкости и размера частиц. Это свойство серебра способствовало широкому использованию металла. Серебряная паста является примером промышленного продукта из серебра, спрос на который постоянно растет. Серебряная паста часто используется в производстве фотогальванических элементов, основного компонента солнечных батарей.

Рисунок 2: Круговая диаграмма, показывающая использование серебра в Соединенных Штатах Америки.

2.3 Медь, золото и алюминий

Медь является материалом с третьей по величине теплопроводностью, а также самым популярным металлом, используемым для производства технологий проводимости. Медь является чрезвычайно эффективным материалом для минимизации потерь энергии при передаче тепла. Медь имеет высокую температуру плавления и низкую скорость коррозии. Кастрюли, трубы с горячей водой и электронные радиаторы являются примерами приборов, в которых используются теплопроводные свойства меди.

Золото имеет те же проводящие свойства, что и медь, но встречается редко и требует больших затрат.Золото не тускнеет так быстро, как медь и серебро, поэтому его часто используют для изготовления электрических контактов и разъемов из-за его высокой износостойкости.

Алюминий — еще один металл с повышенным значением теплопроводности. Алюминий имеет относительно низкую температуру плавления по сравнению с другими металлами и часто используется в качестве экономичной альтернативы меди. Медно-алюминиевые смеси часто производятся для использования химических и физических характеристик обоих металлов и минимизации производственных затрат.

Рисунок 3: Основа решетки атома меди

2.4 10 лучших теплопроводящих материалов

Материал Теплопроводность Вт/м•К при (20-25°C)
Алмаз 2000-2200
Серебро 429
Медь 398
Золото 315
Нитрид алюминия 320
Карбид кремния 270
Алюминий 247
Вольфрам 173
Графит 168
Цинк 116

Таблица 1: 10 лучших теплопроводящих материалов и значения их проводимости, измеренные в Вт/м·K при комнатной температуре (20-25°C)

3.

0 Механика теплопроводности

Теплопроводность является основным компонентом минералов и элементов, который имеет решающее значение для разработки бесчисленных технологий и инструментов. Выбор материала с надлежащим значением проводимости может повысить эффективность продукта и сэкономить энергию и деньги. Наиболее исключительными теплопроводниками являются металлы из-за их внутреннего электронного расположения. Ионы металлов плотно упакованы в виде решетки (рис. 3). Эти ионы постоянно вибрируют, выделяя тепло.

Молекулярная структура металлов также включает свободные электроны. Эти делокализованные электроны несут большое количество энергии при движении через решетку. Когда эти электроны сталкиваются с основой решетки, они возбуждают ионную структуру, заставляя ее колебаться быстрее. Повышенная вибрация решетки начинает выделять больше тепла. Из-за движения свободных электронов, присутствующих в металле, тепло, выделяемое ионными колебаниями, может более эффективно передаваться через вещество.

3.1 Механика теплопроводности алмазов

В отличие от электронов, которые переносят тепло в металлах, фотоны переносят энергию и тепло в алмазах. В научном сообществе предполагается, что поверхность алмаза покрыта тонкой карбидной пленкой, которая способствует спариванию электронов с фотонами. Это взаимодействие в настоящее время исследуется и, по-видимому, является средой теплопередачи, влияющей на повышенную теплопроводность алмаза. Структура простых углеродных связей в алмазах также влияет на перенос тепла через каждый атом.Как упоминалось выше, материалы с простой молекулярной структурой часто обладают более высокой теплопроводностью.

Рисунок 4: Диаграмма Льюиса, показывающая углеродную основу атома алмаза

4.0 Заключение

Согласно первому закону термодинамики, энергия не может быть ни создана, ни уничтожена. Энергия (тепло) может только передаваться. Эффективная теплопередача требует эффективных теплопроводников. Материалы с высокой теплопроводностью имеют решающее значение при проектировании и разработке бесчисленного количества электроники и приборов, передающих тепло. Каждый теплопроводник обладает уникальными химическими и физическими свойствами, которые позволяют использовать нагревательные свойства с пользой.

Ссылки

Irimia R, Gottschling M (2016) Таксономическая ревизия Rochefortia Sw. (Ehretiaceae, Boraginales). Журнал данных о биоразнообразии 4: E7720 . (н.д.). https://doi.org/10.3897/BDJ.4.e7720.

Фликр. 1 https://live.staticflickr.com/8227/8456671200_5c93da3b69_b.jpg

Множество применений серебра.(н.д.). Получено с 2 https://geology.com/articles/uses-of-silver/

Электроника: самые основы. (2015, 21 апреля). Получено с 3 http://stuartparkinson.com/electronics-the-very-basics/

(н.д.). Получено с https://www.cs.mcgill.ca/~rwest/wikispeedia/wpcd/wp/m/Material_properties_of_diamond.htm

Свойства и применение меди — электрическая, термическая, коррозионная стойкость, легирование и многое другое. (н.д.). Получено с https://copperalliance. org.uk/knowledge-base/education/education-resources/copper-properties-applications/

Алмазная структура. (1970, 01 января). Получено с 4 http://sciencesolve.blogspot.com/2015/09/diamond-structure.html

Автор: Каллиста Уилсон, младший технический писатель Thermtest

Чрезвычайно низкая теплопроводность и высокие термоэлектрические характеристики в жидкоподобных полиморфных материалах Cu2Se1-xSx

В последнее время халькогениды меди Cu 2− x δ (δ = S, Se, Te) привлекают большое внимание благодаря своим исключительным тепловым и электрическим транспортным свойствам.Ожидается, что помимо этих бинарных соединений Cu 2− x δ тройные твердые растворы Cu 2− x δ также будут обладать превосходными термоэлектрическими характеристиками. В этом исследовании мы синтезировали серию Cu 2 SE 1- x x x x ( x = 0,2, 0,3, 0,5 и 0,7) твердые решения плавлением исходных элементов с последующим искровым плазменным спеканием. Энергодисперсионное картирование, порошковая и монокристаллическая рентгеновская дифракция и рентгенофазовые исследования позволяют предположить, что Cu 2 Se и Cu 2 S могут образовывать непрерывный твердый раствор во всем диапазоне составов. . Эти твердые растворы Cu 2 Se 1− x S x представляют собой полиморфные материалы, состоящие из различных фаз с различными пропорциями при комнатной температуре, но однофазные при комнатной температуре.Увеличение содержания серы в твердых растворах Cu 2 Se 1− x S x может значительно снизить концентрацию носителей, что приведет к значительному увеличению концентрации носителей диапазон температур по сравнению с бинарными Cu 2 Se. В частности, введение серы в Se-центры снижает скорость звука. Комбинируя усиленное рассеяние фононов на точечных дефектах, в этих твердых растворах получают чрезвычайно низкую решеточную теплопроводность.Наконец, максимум ZT Значение 1,65 на 950 k достигается для Cu 2 SE 0,8 S 0,2 ​​ , что больше, чем у CU 2 SE и CU 2 С.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Техническая сталь и материалы | Какие металлы проводят тепло лучше/быстрее всего

Image by Shutterbug75 from Pixabay

Теплопроводность является важнейшим качеством металлов, поскольку она измеряет количество и скорость тепла материал может сместиться.Это качество особенно важно в высокотемпературные среды.

Чрезвычайно высокие температуры могут изменить свойства любого металла, обычно снижая прочность. Таким образом, более быстрый отвод тепла может значительно снизить нагрузку на детали, повысив их полезность и долговечность.

Однако в некоторых сценариях использования хуже нагревается проводимость действительно помогает. Например, металлы с более низкой термической вытесняющие свойства являются лучшим выбором для высокотемпературных сред где температура должна поддерживаться дольше, например, в двигателях самолетов или кухонной утвари. С другой стороны, материалы с отличной проводимостью обычно используются для теплообменники.

Существует значительное несоответствие теплопроводности различных элементов. Однако все они имеют одну общую черту – свойства теплопереноса остаются почти одинаковыми, независимо от температуры.

С другой стороны, сплавы

имеют разные свойства теплопроводности при различных температурах. По этой причине производители сплавов указывают значение при различных температурах, обычно при тех, при которых материал имеет наибольшую прочность.Вы можете найти эти значения на Tech Steel & Materials для различных сплавов в нашем онлайн-каталоге.

Имперское значение для измерения теплопроводности составляет [BTU/(ч·фут⋅°F)], а метрическое значение – [Вт/м-K].

Но какие металлы обладают наилучшей теплопроводностью? Давайте более глубокий взгляд и узнать!

Серебро

Серебро

— драгоценный металл, очень пластичный и ковкий. а также является выдающимся проводником электричества и тепла. Его термальный проводимость 248 [BTU/(час·фут⋅°F)] или 429 [Вт/м-К].Несмотря на исключительное тепловыделение, серебро не находит широко используется в промышленных приложениях, так как это дорого.

Медь

Чистая медь имеет наилучшую электропроводность среди всех других металлов. По этой причине он широко используется для изготовления теплообменников, кондиционеры и холодильники, а также баки для горячей воды. Однако медь является также дорого, что ограничивает его использование в коммерческих приложениях.

Медь имеет теплопроводность 232 [БТЕ/(час·фут⋅°F)] или 401 [Вт/м-К] при комнатной температуре.

Алюминий

Алюминий

является экономичным вариантом для применений, где требуется быстрая теплопередача. В целом, алюминий не имеет почти такого же теплопроводность как у меди, но благодаря более низкой цене она находит более использование в коммерческих приложениях.

Алюминий

имеет теплопроводность 137 [БТЕ/(час·фут⋅°F)] или 237 [Вт/м-К] при комнатной температуре.

Латунь

Латунь – это сплав меди и цинка. В первую очередь известен превосходная коррозионная стойкость, латунь также обладает хорошей термостойкостью. проводимость.При комнатной температуре значения составляют 64 [БТЕ/(час·фут⋅°F)] или 111 [Вт/м-K].

Алюминий Бронза

Алюминиевая бронза представляет собой сплав, состоящий из меди, алюминий, железо и никель. Этот материал известен своей высокой прочностью и коррозионная стойкость, но и хорошая теплопроводность. В комнате температура, значения равны 44 [BTU/(ч·фут⋅°F)] или 76 [Вт/м-К].

Железо

Железо — пластичный и ковкий металл с хорошими тепловыми проводимость 42 [BTU/(час·фут⋅°F)] или 73 [Вт/м-К].Однако железо само по себе не используется в промышленных целях. Вместо этого он смешивается с углеродом для создания стального сплава, который имеет гораздо более высокую прочность. Однако сталь также имеет гораздо худшую теплопроводность 9,2 [БТЕ/(час·фут⋅°F)] или 16 [Вт/м-К] при комнатной температуре.

Теплопроводность | Фторохимикаты | Дайкин Глобал

Полимерные смолы являются универсальными материалами благодаря таким свойствам, как технологичность и относительная прочность.Однако их относительно низкая теплопроводность может представлять собой инженерную проблему при применении вблизи источника тепла или при замене металла.

Требуемые электрические свойства смол варьируются в зависимости от применения. Daikin предлагает как электроизоляционные, так и электропроводящие решения.

  • — Производительность и охлаждение полупроводников / надежной электроники

Стремление упаковать все большее количество вычислительной мощности во все меньшие полупроводниковые корпуса приводит к возрастающей инженерной задаче по отводу рассеиваемого тепла от электронных компонентов.

С развитием 5G и высокочастотных сигналов необходимо улучшить теплопроводность материалов подложки при сохранении низких диэлектрических свойств для целостности сигнала.

  • — Электрификация автомобилей

Компоненты электронной трансмиссии, такие как двигатели, инверторы и аккумуляторные батареи, выделяют меньше тепла, чем двигатели внутреннего сгорания; однако их производительность и безопасность также более чувствительны к повышению температуры.

При проектировании этих компонентов необходимо учитывать тепловые свойства каждого слоя, чтобы обеспечить достаточный поток тепла от источника к стоку.

Пластмассы являются хорошей альтернативой металлам из-за более низкой стоимости инструментов и универсальности дизайна. В некоторых применениях, заменяющих металл стандартными пластиками, ухудшается теплопроводность. Требуются пластмассы с высокой теплопроводностью.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Что такое термические свойства материалов? – М.В.Организинг

Что такое термические свойства материалов?

Тепловые свойства – это свойства материала, связанные с его теплопроводностью.Другими словами, это свойства, которые проявляет материал, когда через него проходит тепло. Тепловые свойства подпадают под более широкую тему физических свойств материалов.

Каковы свойства хорошего теплоизолятора?

Лучшие теплоизоляторы имеют наименьшую теплопроводность; это свойство материала, которое измеряет, насколько хорошо он может проводить тепло через свою массу. Чем ниже показатель проводимости, тем хуже материал способен проводить тепло, что позволяет ему улавливать тепло или защищать содержимое от внешнего тепла.

Какой материал является хорошим проводником тепла?

Проводники, которые обычно представляют собой металлы (например, медь), являются хорошими проводниками тепла. Проводники, которые обычно представляют собой металлы (например, медь), являются хорошими проводниками тепла.

Что такое хорошая теплопроводность?

Измеряется в ваттах на метр Кельвина (Вт/мК). Чтобы вы могли почувствовать теплоизоляционные материалы — их теплопроводность варьируется от примерно 0,008 Вт/мК для панелей с вакуумной изоляцией (так что это лучшие, но очень дорогие!) до примерно 0.061 Вт/мК для некоторых типов древесного волокна.

Какое значение имеет теплопроводность?

Повышенная теплопроводность обеспечивает более высокую скорость теплопередачи в материале с фазовым переходом, сокращая время, необходимое для полного заряда или разряда PCM. Аймара Олбери, доктор философии. Теплопроводность — это внутреннее свойство материала, выражающее его способность проводить тепло. /span>

Какие факторы влияют на теплопроводность?

Теплопроводность конкретного материала сильно зависит от ряда факторов.К ним относятся градиент температуры, свойства материала и длина пути, по которому следует тепло.

Что означает теплопроводность?

Теплопроводность может быть определена как скорость, с которой тепло передается за счет теплопроводности через единицу площади поперечного сечения материала, когда температурный градиент выходит перпендикулярно площади.

Зависит ли теплопроводность от температуры?

Влияние температуры на теплопроводность металлов и неметаллов различно.В металлах теплопроводность в основном обусловлена ​​свободными электронами. В сплавах изменение электропроводности обычно меньше, и поэтому теплопроводность увеличивается с температурой, часто пропорционально температуре.

Почему теплопроводность воды уменьшается с температурой?

В газах количество столкновений молекул увеличивается с повышением температуры. С повышением температуры увеличивается хаотичность движений молекул. Это препятствует переносу тепла через жидкости.Таким образом, теплопроводность жидкостей уменьшается с повышением температуры.

Что такое критический радиус изоляции?

сопротивления изоляции, но уменьшает сопротивление конвекции поверхности из-за увеличения. площадь внешней поверхности. Из-за этих противоположных эффектов критический радиус изоляции определяется как внешний радиус. что обеспечивает максимальную скорость теплопередачи.

При какой температуре теплопроводность воды начинает падать?

Теплопроводность резко падает в интервале температур от точки плавления (550 К) до 650 К.При более высоких температурах теплопроводность практически не зависит от температуры.

Как температура влияет на твердое тело?

Температура оказывает прямое влияние на то, существует ли вещество в твердом, жидком или газообразном состоянии. Как правило, повышение температуры превращает твердые вещества в жидкости, а жидкости в газы; его восстановление превращает газы в жидкости, а жидкости в твердые тела.

Почему у алмаза такая высокая теплопроводность?

По словам соавтора Дэвида Бройдо, профессора физики Бостонского колледжа, хорошо изучена высокая теплопроводность алмаза, обусловленная легкостью составляющих его атомов углерода и жесткими химическими связями между ними.

Является ли алмаз хорошим теплопроводником?

Бриллиант

— самый ценный из драгоценных камней. Наряду со своими углеродными кузенами графитом и графеном алмаз является лучшим проводником тепла при комнатной температуре, имея теплопроводность более 2000 ватт на метр на кельвин, что в пять раз выше, чем у лучших металлов, таких как медь.

Является ли алмаз хорошим или плохим проводником электричества?

Алмазы не проводят электричество. Многие инженеры когда-то считали, что алмазы не могут проводить электричество из-за структуры тетраэдра, состоящей из ковалентных связей между атомами углерода, которая не позволяет свободным электронам проводить ток.

Может ли алмаз проводить тепло?

В отличие от большинства электрических изоляторов алмаз является хорошим проводником тепла из-за сильной ковалентной связи и низкого рассеяния фононов. Измеренная теплопроводность природного алмаза составила около 2200 Вт/(м·К), что в пять раз больше, чем у серебра, самого теплопроводного металла.

Почему алмаз плохой проводник электричества?

В молекуле графита один валентный электрон каждого атома углерода остается свободным, что делает графит хорошим проводником электричества.В то время как в алмазе у них нет свободного подвижного электрона. Следовательно, не будет потока электронов. Это причина того, что алмаз плохо проводит электричество.

Почему алмаз проводит тепло, а не электричество?

Алмаз является хорошим проводником тепла, так как в алмазе каждый атом углерода тетраэдрически связан с другими атомами углерода. Все электроны находятся близко друг к другу из-за сильной связи между атомами, вызывающей колебания. Это делает его хорошим проводником тепла. Алмаз — плохой проводник электричества, но хороший проводник тепла.

Что является лучшим проводником тепла?

Медь

Является ли фарфор хорошим проводником электричества?

Большинство керамических изделий сопротивляются прохождению электрического тока, и по этой причине керамические материалы, такие как фарфор, традиционно используются для изготовления электрических изоляторов. Однако некоторые виды керамики являются отличными проводниками электричества. В керамике ионные связи, удерживающие атомы вместе, не допускают свободных электронов.

Какой материал является лучшим проводником класса 10?

Серебро

Является ли бумага проводником?

Обычно бумага считается изолятором, а не проводником.Однако бумага может поглощать загрязняющие вещества, которые могут повышать проводимость основной бумаги.

Является ли глина проводником электричества?

Проводимость глины эффективно способствует процессу проводимости электрического тока, особенно когда среда насыщена пресной водой. В настоящем исследовании электропроводность глин исследовалась в зависимости от коэффициента удельного сопротивления пласта и удельной поверхности.

Является ли глина хорошим проводником тепла?

Обожженная глина – хороший проводник тепла.Это керамический материал с хорошими механическими и химическими связями по всему поперечному сечению, которые передают тепло за счет теплопроводности внутрь. Когда глиняный горшок находится на огне, эта разница довольно велика, поэтому передача тепла достаточно эффективна.

Является ли глина изолятором?

Является ли глина проводником или изолятором? Глина с низкой теплопроводностью может служить многим целям, таким как: изготовление глиняной печи для обжига и сушки, хороший изолятор между двумя металлическими поверхностями, где необходимо сохранять тепло в определенной области и предотвращать потери тепла за счет теплопроводности.

Почему глина хороший изолятор?

Частицы золы образуют своего рода мостик между частицами глины, и в глине не создается вакуум, задерживающий тепло. Это позволяет проводить тепло до определенного уровня. Было обнаружено, что образец глины с опилками дает наименьшую теплопроводность и подходит для изготовления глиняной печи и хорошего изолятора.

Какой металл лучше проводит тепло? – Научные проекты

Схема эксперимента:

Разработайте эксперимент для проверки каждой гипотезы. Составьте пошаговый список того, что вы будете делать, чтобы ответить на каждый вопрос. Этот список называется экспериментальной процедурой. Чтобы эксперимент дал ответы, которым можно доверять, он должен иметь «контроль». Контроль – это дополнительное экспериментальное испытание или прогон. Это отдельный эксперимент, проводимый точно так же, как и другие. Единственное отличие состоит в том, что никакие экспериментальные переменные не меняются. Элемент управления — это нейтральная «точка отсчета» для сравнения, которая позволяет вам увидеть, что делает изменение переменной, сравнивая ее с отсутствием изменения чего-либо.Надежные элементы управления иногда очень трудно разработать. Они могут быть самой сложной частью проекта. Без контроля вы не можете быть уверены, что изменение переменной вызывает ваши наблюдения. Серия экспериментов, включающая контроль, называется «контролируемым экспериментом».

Эксперимент 1:

В этом опыте вы сравните теплопроводность трех разных металлов. Вы можете сделать это, используя образцы различных металлических стержней или кондуктометр, как показано на рисунке.

 

 

Процедура :

Пойдите в хозяйственный магазин и купите 3 куска медной, нержавеющей стали и алюминиевой проволоки. Все провода должны быть одинакового диаметра (3 мм или 4 мм) и одинаковой длины (примерно от 6 до 8 дюймов). Возьмите пачку простых белых свечей, несколько спичек и часы с секундной стрелкой. Осторожно растопите немного воска от свечи, скатав теплый воск в шарики одинакового размера — около четверти дюйма в диаметре. Возможно, вам придется увеличить диаметр восковых шариков в зависимости от толщины самой толстой проволоки, которую вы смогли найти, потому что в следующей части эксперимента вы собираетесь нанизывать восковые шарики на концы проволоки.Если у вас длинные провода, тщательно отмерьте разные провода на куски одинакового размера (длиной 6 дюймов будет достаточно) и попросите взрослого помочь вам отрезать их для вас.

Затем зажгите свечу и, удерживая щипцами проволоку с восковым шариком на конце, поместите конец проволоки, противоположный восковому шарику, в пламя свечи, держите его там, пока восковой шарик не расплавится от проволоки и не начнется время. следите за тем, сколько времени потребуется, чтобы восковой шарик расплавился. Внимательно отметьте в листе сбора данных для каждого отрезка проволоки: медь ли это, алюминий или нержавеющая сталь, какой она толщины, какой длины был отрезок и сколько времени потребовалось, чтобы воск расплавился.

Если вы используете кондуктометр, держите центр кондуктометра над пламенем.

Обобщите свои результаты и сравните их со своей гипотезой: восковой шарик быстрее всего упал с медной проволоки?

Расширенная необязательная процедура:

 

Если вы можете получить провода разной толщины из одного и того же металла, вы также можете использовать ту же процедуру для проверки влияния толщины на теплопередачу или проводимость. Попробуйте выяснить, как повлияла разная толщина проволоки на время плавления? Запишите свои результаты и сравнение результатов с гипотезой в заключении, поддерживающем или опровергающем вашу гипотезу.


Эксперимент 2:

В этом эксперименте мы проверим теплопроводность 3 разных ложек. Вы можете выбрать ложки из нержавеющей стали, алюминия и меди. Вы также можете использовать этот метод для сравнения теплопроводности металлических полос, стержней или труб.

Процедура :

  1. Вдавите небольшой кусочек теплого свечного воска из Части I в ручку каждой из трех ложек (см. схему). Вставьте четвертинки в воск, чтобы они прикрепились к ложкам.
  2. Наполните химический стакан 300 мл воды и поставьте его на плиту.
  3. Поместите три ложки в воду так, чтобы четвертинки вышли из стакана.
  4. Включите конфорку и дайте воде нагреться. Обратите внимание на четвертинки и обратите внимание на порядок, в котором они падают с ложек.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.