Теплопроводность это перенос энергии из более тёплого к менее нагретому участку. 8 класс

Скачать:

Предварительный просмотр:

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

Подписи к слайдам:

Что такое теплопередача и теплопроводность?

Теплопередача Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом Теплопроводность Излучение Теплопроводность Излучение

Процесс передачи теплоты от более нагретых тел менее нагретым называется теплопередачей.

Опусти холодную металлическую ложку в горячую воду. Через некоторое время ложка нагреется. При этом можно убедиться, что передача теплоты происходит не сразу всем частям ложки одновременно, а постепенно. Сначала нагревается та часть ложки, которая находится непосредственно в горячей воде, а затем постепенно и вся ложка. Процесс передачи теплоты от более нагретых участков тела менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называется теплопроводностью.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ - перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул, ионов и т.п.). Приводит к выравниванию температуры тела. Не сопровождается переносом вещества! Этот вид передачи внутренней энергии характерен как для твердых веществ, так и для жидкостей, газов. Теплопроводность различных веществ разная. Существует зависимость теплопроводности от плотности вещества.

Попробуй опустить в горячую воду, налитую в небольшой сосуд, кусочек льда. Через некоторое время температура льда начнет повышаться и он растает, а температура окружающей воды понизится. Если опустить горячую ложку в холодную воду, то окажется, что температура ложки начнет понижаться, температура воды повышаться и через некоторое время температура воды и ложки станет одинаковой А теперь опусти в горячую воду деревянную палочку. Можно сразу заметить, что деревянная палочка нагревается значительно медленнее металлической ложки (рис. 134). Отсюда можно сделать вывод, что тела, сделанные из разных веществ, обладают разной теплопроводностью.

Теплопроводность различных веществ разная. Металлы обладают самой высокой теплопроводностью, причем у разных металлов теплопроводность отличается. Жидкости обладают меньшей теплопроводностью, чем твердые тела, а газы меньшей, чем жидкости. При нагревании верхнего конца закрытой пальцем пробирки с воздухом внутри можно не бояться обжечь палец, т.к. теплопроводность газов очень низкая.

Наблюдай и объясняй. Определи вид теплопередачи, с помощью которой передается теплота при нагревании металлического прута на костре

Вещества с низкой теплопроводностью используют в качестве теплоизоляторов. Теплоизоляторы - это вещества, плохо проводящие тепло. Воздух является хорошим теплоизолятором, поэтому оконные рамы делают с двойными стеклами, для того чтобы между ними был слой воздуха. Хорошими теплоизолирующими свойствами обладают дерево и различные пластмассы. Можно обратить внимание на то, что ручки чайников делают именно из этих материалов (рис. 136), для того чтобы не обжечь руки, когда чайник горячий.

Для создания теплой одежды широко используют вещества, плохо проводящие тепло, такие как войлок, мех, вата, перья и пух различных птиц. Такая одежда помогает сохранять тепло тела. Войлочные и ватные рукавицы используют при работе с горячими предметами, например для того, чтобы снимать с плиты горячие кастрюли. Все металлы, стекло, вода хорошо проводят тепло и являются плохими теплоизоляторами. Тряпкой, смоченной в воде, ни в коем случае нельзя снимать горячие предметы. Вода, содержащаяся в тряпке, мгновенно нагреется и обожжет руку. Знания о способности разных материалов по-разному передавать тепло помогут в походе. Например, чтобы не обжечься о горячую металлическую кружку, ее ручку можно обмотать изоляционной лентой, которая является хорошим теплоизолятором. Для того чтобы снять с костра горячий котелок, можно воспользоваться войлочными, ватными или брезентовыми рукавицами.

Над костром висит горячий котелок Рядом с костром лежат: войлочная рукавица, лист фольги и мокрая тряпка. Каким из этих предметов можно снять котелок с костра. Объясни свой ответ.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ 1. Оберните толстый гвоздь или металлический стержень полоской бумаги в один слой. Подержите над пламенем свечи до момента возгорания, засеките время. Почему бумага загорелась не сразу? 2. ... на кухне, поднимая горячую посуду, чтобы не обжечься, можно использовать только сухую тряпку. Теплопроводность воздуха намного меньше, чем у воды! А ткань структура очень рыхлая, и все промежутки между волокнами заполнены у сухой тряпки воздухом, а у влажной - водой. Смотри, не обожгись!

ЗАДАЧИ ДЛЯ УМЕЮЩИХ ДУМАТЬ! Приготовьте три одинаковых кусочка льда, один из них заверните в фольгу, второй – в бумагу, третий – в вату и оставьте на блюдцах в комнате. Определите время полного таяния. Объясните разницу. Если зимой к замерзшему стеклу(покрытому инеем) трамвая или автобуса приложить на одинаковое время палец, а другим пальцем прижать монету, то площадь оттаивания под монетой окажется больше. Почему?

Куропатки, утки и другие птицы зимой не мерзнут потому, что температура лап у них может отличаться от температуры тела более чем на 30 градусов. Низкая температура лап сильно понижает теплоотдачу. Таковы защитные силы организма! ЕСЛИ... ... положить на лежащие рядом на столе кусок пенопласта (или дерева) и зеркало ладони, то ощущения от этих предметов будут разными: пенопласт покажется теплее, а зеркало - холоднее. Почему? Ведь температура окружающего воздуха одинаковая! Стекло - хороший проводник тепла (обладает высокой теплопроводностью), и сразу начнет "отбирать" от руки тепло. Рука будет ощущать холод! Пенопласт хуже проводит тепло. Он тоже будет, нагреваясь, "отбирать" тепло у руки, но медленнее, поэтому и покажется теплее.

Основные способы теплообмена и их характеристика

Понятие о теплообмене и его вид

Тема: Основы теплотехники и теории теплопередач.

План:

1) Понятие о теплообмене и его виды;

2) Основные способы теплообмена и их характеристика;

3) Сложный теплообмен;

4) Общие сведения о теплообменных аппаратах;

5) Тепловая изоляция, её назначения и виды;

Для получения тепла, необходимого для работы тепловых аппаратов, используют органическое топливо (твердое, жидкое, газообразное), электроэнергию и теплоносители.

При сжигании химическая энергия органического топлива за счет окисления превращается в тепловую. Преобразование электрической энергии в тепловую в электронагревательных элементах электротепловых аппаратов.

Переход тепла от более нагретого тела к менее нагретому происходи самопроизвольно, без затрат механической энергии. Такой переход тепла назевается теплообменом. Существует два вида теплообмена: теплообмен соприкосновением и излучением. Теплообмен соприкосновением осуществляется за счёт непосредственного соприкосновения тел с различной температурой. Наиболее часто встречается теплообмен соприкосновением между твёрдыми телами и жидкостью (газом). При этом наблюдается передача тепла теплопроводностью и конвекцией.

Теплообмен излучением происходит при отсутствии контакта между телами.

Распространение тепла осуществляется тремя способами: теплопроводность, конвекция и излучением. В твёрдом теле распространение тепла осуществляется только теплопроводностью.

Практически один вид теплообмена сопровождается другим, при этом один из них имеет преобладающее значение. Например, в газовых плитах тепло от продуктов сгорания газа передаётся одновременно конвекцией и излучением.

Теплопроводность как физическое явление представляет собой перенос тепла беспорядочно движущимися микрочастицами, непосредственно соприкасающимися друг с другом. Перенос тепла осуществляется вследствие теплового движения и взаимодействия молекул и атомов. Из которых состоит данное тело. Сущность теплопроводности заключается в том, что молекулы и атомы более нагретой части тела, обладающей большей кинематической энергией, при соприкосновении с молекулами менее нагретой части тела передают последним часть своей энергии.

Процесс может проходить при условии, что в различных частях тела температура не одинакова, и наблюдается в любых телах – твёрдых, жидких и газообразных, только в чистом виде этот процесс возможен только в твёрдых телах. Наибольшей теплопроводностью обладают металлы. Например, передача тепла теплопроводностью происходит через стенку пищеварочного котла. Через толщу чугунного настила плиты.

Рассмотрим передачу тепла через плоскую стенку. Количество тепла, переходящие от одной поверхности стенки к другой, прямо пропорционально площади поверхности стенки, разности температур и времени, обратно пропорционально толщине стенки и зависит от свойства материала. Из которого изготовлена стенка.

Коэффициент теплопроводности для различных веществ различен и зависит от структуры, плотности, влажности и температуры. Пористые материалы имеют низкий коэффициент теплопроводности, так как поры заполнены воздухом, который в неподвижном состоянии плохо проводит тепло. При увлажнении пористых материалов теплопроводность их увеличивается в связи с тем, что вода проводит тепло лучше, чем воздух.

Материалы с низким коэффициентом теплопроводности называют теплоизоляционными и используют в качестве теплоизоляции. Для изготовления поверхности нагрева тепловых аппаратов применяют металлы и их сплавы, обладающие высоким коэффициентом теплопроводности.

Теплообмен между двумя средами происходит через разделяющую их твердую стенку или через поверхность раздела между ними.

Теплота способна переходить только от тела с более высокой температурой к телу менее нагретому.

Теплообмен всегда протекает так, что убыль внутренней энергии одних тел всегда сопровождается таким же приращением внутренней энергии других тел, участвующих в теплообмене.

Теплопроводность

Теплопроводность - это вид теплопередачи, при котором происходит непосредственная пе¬редача энергии от частиц (молекул, атомов) более нагретой части тела к частицам его менее нагретой части.

Теплопроводность не сопровождается переносом вещества! Следует помнить, что при теплопроводности само вещество не перемещается вдоль тела, пере¬носится лишь энергия.

Теплопроводность различных веществ разная.

Можно провести следующий опыт – взят стакан с горячей водой и положить туда ложки из различных матераиалов (алюминиевую, мельхиоровую, стальную, деревянную и пластмассовую) Через 3 минуты посмотреть, одинаково ли нагрелись ложки?? Проанализируйте результат

Из таблицы видно, что металлы обладают самой высокой теплопроводностью, причем у разных металлов теплопроводность отличается.

Жидкости обладают меньшей теплопроводностью, чем твердые тела, а газы меньшей, чем жидкости.

Рассмотрим опыт с теплопроводностью жидкостей. Если в бочку с водой опустить на дно лед, а верхний слой воды нагревать кипятильником. То вода у поверхности скоро закипит, а лед внизу не растает. Это объясняется тем, что в жидкостях молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в твердых телах.

Плохой теплопроводностью обладают также воло¬сы, перья, 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). 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.

Металлы - твердые тела - жидкости - газы

Ослабление теплопроводности

Если возникает необходимость предохранить тело от охлаждения или нагревания, то применя¬ют вещества с малой теплопроводностью. Так, ручки у кранов на батарее делают из пластмассы, также из аналогичного сплава делают ручки для кастрюль. Дома строят из бревен или пористого кирпича, обладающих плохой теплопроводностью, а зна¬чит, предохраняют помещения от охлаждения.

В настоящее время во многих регионах здания начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту Сваи делают из прочного твердого материала, а внутри они заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному охлаждению грунта.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ - перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул, ионов и т.п.). Приводит к выравниванию температуры тела. Не сопровождается переносом вещества! Этот вид передачи внутренней энергии характерен как для твердых веществ, так и для жидкостей, газов. Теплопроводность различных веществ разная. Существует зависимость теплопроводности от плотности вещества.

Попробуем опустить в горячую воду, налитую в небольшой сосуд, кусочек льда. Через некоторое время температура льда начнет повышаться и он растает, а температура окружающей воды понизится. Если опустить горячую ложку в холодную воду, то окажется, что температура ложки начнет понижаться, температура воды повышаться и через некоторое время температура воды и ложки станет одинаковой А теперь опустим в горячую воду деревянную палочку. Можно сразу заметить, что деревянная палочка нагревается значительно медленнее металлической ложки.Отсюда можно сделать вывод, что тела, сделанные из разных веществ, обладают разной теплопроводностью.

Теплопроводность различных веществ разная. Металлы обладают самой высокой теплопроводностью, причем у разных металлов теплопроводность отличается. Жидкости обладают меньшей теплопроводностью, чем твердые тела, а газы меньшей, чем жидкости. При нагревании верхнего конца закрытой пальцем пробирки с воздухом внутри можно не бояться обжечь палец, т.к. теплопроводность газов очень низкая.

Вещества с низкой теплопроводностью используют в качестве теплоизоляторов. Теплоизоляторы это вещества, плохо проводящие тепло. Воздух является хорошим теплоизолятором, поэтому оконные рамы делают с двойными стеклами, для того чтобы между ними был слой воздуха. Хорошими теплоизолирующими свойствами обладают дерево и различные пластмассы. Можно обратить внимание на то, что ручки чайников делают именно из этих материалов, для того чтобы не обжечь руки, когда чайник горячий.

Для создания теплой одежды широко используют вещества, плохо проводящие тепло, такие как войлок, мех, вата, перья и пух различных птиц. Такая одежда помогает сохранять тепло тела. Войлочные и ватные рукавицы используют при работе с горячими предметами, например для того, чтобы снимать с плиты горячие кастрюли. Все металлы, стекло, вода хорошо проводят тепло и являются плохими теплоизоляторами. Тряпкой, смоченной в воде, ни в коем случае нельзя снимать горячие предметы. Вода, содержащаяся в тряпке, мгновенно нагреется и обожжет руку. Знания о способности разных материалов по- разному передавать тепло помогут в походе. Например, чтобы не обжечься о горячую металлическую кружку, ее ручку можно обмотать изоляционной лентой, которая является хорошим теплоизолятором. Для того чтобы снять с костра горячий котелок, можно воспользоваться войлочными, ватными или брезентовыми рукавицами.

На кухне, поднимая горячую посуду, чтобы не обжечься, можно использовать только сухую тряпку. Теплопроводность воздуха намного меньше, чем у воды! А ткань структура очень рыхлая, и все промежутки между волокнами заполнены у сухой тряпки воздухом, а у влажной - водой

Куропатки, утки и другие птицы зимой не мерзнут потому, что температура лап у них может отличаться от температуры тела более чем на 30 градусов. Низкая температура лап сильно понижает теплоотдачу. Таковы защитные силы организма! ЕСЛИ положить на лежащие рядом на столе кусок пенопласта (или дерева) и зеркало ладони, то ощущения от этих предметов будут разными: пенопласт покажется теплее, а зеркало - холоднее. Почему? Ведь температура окружающего воздуха одинаковая! Стекло - хороший проводник тепла (обладает высокой теплопроводностью), и сразу начнет "отбирать" от руки тепло. Рука будет ощущать холод! Пенопласт хуже проводит тепло. Он тоже будет, нагреваясь, "отбирать" тепло у руки, но медленнее, поэтому и покажется теплее.