, clasa a 10-a
Subiect: " Temperatura și echilibrul termic »

fenomene termice

Ce tipuri de transfer de căldură cunoașteți?

Convecție;

Conductivitate termică;

Radiația.

Ce este conductivitatea termică?

Răspuns: transferul de căldură în timpul interacțiunii particulelor.

Care substanțe au cea mai mare și cea mai scăzută conductivitate termică?

Răspuns: cel mai mare - pentru metale, cel mai mic - pentru gaze.

Care este fenomenul de convecție?

Răspuns: transfer de căldură prin fluxuri de lichid sau gaz.

Ce explică convecția?

Răspuns: mișcarea fluxurilor de gaz și lichid cald se explică prin forța arhimediană.

Ce tipuri de convecție cunoașteți?

Răspuns: firesc și forțat.

Energia pe care un corp o primește sau o pierde în timpul transferului de căldură se numește...

cantitatea de căldură.

1. Care este capacitatea termică de la distanță a unei substanțe?

- o valoare care arată câtă căldură este necesară pentru a modifica temperatura unei substanțe care cântărește 1 kg cu 1 0C.

2. Diferitele substanțe au capacitate termică specifică...

3. Pentru substanțe în diferite stări de agregare (gheață, apă, abur), capacitatea termică specifică ...

O sarcină. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi o piesă de cupru cu o masă de 2 kg pentru a-și schimba temperatura cu 100 0C.

Puteți descărca prezentarea făcând clic pe textul Descărcați prezentarea și instalând Microsoft PowerPoint.

Trimis de profesorul Miroshnichenko.

În paragraful anterior, am aflat că atunci când un ac metalic a fost coborât într-un pahar cu apă fierbinte, foarte curând capătul spiței a devenit și el fierbinte. În consecință, energia internă, ca orice fel de energie, poate fi transferată de la un corp la altul. Energia internă poate fi, de asemenea, transferată dintr-o parte a corpului în alta. Deci, de exemplu, dacă un capăt al unui cui este încălzit într-o flacără, atunci celălalt capăt al său, care este în mână, se va încălzi treptat și va arde mâna.

Fenomenul de transfer al energiei interne dintr-o parte a corpului în alta sau de la un corp la altul atunci când sunt în contact direct se numește conductivitate termică.

Să studiem acest fenomen făcând o serie de experimente cu solide, lichide și gaze.

Să punem capătul unui băț de lemn în foc. Se va aprinde. Celălalt capăt al bastonului, care este afară, va fi rece. Deci copacul are conductivitate termică slabă.

Aducem capătul unei baghete subțiri de sticlă la flacăra lămpii cu spirit. După un timp, se va încălzi, în timp ce celălalt capăt va rămâne rece. În consecință, sticla are și conductivitate termică slabă.

Dacă încălzim capătul unei tije metalice într-o flacără, atunci foarte curând întreaga tijă va deveni foarte fierbinte. Nu o mai putem ține în mâini.

Aceasta înseamnă că metalele conduc bine căldura, adică au conductivitate termică mare. Argintul și cuprul au cea mai mare conductivitate termică.

Luați în considerare transferul de căldură de la o parte a unui corp solid la alta în experimentul următor.

Fixăm un capăt al unui fir gros de cupru într-un trepied. Atașați câteva garoafe de sârmă cu ceară. Când capătul liber al firului este încălzit în flacăra unei lămpi cu alcool, ceara se va topi. Garoafele vor începe să cadă treptat (Fig. 5). În primul rând, cei care sunt mai aproape de flacără vor dispărea, apoi toate celelalte la rândul lor.

Orez. 5. Transferul de căldură de la o parte a unui corp solid la alta

Să aflăm cum este transferată energia de-a lungul firului. Viteza mișcării oscilatorii a particulelor de metal crește în acea parte a firului care este mai aproape de flacără. Deoarece particulele interacționează constant între ele, viteza de mișcare a particulelor învecinate crește. Temperatura următoarei bucăți de sârmă începe să crească și așa mai departe.

Trebuie amintit că în timpul conducerii căldurii nu are loc un transfer de materie de la un capăt la altul al corpului.

Luați în considerare acum conductivitatea termică a lichidelor. Luați o eprubetă cu apă și începeți să încălziți partea superioară. Apa de la suprafață va fierbe în curând, iar la fundul eprubetei, în acest timp, se va încălzi doar (Fig. 6). Aceasta înseamnă că lichidele au conductivitate termică scăzută, cu excepția mercurului și a metalelor topite.

Orez. 6. Conductivitatea termică a lichidului

Acest lucru se datorează faptului că în lichide moleculele sunt situate la distanțe mai mari unele de altele decât în ​​solide.

Investigăm conductivitatea termică a gazelor. Punem o eprubetă uscată pe un deget și o încălzim în flacăra unei lămpi cu alcool cu ​​fundul în sus (Fig. 7). Degetul nu se va simți cald pentru o lungă perioadă de timp.

Orez. 7. Conductivitatea termică a gazului

Acest lucru se datorează faptului că distanța dintre moleculele de gaz este chiar mai mare decât cea a lichidelor și a solidelor. Prin urmare, conductivitatea termică a gazelor este și mai mică.

Asa de, conductivitatea termică a diferitelor substanțe este diferită.

Experiența prezentată în Figura 8 arată că conductivitatea termică a diferitelor metale nu este aceeași.

Orez. 8. Conductivitatea termică a diferitelor metale

Lâna, părul, pene de pasăre, hârtie, plută și alte corpuri poroase au o conductivitate termică slabă. Acest lucru se datorează faptului că aerul este conținut între fibrele acestor substanțe. Vidul (spațiul eliberat de aer) are cea mai scăzută conductivitate termică. Acest lucru se explică prin faptul că conductivitatea termică este transferul de energie dintr-o parte a corpului în alta, care are loc în timpul interacțiunii moleculelor sau a altor particule. Într-un spațiu în care nu există particule, conducerea căldurii nu poate avea loc.

Dacă este nevoie de a proteja corpul de răcire sau încălzire, atunci se folosesc substanțe cu conductivitate termică scăzută. Deci, pentru oale, tigăi, mânerele sunt din plastic. Casele sunt construite din bușteni sau cărămizi, care au o conductivitate termică slabă, ceea ce înseamnă că protejează încăperile de răcire.

Întrebări

1. Cum se transferă energia printr-un fir metalic?
2. Explicați experiența (vezi Fig. 8) care arată că conductivitatea termică a cuprului este mai mare decât conductibilitatea termică a oțelului.
3. Care substanțe au cea mai mare și cea mai scăzută conductivitate termică? Unde sunt folosite?
4. De ce blana, puful, penele de pe corpul animalelor și păsărilor, precum și îmbrăcămintea umană protejează de frig?

Exercițiul 3

1. De ce zăpada adâncă protejează culturile de iarnă de îngheț?
2. Se estimează că conductivitatea termică a plăcilor de pin este de 3,7 ori mai mare decât cea a rumegușului de pin. Cum să explic o asemenea diferență?
3. De ce apa nu îngheață sub un strat gros de gheață?
4. De ce este incorectă expresia „blană caldă”?

Exercițiu

Luați o cană de apă fierbinte și scufundați o lingură de metal și de lemn în apă în același timp. Care lingură se va încălzi mai repede? Cum se face schimbul de căldură între apă și linguri? Cum se schimbă energia internă a apei și a lingurilor?

Energia internă, ca orice alt tip de energie, poate fi transferată de la un corp la altul. Noi deja considerat unul dintre exemplele unui astfel de transfer- transfer de energie de la apa fierbinte la o lingura rece. Acest tip de transfer de căldură se numește conducție.

Conductivitatea termică poate fi observată în următorul experiment. Ei fixează un capăt al unui fir gros de cupru într-un trepied, iar mai multe garoafe sunt atașate de sârmă cu ceară (Fig. 183). La încălzirea capătului liber al firului în flacăra unei ceară de lampă cu alcool se topește, iar știfturile cad treptat de pe sârmă. În primul rând, cei care sunt mai aproape de flacără vor dispărea, apoi toate celelalte la rândul lor.

Cum se transferă energia printr-un fir?

În primul rând, flacăra fierbinte determină o creștere a mișcării oscilatorii a particulelor de metal la un capăt al firului și temperatura acestuia crește. Apoi, această creștere a mișcării este transferată particulelor învecinate, iar viteza oscilațiilor acestora crește și ea, adică. temperatura următoarei părți a firului crește. Apoi viteza de oscilație a particulelor următoare crește și așa mai departe. Este foarte important de reținut că în timpul conducerii căldurii, substanța în sine nu se mișcă de la un capăt la altul al corpului.

Diferitele substanțe au o conductivitate termică diferită. Acest lucru poate fi văzut într-un experiment în care energia este transferată prin tije din diferite metale (Fig. 184). Și din experiența de viață știm că unele substanțe au o conductivitate termică mai mare decât altele. Un cui de fier, de exemplu, nu poate fi încălzit mult timp în timp ce îl ține în mână, dar un chibrit aprins poate fi ținut până când flacăra atinge mâna.

Metalele au o conductivitate termică ridicată, în special argintul și cuprul.

În lichide, cu excepția metalelor topite, cum ar fi mercurul, conductivitatea termică este scăzută. Gazele au o conductivitate termică mai mică. Dupa toate acestea moleculele lor sunt departe unul de altul iar transferul mișcării de la o moleculă la alta este dificil.

Lâna, puful, blana și alte corpuri poroase conțin aer între fibrele lor și, prin urmare, au o conductivitate termică slabă. De aceea lână blana, puful protejează animalele de răcire. Protejează animalele de răcire și stratul de grăsime, care este disponibil în păsările de apă, balene, morse, foci.

Vidul, un gaz extrem de rarefiat, are cea mai scăzută conductivitate termică. Acest lucru se explică prin faptul că conductivitatea termică, adică transferul de energie de la o parte a corpului la alta efectuează molecule sau alte particule - prin urmare, acolo unde nu există particule, conducerea căldurii nu poate avea loc.

Substantele cu conductivitate termica scazuta sunt folosite acolo unde este necesara conservarea energiei. De exemplu, pereții de cărămidă ajută la menținerea energiei interne în cameră. Poate sa pentru a proteja corpul și de încălzire, de exemplu, se păstrează gheața din pivniță, căptușirea pivniței cu paie, rumeguș și pământ, care au o conductivitate termică slabă.

Întrebări. unu. Ce experiment poate fi folosit pentru a observa transferul de energie internă de către un corp solid? 2. Cum este transferul de energie printr-un fir metalic? 3. Ce substanțe au cea mai mare și cea mai scăzută conductivitate termică? Unde sunt folosite?

Exerciții. unu. De ce zăpada adâncă protejează culturile de iarnă de îngheț? 2. Explicați de ce paiele, fânul, frunzele uscate au conductivitate termică slabă. 3. Se calculează că conductivitatea termică a plăcilor de pin este de 3,7 ori mai mare decât cea a rumegușului de pin, conductivitatea termică a gheții este de 21,6 ori mai mare decât cea a zăpezii proaspăt căzute (zăpada este formată din mici cristale de gheață). Cum să explic o asemenea diferență? 4. De ce este incorectă expresia „blană caldă”? 5. Foarfecele și creioanele întinse pe masă au aceeași temperatură. De ce se simt foarfecele mai reci la atingere? 6. Explicați cum blana, puful, penele de pe corpul animalelor, precum și îmbrăcămintea umană protejează de frig.