, Kelas 10
Tema: "
Suhu dan kesetimbangan termal
»
fenomena termal
Jenis perpindahan panas apa yang Anda ketahui?
Konveksi;
Konduktivitas termal;
Radiasi.
Apa itu konduktivitas termal?
Jawaban: perpindahan panas selama interaksi partikel.
Zat apa yang memiliki konduktivitas termal tertinggi dan terendah?
Jawaban: yang terbesar - untuk logam, yang terkecil - untuk gas.
Apa yang dimaksud dengan fenomena konveksi?
Jawaban: perpindahan panas melalui aliran zat cair atau gas.
Apa yang menjelaskan konveksi?
Jawaban: pergerakan aliran gas dan cairan hangat dijelaskan oleh gaya Archimedean.
Jenis konveksi apa yang Anda ketahui?
Jawaban: alami dan terpaksa.
Energi yang diterima atau hilang oleh benda selama perpindahan panas disebut ...
jumlah kehangatan.
1. Berapa kapasitas panas jarak jauh suatu zat?
- nilai yang menunjukkan berapa banyak panas yang diperlukan untuk mengubah suhu zat dengan berat 1 kg sebesar 1 0C.
2. Zat yang berbeda memiliki kapasitas panas spesifik ...
3. Untuk zat dalam keadaan agregasi yang berbeda (es, air, uap), kapasitas panas spesifik ...
Sebuah tugas. Hitunglah jumlah kalor yang diperlukan untuk memanaskan bagian tembaga yang bermassa 2 kg untuk mengubah suhunya sebesar 100 0C.
Anda dapat mengunduh presentasi dengan mengklik teks Unduh presentasi dan menginstal Microsoft PowerPoint.
Dikirim oleh guru Miroshnichenko.
Pada paragraf sebelumnya, kami menemukan bahwa ketika jarum logam diturunkan ke dalam segelas air panas, segera ujung jari-jarinya juga menjadi panas. Akibatnya, energi internal, seperti jenis energi apa pun, dapat ditransfer dari satu tubuh ke tubuh lain. Energi internal juga dapat ditransfer dari satu bagian tubuh ke bagian lain. Jadi, misalnya, jika salah satu ujung paku dipanaskan dalam nyala api, maka ujung lainnya, yang ada di tangan, secara bertahap akan memanas dan membakar tangan.
Fenomena perpindahan energi internal dari satu bagian tubuh ke bagian lain atau dari satu tubuh ke tubuh lain ketika mereka bersentuhan langsung disebut konduktivitas termal.
Mari kita pelajari fenomena ini dengan melakukan serangkaian percobaan dengan benda padat, cair, dan gas.
Mari kita masukkan ujung tongkat kayu ke dalam api. Ini akan menyala. Ujung tongkat yang lain, yang berada di luar, akan menjadi dingin. Jadi pohon itu memiliki konduktivitas termal yang buruk.
Kami membawa ujung batang kaca tipis ke nyala lampu roh. Setelah beberapa saat, itu akan memanas, sementara ujung lainnya akan tetap dingin. Akibatnya, kaca juga memiliki konduktivitas termal yang buruk.
Jika kita memanaskan ujung batang logam dalam nyala api, maka segera seluruh batang akan menjadi sangat panas. Kita tidak bisa lagi memegangnya di tangan kita.
Ini berarti bahwa logam menghantarkan panas dengan baik, yaitu, mereka memiliki konduktivitas termal yang besar. Perak dan tembaga memiliki konduktivitas termal tertinggi.
Pertimbangkan perpindahan panas dari satu bagian benda padat ke bagian lain dalam percobaan berikut.
Kami memperbaiki salah satu ujung kawat tembaga tebal di tripod. Tempelkan beberapa anyelir ke kawat dengan lilin. Ketika ujung bebas kawat dipanaskan dalam nyala lampu alkohol, lilin akan meleleh. Anyelir akan mulai rontok secara bertahap (Gbr. 5). Pertama, mereka yang lebih dekat dengan nyala api akan menghilang, lalu sisanya akan hilang.
Beras. 5. Perpindahan panas dari satu bagian benda padat ke bagian lain
Mari kita cari tahu bagaimana energi ditransfer di sepanjang kawat. Kecepatan gerakan osilasi partikel logam meningkat di bagian kawat yang lebih dekat ke nyala api. Karena partikel terus berinteraksi satu sama lain, kecepatan pergerakan partikel tetangga meningkat. Suhu potongan kawat berikutnya mulai naik, dan seterusnya.
Harus diingat bahwa dengan konduksi panas, tidak ada perpindahan materi dari satu ujung tubuh ke ujung lainnya.
Pertimbangkan sekarang konduktivitas termal cairan. Ambil tabung reaksi dengan air dan mulailah memanaskan bagian atasnya. Air di permukaan akan segera mendidih, dan di bagian bawah tabung reaksi, selama ini hanya akan memanas (Gbr. 6). Ini berarti bahwa cairan memiliki konduktivitas termal yang rendah, kecuali merkuri dan logam cair.
Beras. 6. Konduktivitas termal cairan
Ini disebabkan oleh fakta bahwa dalam cairan, molekul-molekul terletak pada jarak yang lebih jauh satu sama lain daripada pada padatan.
Kami menyelidiki konduktivitas termal gas. Kami meletakkan tabung reaksi kering di jari dan memanaskannya dalam nyala lampu alkohol dengan bagian bawah ke atas (Gbr. 7). Jari tidak akan terasa hangat untuk waktu yang lama.
Beras. 7. Konduktivitas termal gas
Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa jarak antara molekul gas bahkan lebih besar daripada jarak cair dan padat. Oleh karena itu, konduktivitas termal gas bahkan lebih kecil.
Jadi, konduktivitas termal zat yang berbeda berbeda.
Pengalaman yang ditunjukkan pada Gambar 8 menunjukkan bahwa konduktivitas termal logam yang berbeda tidak sama.
Beras. 8. Konduktivitas termal dari logam yang berbeda
Wol, rambut, bulu burung, kertas, gabus, dan benda berpori lainnya memiliki konduktivitas termal yang buruk. Ini disebabkan oleh fakta bahwa udara terkandung di antara serat-serat zat ini. Vakum (ruang bebas dari udara) memiliki konduktivitas termal terendah. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa konduktivitas termal adalah transfer energi dari satu bagian tubuh ke bagian lain, yang terjadi selama interaksi molekul atau partikel lain. Dalam ruang di mana tidak ada partikel, konduksi panas tidak dapat terjadi.
Jika ada kebutuhan untuk melindungi tubuh dari pendinginan atau pemanasan, maka zat dengan konduktivitas termal rendah digunakan. Jadi, untuk panci, wajan, gagang terbuat dari plastik. Rumah dibangun dari kayu gelondongan atau batu bata, yang memiliki konduktivitas termal yang buruk, yang berarti melindungi bangunan dari pendinginan.
pertanyaan
- Bagaimana energi ditransfer melalui kawat logam?
- Jelaskan pengalaman (lihat Gambar 8) yang menunjukkan bahwa konduktivitas termal tembaga lebih besar daripada konduktivitas termal baja.
- Zat apa yang memiliki konduktivitas termal tertinggi dan terendah? Di mana mereka digunakan?
- Mengapa bulu, bulu bawah, bulu pada tubuh hewan dan burung, serta pakaian manusia melindungi dari hawa dingin?
Latihan 3
- Mengapa salju yang sangat lepas melindungi tanaman musim dingin dari pembekuan?
- Diperkirakan bahwa konduktivitas termal papan pinus adalah 3,7 kali lebih besar dari serbuk gergaji pinus. Bagaimana menjelaskan perbedaan seperti itu?
- Mengapa air tidak membeku di bawah lapisan es yang tebal?
- Mengapa ungkapan "mantel bulu hangat" salah?
Latihan
Ambil secangkir air panas dan celupkan sendok logam dan kayu ke dalam air secara bersamaan. Sendok mana yang lebih cepat panas? Bagaimana pertukaran panas antara air dan sendok? Bagaimana energi internal air dan sendok berubah?
Energi internal, seperti jenis energi lainnya, dapat ditransfer dari satu tubuh ke tubuh lainnya. Kita sudah dianggap sebagai salah satu contoh transfer semacam itu- transfer energi dari air panas ke sendok dingin. Jenis perpindahan panas ini disebut konduksi.
Konduktivitas termal dapat diamati pada percobaan berikut. Mereka memperbaiki salah satu ujung kawat tembaga tebal di tripod, dan beberapa anyelir melekat pada kawat dengan lilin (Gbr. 183). Pada memanaskan ujung kabel yang bebas dalam nyala lilin lampu alkohol meleleh, dan stud secara bertahap jatuh dari kawat. Pertama, mereka yang lebih dekat dengan nyala api akan menghilang, lalu sisanya akan hilang.
Bagaimana energi berpindah melalui kawat?
Pertama, nyala api yang panas menyebabkan peningkatan gerakan osilasi partikel logam di salah satu ujung kawat dan suhunya naik. Kemudian peningkatan gerakan ini ditransfer ke partikel tetangga, dan kecepatan osilasi mereka juga meningkat, mis. suhu bagian berikutnya dari kawat naik. Kemudian kecepatan osilasi partikel berikutnya meningkat, dan seterusnya.Sangat penting untuk dicatat bahwa selama konduksi panas, zat itu sendiri tidak bergerak dari satu ujung benda ke ujung lainnya.
Zat yang berbeda memiliki konduktivitas termal yang berbeda. Hal ini dapat dilihat dalam percobaan di mana energi ditransfer melalui batang logam yang berbeda (Gbr. 184). Dan dari pengalaman hidup kita tahu bahwa beberapa zat memiliki konduktivitas termal yang lebih besar daripada yang lain. Paku besi, misalnya, tidak dapat dipanaskan dalam waktu lama sambil memegangnya di tangan, tetapi korek api yang menyala dapat dipegang sampai nyala api menyentuh tangan.
Logam memiliki konduktivitas termal yang tinggi, terutama perak dan tembaga.
Dalam cairan, dengan pengecualian logam cair, seperti merkuri, konduktivitas termal rendah. Gas memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah. Lagipula molekul mereka berjauhan dan perpindahan gerak dari satu molekul ke molekul lain sulit dilakukan.
Wol, bulu halus, bulu dan badan berpori lainnya mengandung udara di antara seratnya dan karenanya memiliki konduktivitas termal yang buruk. Itu sebabnya wol bulu, bulu melindungi hewan dari pendinginan. Melindungi hewan dari pendinginan dan lapisan lemak, yang tersedia pada unggas air, paus, walrus, anjing laut.
Vakum, gas yang sangat langka, memiliki konduktivitas termal terendah. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa konduktivitas termal, yaitu transfer energi dari satu bagian tubuh ke bagian lainnya melakukan molekul atau partikel lain - oleh karena itu, di mana tidak ada partikel, konduksi panas tidak dapat terjadi.
Zat dengan konduktivitas termal rendah digunakan jika perlu untuk menghemat energi. Misalnya, dinding bata membantu menjaga energi internal di dalam ruangan. Bisa untuk melindungi tubuh, dan dari pemanasan, misalnya, es di ruang bawah tanah dipertahankan, melapisi ruang bawah tanah dengan jerami, serbuk gergaji dan tanah, yang memiliki konduktivitas termal yang buruk.
pertanyaan. satu. Percobaan apa yang dapat digunakan untuk mengamati perpindahan energi dalam oleh benda padat? 2. Bagaimana perpindahan energi melalui kawat logam? 3. Zat apa yang memiliki konduktivitas termal tertinggi dan terendah? Di mana mereka digunakan?
Latihan. satu. Mengapa salju yang sangat lepas melindungi tanaman musim dingin dari pembekuan? 2. Jelaskan mengapa jerami, jerami, daun kering memiliki konduktivitas termal yang buruk. 3. Dihitung bahwa konduktivitas termal papan pinus 3,7 kali lebih besar dari serbuk gergaji pinus, konduktivitas termal es 21,6 kali lebih besar dari salju yang baru turun (salju terdiri dari kristal es kecil). Bagaimana menjelaskan perbedaan seperti itu? 4. Mengapa ungkapan "mantel bulu hangat" salah? 5. Gunting dan pensil yang diletakkan di atas meja memiliki suhu yang sama. Mengapa gunting terasa lebih dingin saat disentuh? 6. Jelaskan bagaimana bulu, bulu bawah, bulu pada tubuh hewan, serta pakaian manusia melindungi dari dingin.
