Raportoi
aiheesta:
"Luonnon lämpöilmiöt
ja ihmisen elämässä"
Esitetty
8. luokan oppilas "A"
Karibova A.V.
Armavir, 2010
Ympärillämme tapahtuu ilmiöitä, jotka liittyvät ulkoisesti hyvin epäsuorasti mekaaniseen liikkeeseen. Nämä ovat ilmiöitä, joita havaitaan, kun kappaleiden lämpötila muuttuu tai kun ne siirtyvät tilasta (esimerkiksi nestemäisestä) toiseen (kiinteään tai kaasumaiseen). Tällaisia ilmiöitä kutsutaan termeiksi. Lämpöilmiöillä on valtava rooli ihmisten, eläinten ja kasvien elämässä. 20-30°C lämpötilan muutos vuodenajan vaihtuessa muuttaa kaiken ympärillämme. Elämän mahdollisuus maan päällä riippuu ympäristön lämpötilasta. Ihmiset saavuttivat suhteellisen riippumattomuuden ympäristöstä oppiessaan tekemään ja ylläpitämään tulta. Tämä oli yksi suurimmista löydöistä ihmiskunnan kehityksen kynnyksellä.
Lämpöilmiöiden luonteesta käsitteiden kehityshistoria on esimerkki monimutkaisesta ja ristiriitaisesta tavasta, jolla tieteellinen totuus ymmärretään.
Monet muinaiset filosofit pitivät tulta ja siihen liittyvää lämpöä yhtenä alkuaineena, joka yhdessä maan, veden ja ilman kanssa muodostaa kaikki ruumiit. Samaan aikaan lämpöä yritettiin liittää liikkeeseen, sillä havaittiin, että kappaleet lämpenevät törmäyksessä tai hankautuessaan toisiaan vasten.
Ensimmäiset menestykset tieteellisen lämpöteorian rakentamisessa juontavat juurensa 1600-luvun alusta, jolloin lämpömittari keksittiin, ja lämpöprosessien ja makrosysteemien ominaisuuksien kvantitatiivinen tutkiminen tuli mahdolliseksi.
Kysymys siitä, mitä lämpö on, nousi jälleen esille. Kaksi vastakkaista näkökulmaa on noussut esiin. Yhden niistä, lämmön materiaaliteorian mukaan lämpöä pidettiin erityislaatuisena painottomana ”nesteenä”, joka pystyy virtaamaan kappaleesta toiseen. Tätä nestettä kutsuttiin kaloriksi. Mitä enemmän kaloreita kehossa on, sitä korkeampi kehon lämpötila.
Toisen näkökulman mukaan lämpö on eräänlainen kehon hiukkasten sisäinen liike. Mitä nopeammin kehon hiukkaset liikkuvat, sitä korkeampi on sen lämpötila.
Siten ajatus lämpöilmiöistä ja -ominaisuuksista yhdistettiin antiikin filosofien atomistiseen opetukseen aineen rakenteesta. Tällaisten ideoiden puitteissa lämpöteoriaa kutsuttiin alun perin korpuskulaariseksi sanasta "korpuskkeli" (hiukkanen). Tiedemiehet noudattivat sitä: Newton, Hooke, Boyle, Bernoulli.
Suuri venäläinen tiedemies M.V. antoi suuren panoksen lämmön korpuskulaarisen teorian kehittämiseen. Lomonosov. Hän piti lämpöä aineen hiukkasten pyörivänä liikkeenä. Hän selitti teoriansa avulla yleisesti sulamis-, haihtumis- ja lämmönjohtavuusprosesseja ja tuli myös siihen tulokseen, että on olemassa "suurin tai viimeinen kylmäaste", kun ainehiukkasten liike pysähtyy. Lomonosovin työn ansiosta venäläisten tiedemiesten joukossa oli hyvin vähän todellisen lämpöteorian kannattajia.
Mutta silti, huolimatta lämmön korpuskulaarisen teorian monista eduista, 1700-luvun puoliväliin mennessä. Kaloriteoria voitti väliaikaisen voiton. Tämä tapahtui sen jälkeen, kun lämmön säilyminen lämmönsiirron aikana oli kokeellisesti todistettu. Tästä syystä tehtiin johtopäätös lämpönesteen - kalorien - säilymisestä (tuhoamattomuudesta). Materiaaliteoriassa otettiin käyttöön kappaleiden lämpökapasiteetin käsite ja rakennettiin kvantitatiivinen teoria lämmönjohtavuudesta. Monet tuolloin käyttöön otetut termit ovat säilyneet tähän päivään asti.
1800-luvun puolivälissä. mekaanisen työn ja lämmön määrän välinen yhteys todistettiin. Kuten työ, lämmön määrä osoittautui energian muutoksen mittariksi. Kehon kuumeneminen ei liity siihen olevan erityisen painottoman "nesteen" määrän lisääntymiseen, vaan sen energian lisääntymiseen. Kaloriperiaate korvattiin paljon syvällisemmällä energian säilymisen lailla. Lämmön havaittiin olevan energiamuoto.
Saksalainen fyysikko R. Clausius (1822-1888), englantilainen teoreettinen fyysikko J. Maxwell, itävaltalainen fyysikko L. Boltzmann (1844-1906) ja muut osallistuivat merkittävästi lämpöilmiöiden ja makrosysteemien ominaisuuksien teorioiden kehittämiseen. tiedemiehet.
On niin, että lämpöilmiöiden luonne selitetään fysiikassa kahdella tavalla: termodynaamisella lähestymistavalla ja aineen molekyyli-kineettisellä teorialla.
Termodynaaminen lähestymistapa tarkastelee lämpöä aineen makroskooppisten ominaisuuksien (paine, lämpötila, tilavuus, tiheys jne.) näkökulmasta.
Molekyylikineettinen teoria yhdistää lämpöilmiöiden ja -prosessien esiintymisen aineen sisäisen rakenteen erityispiirteisiin ja tutkii lämpöliikkeen määrääviä syitä.
Tarkastellaanpa siis lämpöilmiöitä ihmisen elämässä.
Lämmitys ja jäähdytys, haihtuminen ja kiehuminen, sulaminen ja jähmettyminen, kondensaatio ovat kaikki esimerkkejä lämpöilmiöistä.
Päälämmönlähde maan päällä on aurinko. Mutta lisäksi ihmiset käyttävät monia keinotekoisia lämmönlähteitä: tulipalot, uunit, veden lämmitys, kaasu- ja sähkölämmittimet jne.
Tiedät, että jos laitat kylmän lusikan kuumaan teehen, se kuumenee hetken kuluttua. Tässä tapauksessa tee luovuttaa osan lämmöstään paitsi lusikalle, myös ympäröivälle ilmalle. Esimerkistä käy selvästi ilmi, että lämpöä voidaan siirtää enemmän lämmitetystä kappaleesta vähemmän lämmitettyyn kappaleeseen. On kolme tapaa siirtää lämpöä − lämmönjohtavuus, konvektio, säteily.
Lusikan lämmittäminen kuumassa teessä - esimerkki lämmönjohtokyky. Kaikilla metalleilla on hyvä lämmönjohtavuus.
Konvektio Lämpö siirtyy nesteissä ja kaasuissa. Kun lämmitämme vettä kattilassa tai vedenkeittimessä, alemmat vesikerrokset lämpenevät ensin, ne vaalenevat ja ryntäävät ylöspäin antaen tilaa kylmälle vedelle. Konvektiota tapahtuu huoneessa, kun lämmitys on päällä. Akusta tuleva kuuma ilma nousee ja kylmä ilma laskee.
Mutta lämmönjohtavuus tai konvektio eivät voi selittää, kuinka esimerkiksi aurinko, kaukana meistä, lämmittää maata. Tässä tapauksessa lämpö siirtyy ilmattoman tilan läpi säteilyä(lämmön säteet).
Lämpömittaria käytetään lämpötilan mittaamiseen. Jokapäiväisessä elämässä he käyttävät huone- tai lääketieteellisiä lämpömittareita.
Kun puhumme Celsius-lämpötilasta, tarkoitamme lämpötila-asteikkoa, jossa 0 °C vastaa veden jäätymispistettä ja 100 °C on sen kiehumispiste.
Joissakin maissa (USA, Iso-Britannia) käytetään Fahrenheit-asteikkoa. Siinä 212°F vastaa 100°C. Lämpötilan muuntaminen asteikosta toiseen ei ole kovin yksinkertaista, mutta tarvittaessa jokainen teistä voi tehdä sen itse. Muuntaa Celsius-lämpötila Fahrenheit-lämpötilaksi kertomalla Celsius-lämpötila 9:llä, jakamalla 5:llä ja lisäämällä 32. Jos haluat tehdä käänteisen muunnoksen, vähennä Fahrenheit-lämpötilasta 32, kerro jäännös viidellä ja jaa 9:llä.
Fysiikassa ja astrofysiikassa käytetään usein toista asteikkoa - Kelvin-asteikkoa. Siinä luonnon alin lämpötila (absoluuttinen nolla) on 0. Se vastaa -273 °C. Tämän asteikon mittayksikkö on Kelvin (K). Muuntaaksesi lämpötilan celsiusasteina Kelvin-asteiksi, sinun on lisättävä 273 Celsius-asteisiin. Esimerkiksi Celsius-asteina 100° ja Kelvineinä 373 K. Jos haluat muuntaa takaisin, sinun on vähennettävä 273. Esimerkiksi 0 K on − 273 °C.
On hyödyllistä tietää, että Auringon pinnan lämpötila on 6000 K ja sisällä 15 000 000 K. Lämpötila ulkoavaruudessa kaukana tähdistä on lähellä absoluuttista nollaa.
Luonnossa näemme lämpöilmiöitä, mutta joskus emme kiinnitä huomiota niiden olemukseen. Esimerkiksi kesällä sataa ja talvella lunta. Lehdille muodostuu kastetta. Sumua ilmestyy.
Lämpöilmiöiden tuntemus auttaa ihmisiä suunnittelemaan kodin lämmittimiä, lämpömoottoreita (polttomoottorit, höyryturbiinit, suihkumoottorit jne.), ennustamaan säätä, sulattamaan metallia, luomaan lämpöeristeitä ja lämmönkestäviä materiaaleja, joita käytetään kaikkialla - talojen rakentamisesta lähtien avaruusaluksiin.
Teoksen teksti on julkaistu ilman kuvia ja kaavoja.
Teoksen täysi versio löytyy "Työtiedostot"-välilehdeltä PDF-muodossa
Hypoteesi: Tieteellisen tiedon ja saavutusten ansiosta on valmistettu kevyitä, kestäviä, alhaisen lämmönjohtavuuden materiaaleja vaatteiden ja kodin suojaamiseen, ilmastointilaitteisiin, tuulettimiin ja muihin laitteisiin. Näin voimme voittaa vaikeudet ja monet kuumuuteen liittyvät ongelmat. Mutta silti on tarpeen tutkia lämpöilmiöitä, koska niillä on erittäin suuri vaikutus elämäämme.
Kohde: lämpöilmiöiden ja lämpöprosessien tutkimus.
Tehtävät: puhua lämpöilmiöistä ja lämpöprosesseista;
tutkia lämpöilmiöiden teoriaa;
käytännössä harkitse lämpöprosessien olemassaoloa;
näytä näiden kokemusten ilmentymä.
Odotettu tulos: tehdä kokeita ja tutkia yleisimpiä lämpöprosesseja.
: valittiin ja systematisoitiin aiheeseen liittyvää materiaalia, tehtiin kokeita ja opiskelijoiden blitz-kysely, valmistettiin esitys, esiteltiin oma sävellys runo.
Lämpöilmiöt ovat fysikaalisia ilmiöitä, jotka liittyvät kappaleiden lämpenemiseen ja jäähtymiseen.
Lämmitys ja jäähdytys, haihtuminen ja kiehuminen, sulaminen ja jähmettyminen, kondensaatio ovat kaikki esimerkkejä lämpöilmiöistä.
Lämpöliike - kaoottisen (häiriöttömän) liikkeen prosessi
hiukkasia, jotka muodostavat aineen.
Mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi hiukkasten liikkumisnopeus. Useimmiten tarkastellaan atomien ja molekyylien lämpöliikettä. Aineen molekyylit tai atomit ovat aina jatkuvassa satunnaisessa liikkeessä.
Tämä liike määrittää sisäisen kineettisen energian läsnäolon missä tahansa aineessa, joka liittyy aineen lämpötilaan.
Siksi satunnaista liikettä, jossa molekyylejä tai atomeja aina löytyy, kutsutaan termiksi.
Lämpöilmiöiden tutkimus osoittaa, että niin paljon kuin kappaleiden mekaaninen energia niissä vähenee, niiden mekaaninen ja sisäinen energia kasvaa, mikä pysyy muuttumattomana minkä tahansa prosessin aikana.
Tämä on energian säilymisen laki.
Energiaa ei synny tyhjästä eikä katoa mihinkään.
Se voi siirtyä vain tyypistä toiseen säilyttäen täyden merkityksensä.
Molekyylien lämpöliike ei pysähdy koskaan. Siksi missä tahansa kehossa on aina jonkinlainen sisäinen energia. Sisäinen energia riippuu kehon lämpötilasta, aineen aggregaatiotilasta ja muista tekijöistä, eikä se riipu kehon mekaanisesta asennosta ja sen mekaanisesta liikkeestä. Kehon sisäisen energian muutosta ilman työtä kutsutaan lämmönsiirto .
Lämmönsiirto tapahtuu aina suunnassa korkeamman lämpötilan kappaleesta alhaisemman lämpötilan kappaleeseen.
Lämmönsiirtoa on kolme tyyppiä:
Lämpöprosessit ovat eräänlaisia lämpöilmiöitä; prosesseja, joissa kappaleiden ja aineiden lämpötila muuttuu, ja niitä on myös mahdollista muuttaa aggregaatiotilat. Lämpöprosesseihin kuuluvat:
Lämmitys
Jäähdytys
Höyrystys
Kiehuva
Haihtuminen
Kiteytys
Sulaminen
Tiivistyminen
Palaminen
Sublimaatio
Desublimaatio
Tarkastellaanpa esimerkkinä ainetta, joka voi olla kolmessa aggregaatiotilassa: vesi (L - nestemäinen, T - kiinteä, G - kaasumainen)
Lämmitys- kehon tai aineen lämpötilan nostaminen. Lämmitykseen liittyy lämmön imeytyminen ympäristöstä. Kuumennettaessa aineen aggregaatiotila ei muutu.
Koe 1: Lämmitys.
Otetaan vesi hanasta lasiin ja mitataan sen lämpötila (25°C),
laita lasi sitten lämpimään paikkaan (ikkuna aurinkoiselle puolelle) ja mittaa hetken kuluttua veden lämpötila (30°C).
Odotettuani vielä hetken, mittasin lämpötilan uudelleen (35°C). Johtopäätös: Lämpömittari näyttää lämpötilan nousun ensin 5°C ja sitten 10°C.
Jäähdytys- aineen tai kehon lämpötilan alentamisprosessi; Jäähtymiseen liittyy lämmön vapautumista ympäristöön. Jäähdytettynä aineen aggregaatiotila ei muutu.
Koe 2: Jäähdytys. Katsotaan kuinka jäähdytys tapahtuu kokeellisesti.
Otetaan kuuma vesi hanasta lasiin ja mitataan sen lämpötila (60°C), asetetaan tämä lasi hetkeksi ikkunalaudalle, jonka jälkeen mitataan veden lämpötila ja se on yhtä suuri (20°C).
Johtopäätös: vesi jäähtyy ja lämpömittari näyttää lämpötilan laskua.
Koe 3: Kiehuminen.
Kotona kohtaamme joka päivä kiehuvaa vettä.
Kaada vesi kattilaan ja aseta se liedelle. Ensin vesi lämpenee ja sitten vesi kiehuu. Tämän todistaa vedenkeittimen nokasta tuleva höyry.
Johtopäätös: Kun vesi kiehuu, kattilan kaulasta tulee höyryä pienen reiän kautta ja viheltää, ja sammutamme lieden.
Haihtuminen- Tämä on nesteen vapaalta pinnalta tapahtuvaa höyrystymistä.
Haihtuminen riippuu:
Aineen lämpötilat(mitä korkeampi lämpötila, sitä voimakkaampi haihtuminen);
Nestemäinen pinta-ala(mitä suurempi alue, sitä suurempi haihtuminen);
Sellaista ainetta(eri aineet haihtuvat eri nopeuksilla);
Tuulen läsnäolo(tuulen läsnäollessa haihtuminen tapahtuu nopeammin).
Koe 4: Haihdutus.
Jos olet joskus havainnut lätäköitä sateen jälkeen, olet epäilemättä huomannut, että lätäköt pienenevät ja pienenevät. Mitä tapahtui vedelle?
Johtopäätös: hän haihtui!
Kiteytys(jähmettyminen) on aineen siirtymistä nestemäisestä aggregoituneesta tilasta kiinteään tilaan. Kiteytymiseen liittyy energian (lämmön) vapautuminen ympäristöön.
Koe 5: Kiteyttäminen. Suoritetaan koe kiteytymisen havaitsemiseksi.
Otetaan vesi hanasta lasiin ja laitetaan jääkaapin pakastimeen. Jonkin ajan kuluttua aine kovettuu, ts. veden pinnalle ilmestyy kuori. Sitten kaikki lasissa oleva vesi muuttui kokonaan jääksi, eli se kiteytyi.
Johtopäätös: Ensin vesi jäähtyy 0 asteeseen, sitten jäätyy.
Sulaminen- aineen siirtyminen kiinteästä tilasta nestemäiseen. Tähän prosessiin liittyy lämmön imeytyminen ympäristöstä. Kiinteän kiteisen kappaleen sulattamiseksi siihen on siirrettävä tietty määrä lämpöä.
Koe 6: Sulaminen. Sulaminen havaitaan helposti kokeellisesti.
Otamme jääkaapin pakastinosastosta lasillisen jäätynyttä vettä, jonka asetimme. Jonkin ajan kuluttua lasiin ilmestyi vettä - jää alkoi sulaa. Jonkin ajan kuluttua kaikki jää suli, eli se muuttui kokonaan kiinteästä nesteeksi.
Johtopäätös: Ajan myötä jää vastaanottaa lämpöä ympäristöstä ja sulaa ajan myötä.
Tiivistyminen-aineen siirtyminen kaasumaisesta tilasta nestemäiseen tilaan.
Kondensoitumiseen liittyy lämmön vapautumista ympäristöön.
Koe 7: Kondensaatio.
Keitimme vettä ja pidimme kylmää peiliä vedenkeittimen nokan vieressä. Muutaman minuutin kuluttua tiivistyneen vesihöyryn pisaroita näkyy selvästi peilissä.
Johtopäätös: peiliin laskeutuva höyry muuttuu vedeksi.
Kondensoitumisilmiö on havaittavissa kesällä, aikaisin viileinä aamuina.
Vesipisarat ruohossa ja kukissa - kaste - osoittavat, että ilman sisältämä vesihöyry on tiivistynyt.
Palaminen on polttoaineen polttoprosessi, johon liittyy energian vapautuminen.
Tätä energiaa käytetään erilaisiin
elämämme aloilla.
Koe 8: Poltto. Joka päivä voimme katsella maakaasun palamista liesipolttimessa. Tämä on polttoaineen palamisprosessi.
Myös polttoaineen palamisprosessi on puun polttoprosessi. Siksi polttoaineen palamiskokeen suorittamiseksi riittää vain kaasun sytytys
poltin tai tulitikku.
Johtopäätös: Kun polttoaine palaa, lämpöä vapautuu ja erityistä hajua voi esiintyä.
Projektin tulos: Tutkin projektityössäni yleisimpiä lämpöprosesseja: kuumennus, jäähdytys, höyrystyminen, kiehuminen, haihdutus, sulatus, kiteytyminen, kondensaatio, palaminen, sublimaatio ja desublimaatio.
Lisäksi työssä käsiteltiin sellaisia aiheita kuin lämpöliike, aineiden aggregaattitilat sekä lämpöilmiöiden ja lämpöprosessien yleinen teoria.
Yksinkertaisten kokeiden perusteella tarkasteltiin yhtä tai toista lämpöilmiötä. Kokeisiin liittyy esittelykuvia.
Kokeiden perusteella katsotaan seuraavaa:
Erilaisten lämpöprosessien olemassaolo;
Lämpöprosessien merkitys ihmisen elämässä on todistettu.
Tein myös blitz-kyselyn 15 luokan 9 "A" opiskelijalle.
Blitz - kysely 9. luokan oppilaille.
Kysymyksiä:
1. Mitä ovat lämpöilmiöt?
2. Anna esimerkkejä lämpöilmiöistä
3. Mitä liikettä kutsutaan termiseksi?
4. Mikä on lämmönjohtavuus?
5. Aggregaattimuunnokset ovat...
6. Ilmiö nesteen muuttumisesta höyryksi?
7. Ilmiö, jossa höyry muuttuu nesteeksi?
8. Mitä prosessia kutsutaan sulatukseksi?
9. Mitä haihtuminen on?
10. Nimeä prosessit, jotka ovat päinvastaisia kuin kuumennus, sulatus, haihdutus?
Vastaukset:
1. Lämpöilmiöt - fyysiset ilmiöt, jotka liittyvät kappaleiden lämmittämiseen ja jäähdyttämiseen
2. Esimerkkejä lämpöilmiöistä: kuumeneminen ja jäähdyttäminen, haihtuminen ja kiehuminen, sulaminen ja jähmettyminen, kondensaatio
3. Lämpöliike - molekyylien satunnainen, kaoottinen liike
4. Lämmönjohtavuus - lämmön siirtyminen osasta toiseen
5. Aggregaattimuunnokset ovat ilmiöitä, joissa aine siirtyy aggregaatiotilasta toiseen
6. Höyrystys
7. Kondensoituminen
8. Sulaminen on aineen siirtymistä kiinteästä tilasta nestemäiseen. Tähän prosessiin liittyy lämmön imeytyminen ympäristöstä
9. Haihtuminen on nesteen vapaalta pinnalta tapahtuvaa höyrystymistä
10. Prosessit käänteinen kuumennus, sulatus, haihdutus - jäähdytys, kiteytys, kondensaatio
Blitz-kyselyn tulokset:
1. Oikea vastaus - 7 henkilöä - 47%
Väärä vastaus - 8 henkilöä - 53%
2. Oikea vastaus -6 henkilöä - 40%
Väärä vastaus -9 henkilöä - 60%
3. Oikea vastaus - 10 henkilöä - 67%
4. Oikea vastaus -6 henkilöä - 40%
Väärä vastaus - 9 henkilöä - 60%
5. Oikea vastaus - 8 henkilöä - 53%
6. Oikea vastaus - 12 henkilöä - 80%
Väärä vastaus - 3 henkilöä - 20%
7. Oikea vastaus - 8 henkilöä - 53%
Väärä vastaus - 7 henkilöä - 47%
8. Oikea vastaus - 10 henkilöä - 67%
Väärä vastaus - 5 henkilöä - 33%
9. Oikea vastaus - 13 henkilöä - 87%
Väärä vastaus - 2 henkilöä - 13%
10. Oikea vastaus - 8 henkilöä -53%
Väärä vastaus - 7 henkilöä - 47%
Pikakysely osoitti, että opiskelijoilla ei ole tarpeeksi tietoa tästä aiheesta, ja toivon, että projektini auttaa heitä täyttämään tästä aiheesta puuttuvat aukot.
Asetamani projektityön tavoite ja tavoitteet toteutuivat.
Haluan lopettaa työni runolla, jonka kirjoitin yhdessä isoisäni kanssa.
Lämpö-ilmiöt
Tutkimme ilmiöitä
Haluamme tietää lämmöstä.
Elämme ihmeellisessä maailmassa -
Kaikki on kuin kaksi ja kaksi on neljä.
Me teemme työn
keinutettuaan molekyylien seuraa,
Hakkaamme puun polttopuita varten -
Tunnemme lämpöä.
Erittäin tärkeä tehtävä -
Tämä on lämmönsiirtoa.
Lämpöä voidaan siirtää
Ota lämmitetystä vedestä.
Kaikki kappaleet ovat lämpöä johtavia:
Vesi lämmittää jäähdyttimen,
Ilma virtaa alhaalta ylös
Siirtää lämmön taloon.
Ja ikkunalasit
Pitää talon lämpimänä.
Kehyksessä on ilmakerros -
Se on lämpövuori.
Se ei päästä lämpöä läpi
Ja hän pitää sen asunnossa.
No, päivällä tiedämme itsemme,
Aurinko lämmittää säteillään...
Tietääksesi kaikki nämä ominaisuudet,
Elää ystävyydessä lämmön kanssa maailmassa,
Ja todella soveltaa -
Meidän pitää opetella FYSIIKKAA!!!
Bibliografia
1. Rakhimbaev M.M. Flash-oppikirja: "Fysiikka. 8. luokka". 2. Opiskelijaa kehittävän fysiikan opettaminen. Kirja 1. Lähestymistavat, komponentit, oppitunnit, tehtävät / Koottu ja toim. EM. Braverman: - M.: Fysiikan opettajien yhdistys, 2003. - 400 s. 3. Dubovitskaya T.D. Diagnoosi opiskeluaineen merkityksestä opiskelijoiden persoonallisuuden kehittymiselle. OSU:n tiedote, nro 2, 2004. 4. Kolechenko A.K. Koulutusteknologian tietosanakirja: Opettajien käsikirja. - Pietari: KARO, 2004. 5. Selevko G.K. Pedagogiset tekniikat, jotka perustuvat koulutusohjelmien aktivointiin, tehostamiseen ja tehokkaaseen hallintaan. M.: Research Institute of School Technologies, 2005. 6. Elektroniset resurssit: Verkkosivusto http://school-collection.edu.ru Verkkosivusto http://obvad.ucoz.ru/index/0 Verkkosivusto http://zabalkin.narod .ru Verkkosivusto http://somit.ru
Raportoi
aiheesta:
"Luonnon lämpöilmiöt
ja ihmisen elämässä"
Esitetty
8. luokan oppilas "A"
Karibova A.V.
Armavir, 2010
Ympärillämme esiintyy ilmiöitä, jotka liittyvät ulospäin hyvin epäsuorasti mekaaniseen liikkeeseen. Nämä ovat ilmiöitä, joita havaitaan, kun kappaleiden lämpötila muuttuu tai kun ne siirtyvät tilasta (esimerkiksi nestemäisestä) toiseen (kiinteään tai kaasumaiseen). Tällaisia ilmiöitä kutsutaan termeiksi. Lämpöilmiöillä on valtava rooli ihmisten, eläinten ja kasvien elämässä. 20-30°C lämpötilan muutos vuodenaikojen vaihtuessa muuttaa kaiken ympärillämme. Elämän mahdollisuus maan päällä riippuu ympäristön lämpötilasta. Ihmiset saavuttivat suhteellisen riippumattomuuden ympäristöstä oppiessaan tekemään ja ylläpitämään tulta. Tämä oli yksi suurimmista löydöistä ihmiskunnan kehityksen kynnyksellä.
Lämpöilmiöiden luonteesta käsitteiden kehityshistoria on esimerkki monimutkaisesta ja ristiriitaisesta tavasta, jolla tieteellinen totuus ymmärretään.
Monet muinaiset filosofit pitivät tulta ja siihen liittyvää lämpöä yhtenä alkuaineena, joka yhdessä maan, veden ja ilman kanssa muodostaa kaikki ruumiit. Samaan aikaan lämpöä yritettiin liittää liikkeeseen, sillä havaittiin, että kappaleet lämpenevät törmäyksessä tai hankautuessaan toisiaan vasten.
Ensimmäiset menestykset tieteellisen lämpöteorian rakentamisessa juontavat juurensa 1600-luvun alusta, jolloin lämpömittari keksittiin, ja lämpöprosessien ja makrosysteemien ominaisuuksien kvantitatiivinen tutkiminen tuli mahdolliseksi.
Kysymys siitä, mitä lämpö on, nousi jälleen esille. Kaksi vastakkaista näkökulmaa on noussut esiin. Yhden niistä, lämmön materiaaliteorian mukaan lämpöä pidettiin erityislaatuisena painottomana "nesteenä", joka pystyy virtaamaan kappaleesta toiseen. Tätä nestettä kutsuttiin kaloriksi. Mitä enemmän kaloreita kehossa on, sitä korkeampi kehon lämpötila.
Toisen näkökulman mukaan lämpö on eräänlainen kehon hiukkasten sisäinen liike. Mitä nopeammin kehon hiukkaset liikkuvat, sitä korkeampi on sen lämpötila.
Siten ajatus lämpöilmiöistä ja -ominaisuuksista yhdistettiin antiikin filosofien atomistiseen opetukseen aineen rakenteesta. Tällaisten ideoiden puitteissa lämpöteoriaa kutsuttiin alun perin korpuskulaariseksi sanasta "korpuskkeli" (hiukkanen). Tiedemiehet noudattivat sitä: Newton, Hooke, Boyle, Bernoulli.
Suuri venäläinen tiedemies M.V. antoi suuren panoksen lämmön korpuskulaarisen teorian kehittämiseen. Lomonosov. Hän piti lämpöä aineen hiukkasten pyörivänä liikkeenä. Hän selitti teoriaansa käyttäen yleisesti sulamis-, haihtumis- ja lämmönjohtavuusprosesseja ja tuli myös siihen tulokseen, että on olemassa "suurin tai viimeinen kylmäaste", kun aineen hiukkasten liike pysähtyy. Lomonosovin työn ansiosta venäläisten tiedemiesten joukossa oli hyvin vähän todellisen lämpöteorian kannattajia.
Mutta silti, huolimatta lämmön korpuskulaarisen teorian monista eduista, 1700-luvun puoliväliin mennessä. Kaloriteoria voitti väliaikaisen voiton. Tämä tapahtui sen jälkeen, kun lämmön säilyminen lämmönsiirron aikana oli kokeellisesti todistettu. Tästä syystä tehtiin johtopäätös lämpönesteen - kalorien - säilymisestä (tuhoamattomuudesta). Materiaaliteoriassa otettiin käyttöön kappaleiden lämpökapasiteetin käsite ja rakennettiin kvantitatiivinen teoria lämmönjohtavuudesta. Monet tuolloin käyttöön otetut termit ovat säilyneet tähän päivään asti.
1800-luvun puolivälissä. mekaanisen työn ja lämmön määrän välinen yhteys todistettiin. Kuten työ, lämmön määrä osoittautui energian muutoksen mittariksi. Kehon kuumeneminen ei liity siihen olevan erityisen painottoman "nesteen" määrän kasvuun, vaan sen energian lisääntymiseen. Kaloriperiaate korvattiin paljon syvällisemmällä energian säilymisen lailla. Lämmön havaittiin olevan energiamuoto.
Saksalainen fyysikko R. Clausius (1822-1888), englantilainen teoreettinen fyysikko J. Maxwell, itävaltalainen fyysikko L. Boltzmann (1844-1906) ja muut osallistuivat merkittävästi lämpöilmiöiden ja makrosysteemien ominaisuuksien teorioiden kehittämiseen. tiedemiehet.
On niin, että lämpöilmiöiden luonne selitetään fysiikassa kahdella tavalla: termodynaamisella lähestymistavalla ja aineen molekyyli-kineettisellä teorialla.
Termodynaaminen lähestymistapa tarkastelee lämpöä aineen makroskooppisten ominaisuuksien (paine, lämpötila, tilavuus, tiheys jne.) näkökulmasta.
Molekyylikineettinen teoria yhdistää lämpöilmiöiden ja -prosessien esiintymisen aineen sisäisen rakenteen erityispiirteisiin ja tutkii lämpöliikkeen määrääviä syitä.
Tarkastellaanpa siis lämpöilmiöitä ihmisen elämässä.
Lämmitys ja jäähdytys, haihtuminen ja kiehuminen, sulaminen ja jähmettyminen, kondensaatio ovat kaikki esimerkkejä lämpöilmiöistä.
Päälämmönlähde maan päällä on aurinko. Mutta lisäksi ihmiset käyttävät monia keinotekoisia lämmönlähteitä: tulipalot, uunit, veden lämmitys, kaasu- ja sähkölämmittimet jne.
Tiedät, että jos laitat kylmän lusikan kuumaan teehen, se kuumenee hetken kuluttua. Tässä tapauksessa tee luovuttaa osan lämmöstään paitsi lusikalle, myös ympäröivälle ilmalle. Esimerkistä käy selvästi ilmi, että lämpöä voidaan siirtää enemmän lämmitetystä kappaleesta vähemmän lämmitettyyn kappaleeseen. On kolme tapaa siirtää lämpöä - lämmönjohtavuus, konvektio, säteily.
Lusikan lämmittäminen kuumassa teessä - esimerkki lämmönjohtokyky. Kaikilla metalleilla on hyvä lämmönjohtavuus.
Konvektio Lämpö siirtyy nesteissä ja kaasuissa. Kun lämmitämme vettä kattilassa tai vedenkeittimessä, alemmat vesikerrokset lämpenevät ensin, ne vaalenevat ja ryntäävät ylöspäin antaen tilaa kylmälle vedelle. Konvektiota tapahtuu huoneessa, kun lämmitys on päällä. Akusta tuleva kuuma ilma nousee ja kylmä ilma laskee.
Mutta lämmönjohtavuus tai konvektio eivät voi selittää, kuinka esimerkiksi aurinko, kaukana meistä, lämmittää maata. Tässä tapauksessa lämpö siirtyy ilmattoman tilan läpi säteilyä(lämmön säteet).
Lämpömittaria käytetään lämpötilan mittaamiseen. Jokapäiväisessä elämässä he käyttävät huone- tai lääketieteellisiä lämpömittareita.
Kun puhumme Celsius-lämpötilasta, tarkoitamme lämpötila-asteikkoa, jossa 0 °C vastaa veden jäätymispistettä ja 100 °C on sen kiehumispiste.
Joissakin maissa (USA, Iso-Britannia) käytetään Fahrenheit-asteikkoa. Siinä 212°F vastaa 100°C. Lämpötilan muuntaminen asteikosta toiseen ei ole kovin yksinkertaista, mutta tarvittaessa jokainen teistä voi tehdä sen itse. Muuntaa Celsius-lämpötila Fahrenheit-lämpötilaksi kertomalla Celsius-lämpötila 9:llä, jakamalla 5:llä ja lisäämällä 32. Jos haluat tehdä käänteisen muunnoksen, vähennä Fahrenheit-lämpötilasta 32, kerro jäännös viidellä ja jaa 9:llä.
Fysiikassa ja astrofysiikassa käytetään usein toista asteikkoa - Kelvin-asteikkoa. Siinä luonnon alin lämpötila (absoluuttinen nolla) on 0. Se vastaa -273 °C. Tämän asteikon mittayksikkö on Kelvin (K). Muuntaaksesi lämpötilan celsiusasteina Kelvin-asteiksi, sinun on lisättävä 273 Celsius-asteisiin. Esimerkiksi Celsius-asteina 100° ja Kelvineinä 373 K. Jos haluat muuntaa takaisin, sinun on vähennettävä 273. Esimerkiksi 0 K on − 273 °C.
On hyödyllistä tietää, että Auringon pinnan lämpötila on 6000 K ja sisällä 15 000 000 K. Lämpötila ulkoavaruudessa kaukana tähdistä on lähellä absoluuttista nollaa.
Luonnossa näemme lämpöilmiöitä, mutta joskus emme kiinnitä huomiota niiden olemukseen. Esimerkiksi kesällä sataa ja talvella lunta. Lehdille muodostuu kastetta. Sumua ilmestyy.
Lämpöilmiöiden tuntemus auttaa ihmisiä suunnittelemaan kodin lämmittimiä, lämpömoottoreita (polttomoottorit, höyryturbiinit, suihkumoottorit jne.), ennustamaan säätä, sulattamaan metallia, luomaan lämpöeristeitä ja lämmönkestäviä materiaaleja, joita käytetään kaikkialla - talojen rakentamisesta lähtien avaruusaluksiin.
Maalle - Aurinko. Aurinkoenergia on monien planeetan pinnalla ja ilmakehässä tapahtuvien ilmiöiden taustalla. Lämmitys, jäähdytys, haihtuminen, kiehuminen, kondensaatio ovat esimerkkejä ympärillämme esiintyvistä lämpöilmiöistä.
Mikään prosessi ei tapahdu itsestään. Jokaisella niistä on oma lähde- ja toteutusmekanisminsa. Kaikki luonnon lämpöilmiöt johtuvat lämmön vastaanottamisesta ulkoisista lähteistä. Aurinko ei voi toimia vain sellaisena lähteenä - myös tuli selviää onnistuneesti tästä roolista.
Lämpö-ilmiöiden ymmärtämiseksi paremmin on tarpeen määritellä lämpö. Lämpö on lämmönvaihdolle ominaista energiaa, toisin sanoen kuinka paljon energiaa keho tai järjestelmä antaa (saa) vuorovaikutuksen aikana. Sitä voidaan luonnehtia kvantitatiivisesti lämpötilalla: mitä korkeampi se on, sitä enemmän lämpöä (energiaa) tietyllä keholla on.
Prosessissa toistensa kanssa lämpö siirtyy kuumasta kylmään eli korkeamman energian kehosta alhaisemman energian omaavaan kappaleeseen. Tätä prosessia kutsutaan lämmönsiirroksi. Harkitse esimerkkinä lasiin kaadettua kiehuvaa vettä. Jonkin ajan kuluttua lasista tulee kuuma, eli lämmönsiirtoprosessi kuumasta vedestä kylmään lasiin on tapahtunut.
Lämpöilmiöille ei kuitenkaan ole ominaista vain lämmönsiirto, vaan myös sellainen käsite kuin lämmönjohtavuus. Mitä se tarkoittaa, voidaan selittää esimerkillä. Jos asetat paistinpannun tuleen, sen kahva, vaikka ei olekaan kosketuksissa tuleen, lämpenee aivan kuten muukin paistinpannu. Tällainen lämmitys saadaan aikaan lämmönjohtavuudella. Lämmitys suoritetaan yhdessä paikassa, ja sitten koko keho lämmitetään. Tai se ei kuumene - se riippuu siitä, mikä lämmönjohtavuus sillä on. Jos kehon lämmönjohtavuus on korkea, lämpö siirtyy helposti alueelta toiselle, mutta jos lämmönjohtavuus on alhainen, lämmönsiirtoa ei tapahdu.
Ennen kuin lämmön käsite ilmestyi, fysiikka selitti lämpöilmiöitä käyttämällä "kalorin" käsitettä. Uskottiin, että jokaisessa aineessa on tietty nesteen kaltainen aine, joka suorittaa tehtävän, joka nykyajan käsitteessä ratkaistaan lämmöllä. Mutta ajatus kalorista hylättiin lämmön käsitteen muotoilun jälkeen.
Nyt voimme tarkastella yksityiskohtaisemmin aiemmin esitettyjen määritelmien käytännön soveltamista. Näin ollen lämmönjohtavuus varmistaa lämmönvaihdon kappaleiden välillä ja itse materiaalin sisällä. Metalleille on ominaista korkeat lämmönjohtavuusarvot. Tämä sopii hyvin astioihin ja vedenkeittimeen, koska se mahdollistaa lämmön syöttämisen valmistettavaan ruokaan. Alhaisen lämmönjohtavuuden omaaville materiaaleille löytyy kuitenkin käyttöä. Ne toimivat lämmöneristeinä ja estävät lämpöhäviöitä - esimerkiksi rakentamisen aikana. Matala lämmönjohtavuuden omaavien materiaalien käytön ansiosta kodeissa varmistetaan mukavat elinolosuhteet.
Lämmönsiirto ei kuitenkaan rajoitu yllä oleviin menetelmiin. Lämmönsiirto on myös mahdollista ilman suoraa kosketusta kehoihin. Esimerkiksi lämmin ilma virtaa asunnon lämmitysjärjestelmän lämmittimestä tai patterista. Lämmitettävästä esineestä tulee lämmin ilmavirta, joka lämmittää huonetta. Tätä lämmönvaihtomenetelmää kutsutaan konvektioksi. Tässä tapauksessa lämmönsiirto tapahtuu neste- tai kaasuvirroilla.
Jos muistamme, että maapallolla tapahtuvat lämpöilmiöt liittyvät Auringon säteilyyn, niin toinen lämmönsiirtomenetelmä ilmestyy - lämpösäteily. Se johtuu kuumennetusta kehosta tulevasta sähkömagneettisesta säteilystä. Näin aurinko lämmittää maata.
Tässä aineistossa tarkastellaan erilaisia lämpöilmiöitä, kuvataan niiden esiintymisen lähde ja mekanismeja, joilla ne tapahtuvat. Käsitellään lämpöilmiöiden käytännön käyttöä jokapäiväisessä käytännössä.
Sisäinen energia ja tapoja muuttaa sitä Sisäinen energia on kehon muodostavien hiukkasten liikkeen ja vuorovaikutuksen energiaa. Menetelmät sisäisen energian muuttamiseen, työnteko, lämmönsiirto kehon yli, itse keho, lämmönjohtavuus, konvektio, säteily, E kasvaa, E pienenee
Lämmönsiirto Lämmönjohtavuus on eräänlainen lämmönvaihto, jossa sisäistä energiaa siirretään kuumennetun kehon osan hiukkasista vähemmän kuumennetun osan hiukkasiin (tai kuumemmasta kappaleesta vähemmän kuumennettuun kappaleeseen). Konvektio on energian siirtoa ainevirtojen (tai suihkujen) kautta. Säteily on energian siirtoa käyttämällä erilaisia näkymättömiä säteitä, joita kuumentunut kappale lähettää.
Lämmön määrä Lämmön määrä (Q) on energia, jonka keho vastaanottaa tai luovuttaa lämmönsiirtoprosessin aikana. Ominaislämpökapasiteetti (c) on lämpömäärä, joka tarvitaan lämmittämään 1 kg ainetta 1 °C:lla. Mittayksikkö – J/kg°C. Kaava kehon lämmittämiseen tarvittavan ja sen jäähdytyksen aikana vapautuvan lämpömäärän laskemiseksi: Q=cm(t 2 -t 1), missä m on kehon massa, t 1 on kehon alkulämpötila, t 2 on lopullinen ruumiinlämpö.
Poltto Palaminen on prosessi, jossa hiiliatomit yhdistetään kahden happiatomin kanssa, mikä tuottaa hiilidioksidia ja vapauttaa energiaa. Polttoaineen ominaispalolämpö (q) on fysikaalinen suure, joka osoittaa kuinka paljon lämpöä vapautuu palaessaan täydellisesti 1 kg polttoainetta. Kaava polttoaineen täydellisen palamisen aikana vapautuvan lämmön määrän laskemiseksi: Q=qm.
Sulaminen Sulaminen on prosessi, jossa aine siirtyy kiinteästä tilasta nestemäiseen. Kiteytys on prosessi, jossa aine siirtyy nesteestä kiinteään tilaan. Sulamispiste on lämpötila, jossa aine sulaa (ei muutu sulamisen aikana). Ominaissulamislämpö () on fysikaalinen suure, joka osoittaa, kuinka paljon lämpöä tarvitaan muuntamaan 1 kg sulamispisteessä otettua kiteistä ainetta samanlämpöiseksi nesteeksi. Kaava kiteisen kappaleen sulamiseen tarvittavan lämpömäärän laskemiseksi sulamispisteessä ja siitä vapautuu jähmettymisen aikana: Q = m.
Haihtuminen Haihtuminen on nesteen pinnalta tapahtuvaa höyrystymistä (tapahtuu missä tahansa lämpötilassa). Kiehuminen on nesteen voimakas siirtyminen höyryksi, johon liittyy höyrykuplien muodostuminen nesteen koko tilavuudessa ja niiden myöhempi kelluminen pintaan (tapahtuu kullekin aineelle ominaisessa lämpötilassa). Ominaishöyrystyslämpö (L) on lämpömäärä, joka tarvitaan 1 kg:n painoisen nesteen muuntamiseen kiehumispisteessä höyryksi. Kaava lämpömäärän laskemiseksi, joka tarvitaan minkä tahansa massaisen nesteen muuttamiseksi kiehumispisteessä höyryksi: Q = Lm.
Fysikaalinen prosessi Selitys molekyylien näkökulmasta Selitys energian näkökulmasta Lämmön määrän laskentakaava Fysikaaliset vakiot 1. Lämpeneminen Molekyylien liikenopeus kasvaa Energiaa absorboituu Q=cm(t 2 -t 1) s – ominaislämpökapasiteetti, J/kg°C 2. jäähtyminen Molekyylien liikenopeus laskee Energiaa vapautuu Q=cm(t 2 -t 1); Q 0 3. sulaminen Kiinteän aineen kidehila tuhoutuu Energiaa absorboituu Q= m - ominaissulamislämpö, J/kg 4. kiteytyminen Kidehilan palautuminen Energiaa vapautuu Q=- m 5. haihtuminen Nestemolekyylien väliset sidokset rikki Energia imeytyy Q=Lm L – höyrystymisominaislämpö, J/kg 6. kondensaatio Höyrymolekyylien paluu nesteeseen Vapautunut energia Q=-Lm 7. polttoaineen palaminen C+O 2 CO 2 Vapautunut energia Q=qm q – polttoaineen ominaispalolämpö, J/kg
