Eksperimentalno delo na toplotnih pojavih. Toplotna prevodnost. Poskusi

Pri študiju naravoslovja v sodobni šoli je razgledanost velikega pomena izobraževalno gradivo. Vizualizacija omogoča hitro in globoko asimilacijo teme, ki se preučuje, pomaga razumeti težko razumljiva vprašanja in poveča zanimanje za predmet. Digitalni laboratoriji so novost, sodobno opremo za izvajanje najrazličnejših šolskih raziskav v naravoslovju. Z njihovo pomočjo lahko izvajate dela, kot je vključeno v šolski kurikulum in popolnoma nove raziskave. Uporaba laboratorijev bistveno poveča prepoznavnost, tako med samim delom kot pri obdelavi rezultatov, zahvaljujoč novim merilni instrumenti vključeno v komplet fizikalnega laboratorija (sila, razdalja, tlak, temperatura, tok, napetost, osvetlitev, zvok, magnetno polje itd.). Oprema digitalnega laboratorija je univerzalna, lahko jo vključimo v različne eksperimentalne postavitve, študentom in učiteljem prihrani čas, študente spodbuja k ustvarjalnosti, omogoča enostavno spreminjanje merilnih parametrov. Poleg tega vam program za video analizo omogoča pridobivanje podatkov iz video fragmentov, kar vam omogoča, da kot primere in kvantitativno preučite resnične življenjske situacije, ki so jih na video posneli učenci sami, ter fragmente izobraževalnih in priljubljenih videoposnetkov.

Prenos:

Predogled:

Če želite uporabljati predogled predstavitev, ustvarite račun zase ( račun) Google in se prijavite: https://accounts.google.com

Podnapisi diapozitivov:

Edina pot do znanja je dejavnost. Bernard Shaw.

Metodološki razvoj demonstracijskega eksperimenta pri predmetu fizika "Količina toplote in toplotna kapaciteta"

Namen tega razvoja: prikazati možnosti uporabe "Digitalnega laboratorija" v izobraževalni proces. Pokažite sposobnost merjenja specifične toplotne kapacitete snovi

Ta razvoj se lahko uporablja pri razlagi nove snovi, med laboratorijskim delom ali za izvajanje pouka izven pouka.

Sestava digitalnega laboratorija TriLink merilni vmesnik Digitalni senzorji za fiziko

Zasloni za tehnično podporo in stojala za multimedijske projektorje (2 kosa) epruvete (2 kosa) senzor temperature vode, alkohola 0-100°C (2 kosa) kovinski valji (2 kosa) alkoholne žarnice (2 kosa) kalorimeter s čašo topla voda

Poskus: Razlika v toplotni kapaciteti vode in alkohola. Segrevamo dva valja v vreli vodi, enega s talilno žlico spustimo v epruveto z vodo, drugega pa v epruveto z alkoholom pri sobni temperaturi. Po spuščanju jeklenk v epruvete je potrebno epruveto držati za zgornji del, hitro vstavite senzor, pritrdite ohišje senzorja na jeklena pločevina in začnite mešati tekočino v epruveti z vrtenjem epruvete okoli senzorja.

V službi smo

Uporaba digitalnega laboratorija pri pouku fizike

Hvala za pozornost!!!

Predogled:

OBČINSKI PRORAČUNSKI VZGOJNO-IZOBRAŽEVALNI ZAVOD

SREDNJA ŠOLA ŠT. 7, PORONAISK

Metodološka izdelava demonstracijskega poskusa

pri predmetu fizika

"Količina toplote in toplotna zmogljivost"

Za učence 8. razreda

Srednja šola MBOU št. 7, Poronajsk

Poronajsk

2014

1. Uvod

2. Glavni del

3. Zaključek

4. Tehnična podpora

1. Uvod

Poučujem fiziko v razredu 7-11 na Poronayskaya srednja šola od leta 1994. Za vzbujanje zanimanja za moj predmet menim, da je nujen demonstracijski eksperiment, ki je organski sestavni del srednješolske fizike.

Demonstracijski poskusi oblikujejo predhodno nabrane predhodne ideje, ki jih do začetka študija fizike nimajo vsi pravilni. Skozi ves tečaj fizike te izkušnje bogatijo in širijo obzorja učencev. Ustvarjajo pravilne začetne predstave o novih fizikalnih pojavih in procesih, razkrivajo vzorce, uvajajo raziskovalne metode ter prikazujejo strukturo in delovanje novih instrumentov in naprav. Demonstracijski poskus služi kot vir znanja, razvija spretnosti in sposobnosti učencev.

Posebej pomemben je poskus na začetku izobraževanja, to je v 7.-8. razredu, ko se učenci prvič učijo fizike. Mislim, da je bolje enkrat videti kot stokrat slišati.

2. Glavni del

Namen tega razvoja: prikazati možnosti uporabe "Digitalnega laboratorija" v izobraževalnem procesu. Razmislimo o uporabi Arhimedovega laboratorija pri preučevanju teme "Toplotni pojavi" v 8. razredu:

Demonstracija. Količina toplote in toplotna kapaciteta

Namen demonstracijepokažejo možnost merjenja specifične toplotne kapacitete snovi

Pri demonstraciji se uvajata elementa znanja »količina toplote« in »specifična toplotna kapaciteta snovi«. Oblikovati predstave o specifični toplotni kapaciteti kot fizikalna količina, ki jih je mogoče izmeriti, se predlaga izvedba serije preprostih poskusov.

Pred izvedbo serije poskusov o konceptu toplotne kapacitete študentom svetujemo, da spregovorijo o zgodovini uvedbe koncepta "toplotne kapacitete telesa" v času, ko je bila "količina toplote" zaznana kot količina nevidna in breztežna tekočina »kalorik«, temperatura pa kot merilo nivoja tekočine v telesu. »Toplotna kapaciteta telesa« je veljala za koeficient sorazmernosti med temperaturo in količino »kaloričnih« pretokov v telesu. Večja zmogljivost posoda, manjša sprememba tekočine, ki jo nalijemo vanjo, večja toplotna kapaciteta telesa - manjša sprememba nivoja temperature v njem.

Izkazalo pa se je, da se pri enaki masi teles iz različnih snovi, ob enaki količini prejete toplote od drugega telesa, njihova temperatura različno spreminja. Zato je bil uveden koncept specifične toplotne kapacitete snovi, "toplotna kapaciteta telesa" pa je bila izračunana kot produkt telesne mase z specifično toplotno kapaciteto snov, iz katere je narejena.

Po sodobnih konceptih je količina toplote Q sprememba notranja energija telesa v razmerah, ko telo ne opravlja dela. Toplotna kapaciteta C je koeficient sorazmernosti med količino toplote, ki jo telo sprejme ali odda, in spremembo njegove temperature.

Za oceno toplotne kapacitete snovi v primerjavi z drugo snovjo (vodo) se isti masi snovi (voda in alkohol) dodeli enaka količina energije in zabeleži se sprememba temperature, ki je nastala zaradi dodajanja te energije.

Poskus: Razlika v toplotni kapaciteti vode in alkohola

Do sklepa, da je toplotna kapaciteta vode večja od toplotne kapacitete alkohola, lahko pridemo tako, da pokažemo, da se za pridobitev enake količine toplote alkohol segreje za večje število stopnje.

Po segrevanju dveh valjev v vreli vodi se en blok s talilno žlico spusti v epruveto z vodo, drugi pa v epruveto z alkoholom pri sobni temperaturi.

Po vstavitvi jeklenk v epruvete morate hitro vstaviti senzor, epruveto držati za vrh, pritrditi telo senzorja na jekleno pločevino in začeti mešati tekočino v epruveti z vrtenjem epruvete okoli senzorja . Graf prikazuje padec temperature senzorja pod sobno temperaturo zaradi izhlapevanja tekočine na konici senzorja, nato skok do najvišje vrednosti zaradi segrevanja vode in občutljivega elementa senzorja v bližini vročem valju in nato doseže stacionarno vrednost zaradi mešanja tekočine v epruveti. Kot lahko vidite, opazovana sprememba temperature ne doseže zahtevane razlike, ki ustreza razliki toplotnih kapacitet (približno 2-krat).

Da bi se približali zahtevanim vrednostim, je priporočljivo izvesti poskus z jeklenkami, segretimi na temperaturo, ki ne presega 80 °C. 0 C, saj alkohol zavre pri 87 0 C. Natančna številčna vrednost začetne temperature jeklenk ni pomembna, če je približno enaka.

3. Zaključek

• Povečanje ravni znanja zaradi aktivne dejavnosti študentov med eksperimentalnim raziskovalnim delom

• Samodejno zbiranje podatkov med poskusom prihrani čas snemanja

• Rezultati eksperimenta so jasni: podatki so prikazani v obliki grafa, tabele, analogne table in v digitalni obliki.
• Prenosni

• Priročna obdelava rezultatov vam omogoča pridobivanje podatkov, ki niso na voljo v tradicionalnih izobraževalnih poskusih

4. Tehnična podpora

zaslon in multimedijski projektor

• stojala (2 kom.)
• alkoholne svetilke (2 kom.)
• epruvete (2 kos.)
• voda, alkohol
• temperaturni senzor 0-100°C (2 kos.)

5. Seznam uporabljene literature

• Peryshkin A.V. "Fizika - 8"
• Volkov V. A. "Razvoj pouka fizike v 8. razredu"
• "Uporaba pouka fizike informacijske tehnologije"Moskva, Globus, 2009.
• Razumovsky V. G. "Lekcije fizike v sodobni šoli"
• A.N. Bolgar et al. “Digitalni laboratorij” Metodični priročnik za delo s kompletom opreme in programsko opremo podjetje 2SCIENTIFIC ENTERTAINMENT" m., 2011, 89 str.
• URL: http://www.int-edu.ru
• URL: http://mytest.klyaksa.net

Namen dela je posplošitev eksperimentalnih nalog, ki jih izvajajo učenci 8. razreda doma med učenjem različne vrste izmenjava toplote.

Naloge:

1. Preučite dodatno literaturo na temo "Vrste prenosa toplote."
2. Izvedite eksperimentalno delo doma.
3. Analizirajte in povzemite rezultate poskusov. Primerjajte svoje rezultate z zaključki, predlaganimi v učbeniku.
4. Navedite dodatne primere iz resničnega življenja (brez materiala iz tečaja).
5. Razvijte priporočila "Koristni nasveti" z uporabo zaključkov teme "Vrste prenosa toplote".

I. Poskusi toplotne prevodnosti.

1. V steklene in aluminijaste kozarce enake mase in enake prostornine nalijemo enako količino vroče vode.
2. Če se kozarcev dotaknete z roko, boste videli, da se aluminijasto steklo hitreje segreje, to pa zato, ker je toplotna prevodnost aluminija višja od toplotne prevodnosti stekla. Čaj natočite v aluminijaste in porcelanaste skodelice. Ko pijemo čaj iz aluminijaste skodelice, si bolj opečemo ustnice kot iz porcelanaste, kajti ko se z ustnicami dotaknemo skodelice in s tem delček ohladimo,
3. več
4. Toplota vročega čaja se skozi aluminijasto skodelico prenese na ustnice, saj je toplotna prevodnost aluminija višja kot pri porcelanu.

Na lesen valj ali kocko zapičimo vrsto gumbov (z njimi lahko narišemo kakšno obliko). Blok ali valj zavijemo v eno plast papirja in ga za kratek čas postavimo v plamen sveče. Prihaja do neenakomernega zoglenenja papirja, manj na tistih mestih, kjer se papir dotika gumbov, saj je toplotna prevodnost kovine večja od toplotne prevodnosti lesa.

Sobni termometer zavijemo v krznen plašč in preverimo, ali se njegove vrednosti čez nekaj časa spremenijo. To se seveda ne zgodi; po demonstraciji tega poskusa staršem razložimo, zakaj se krzneni plašč ne segreje. (Sam krzneni plašč se ne more ogreti, saj sam po sebi ni vir energije, je le toplotni izolator, ki nam pozimi preprečuje, da bi zmrznili, poleg tega pa je med človeškim telesom in krznenim plaščem zračna reža). Da bi bolje razumeli bistvo pojava toplotne prevodnosti, je treba razložiti naslednje pojave:

A) Zakaj so kovinski predmeti pri enaki temperaturi videti hladnejši od lesenih? odgovor: Les ima slabo toplotno prevodnost, zato se ob dotiku

leseni predmet, se segreje le majhen del telesa pod vašo roko. Kovina ima dobro toplotno prevodnost, zato se ob stiku z roko segreje veliko večja površina. Posledica tega je večje odvajanje toplote iz roke in njeno hlajenje.

A) b)

Zakaj so ročaji pip in rezervoarjev za toplo vodo iz lesa ali plastike? les in plastika imata slabo toplotno prevodnost. V) navadna ali porozna opeka zagotavlja

A) Porozna opeka vsebuje v svojih porah zrak, ki ima slabo toplotno prevodnost, zato zagotavlja boljšo toplotno izolativnost objekta.

G) Ali se zrak uporablja kot gradbeni material?

A) Da, ker penasti materiali, porozna opeka in steklena volna vsebujejo zrak, ki ima slabo toplotno prevodnost.

e) Glede na prostornino, ki jo zasedajo pore pene, je njena gostota različna. Ali je toplotna prevodnost polistirenske pene odvisna od njene gostote?

A) Manjša kot je gostota pene, več por je zasedenih z zrakom, ki ima slabo toplotno prevodnost. Posledično manjša kot je gostota pene, nižja je njena toplotna prevodnost.

in) Zakaj nameščajo dvojne okvirje?

h) Zakaj ptice med letom pogosto zmrznejo?

A) V mrzlem vremenu ptice sedijo z razmršenim perjem, kar ustvari zračni ovoj okoli telesa. Med letenjem se zrak okoli ptičjega telesa ves čas spreminja in odvzema toploto.

II. Konvekcijski poskusi.

1. Hlajenje ponve z vročo tekočino smo izvedli na dva načina: 1 - ponev smo postavili na led in 2 - na ponev smo položili led.
   V drugem primeru je ohlajanje potekalo hitreje.
2. To je razloženo na naslednji način. Ko na ponev položimo led, se zgornje plasti ohladijo in postanejo težje, zaradi česar se pogreznejo. Zamenjajo jih bolj segrete plasti tekočine. Tako se zaradi konvekcije tekočina ohladi. V drugem primeru do konvekcije ne bo prišlo, ker hlajenje bo potekalo od spodaj in hladne plasti se ne morejo dvigniti navzgor, proces hlajenja bo potekal počasi in tekočina se ne bo mešala. Tako lahko staršem predlagamo, da vsa živila ohladijo od zgoraj: ne postavijo jih na led, ampak na led, saj jih ne hladi toliko led kot hladen zrak, ki pada navzdol. Stopnja naravnega mešanja vode je bila določena v dveh primerih: 1 - hladna voda se vlije v vročo vodo in 2 - vroča voda se vlije v hladno vodo. Za ta poskus boste potrebovali štoparico ali uro s sekundnim kazalcem in termometer. Količina tople in hladne vode mora biti enaka. Ugotovljeno temperaturo nadziramo s termometrom, čas pa s štoparico ali uro. Hitrost izenačevanja temperature bo pri vlivanju večja
3. Prižgano svečo pokrijemo s stekleno valjasto cevjo, plamen pa se zmanjša in lahko ugasne, ker zgorevanje poteka v prisotnosti kisika, vendar v tem poskusu ne more priti do konvekcijskih pojavov, ni pretoka zraka. Če dvignete cev, bo sveča svetleje gorela. Če cevi ne dvignete, ampak vanjo spustite papirnato pregrado, ki ne doseže plamena, se bo povečal. V tem primeru se bo hladen zrak spustil vzdolž papirja in izpodrival segret zrak, ki vsebuje malo kisika, s čimer se bo povečal dotok kisika v plamen.
4. V pesmi A. S. Puškina "Kavkaz" so naslednje vrstice: "Orel, ki se dviga z oddaljenega vrha, nepremično lebdi z menoj." Pojav, da lahko velike ptice lebdijo v zraku in ostanejo na isti višini, ne da bi zamahnile s krili, je razloženo z dejstvom, da se zrak, segret pri tleh, dvigne v precejšnjo višino, tj. topli tokovi

in drži ptico z razprostrtimi krili v zraku.

Sobni termometer zavijemo v krznen plašč in preverimo, ali se njegove vrednosti čez nekaj časa spremenijo. To se seveda ne zgodi; po demonstraciji tega poskusa staršem razložimo, zakaj se krzneni plašč ne segreje. (Sam krzneni plašč se ne more ogreti, saj sam po sebi ni vir energije, je le toplotni izolator, ki nam pozimi preprečuje, da bi zmrznili, poleg tega pa je med človeškim telesom in krznenim plaščem zračna reža). Poleg teh eksperimentalnih nalog so bili prejeti odgovori na naslednja vprašanja: zakaj tako močno piha zaprto okno

A) v hladnem vremenu?

leseni predmet Steklo ima nižjo temperaturo od temperature v prostoru. Zrak ob steklu se ohlaja in pada navzdol, ker je gostejši, nato pa se ob radiatorju segreje in se spet premika po prostoru. To gibanje zraka se čuti blizu okna.

A) Kje je najbolje postaviti okno? Okno je bolje postaviti na vrh okna. Topel zrak

Zakaj so ročaji pip in rezervoarjev za toplo vodo iz lesa ali plastike? lažji, nahaja se v zgornjem delu prostora, nadomestil ga bo hladnejši zrak z ulice. S takšno razporeditvijo okna bo prostor hitreje prezračen.

A) Kdaj je vlek v cevi boljši - pozimi ali poleti? vleka bo bolje pozimi

G), ko je razlika med temperaturo zraka, segretega v cevi, in zunanjega zraka večja, bo razlika v tlaku na vrhu in dnu cevi večja.

A) kakšno vlogo ima konvekcija pri segrevanju vode v grelniku vode?

segrete plasti vode, ki so lažje, se dvignejo navzgor in se umaknejo hladnim. Tako se zaradi gibanja konvekcijskih tokov segreje vsa voda v kotličku. d)

A) Zakaj senčnik ali strop postane črn nad žarnicami z žarilno nitko?

e) Konvekcijski tokovi zraka se dvigajo iz žarnic z žarilno nitko in s seboj prenašajo prašne delce, ki se nato usedejo na senčnik ali strop.

A) V primerjavi z drugimi drevesi imajo listi trepetlike dolga in tanka stebla. Tudi v mirnem vremenu so nad tlemi navpični konvekcijski tokovi. Listi trepetlike so zaradi svoje strukture občutljivi na kakršna koli, tudi manjša, nihanja zraka.

in) Ali je mogoče za konzerviranje sladoleda uporabiti ventilator?

A) Ne, ne morete, saj bo zračni tok, ki prihaja iz ventilatorja, nenehno odnašal hladen zrak, ki nastaja okoli sladoleda, s čimer bo pospešil proces izmenjave zraka, sladoled pa se bo hitreje stopil.

h) ki naravni pojavi nastanejo zaradi konvekcije?

A) vetrovi, ki pihajo v zemeljski atmosferi; obstoj toplih in hladnih morskih tokov, gorski procesi.

III. Eksperimenti s sevanjem.

1. Vzamemo kozarec, ki ima robove. Notranjost kozarca zalepimo s trakovi belega in črnega papirja. Svečo postavimo v kozarec tako, da stoji na sredini kozarca (centriramo jo lahko s kartonskimi krogi z luknjo v sredini). Na vsak trak papirja s plastelinom prilepimo pokrovčke gumbov. Stenj sveče ne sme rahlo segati do roba kozarca. Ko je sveča prižgana, opazimo, da bodo gumbi začeli odleteti s črnih črt. Izkušnje to ponazarjajo bela odbija žarke, ki padajo nanj, črna pa jih absorbira, zato so se črni robovi hitreje segreli in so se z njih najprej odlepili gumbi.

Za razumevanje tega pojava so bili pridobljeni odgovori na naslednja vprašanja:

Sobni termometer zavijemo v krznen plašč in preverimo, ali se njegove vrednosti čez nekaj časa spremenijo. To se seveda ne zgodi; po demonstraciji tega poskusa staršem razložimo, zakaj se krzneni plašč ne segreje. (Sam krzneni plašč se ne more ogreti, saj sam po sebi ni vir energije, je le toplotni izolator, ki nam pozimi preprečuje, da bi zmrznili, poleg tega pa je med človeškim telesom in krznenim plaščem zračna reža). Zakaj se sneg v mestu topi hitreje kot zunaj mesta?

A) sneg v mestu je bolj umazan, zato absorbira energijo in se bolje topi

leseni predmet V kateri od obeh posod bo voda hitreje zavrela, v svetli ali v dimljeni?

A) V zadimljenem, ker ta površina bo bolje absorbirala energijo.

Zakaj so ročaji pip in rezervoarjev za toplo vodo iz lesa ali plastike? Zakaj je bučka termovke zrcalo?

A) za preprečevanje segrevanja s sevalno energijo.

IV. Koristni nasveti.

1. Ohlajanje hrane poteka hitreje, če je vir hladu nameščen zgoraj in ne spodaj.
2. Če želite hitro ohladiti kavo ali čaj, morate v vročo pijačo vliti hladno mleko.
3. Okenske okvirje je treba tesneje zapreti tako znotraj kot zunaj. Potem bo toplotnih izgub manj.
4. IN huda zmrzal pod krznenim plaščem je bolje nositi ne le en debel pulover, temveč "večplastna" oblačila.
5. Če morate hitro stopiti sneg ali led, ga morate posuti s temnim prahom ali pepelom.
6. V vroči sezoni je bolje nositi svetla oblačila.
7. Varneje je uporabljati porcelanaste skodelice kot aluminijaste.

Zaključek.

Pojave, s katerimi se nenehno srečujemo v vsakdanjem življenju, smo preučevali ne le pri pouku, ampak tudi doma, kjer so jih učenci lahko demonstrirali svojim staršem. Ti poskusi in vprašanja so pomagali bolje razumeti temo "Vrste prenosa toplote." Analiza rezultatov nam je omogočila, da ponudimo "koristne nasvete." Opozoriti je treba, da je treba vsa eksperimentalna dela izvajati zelo previdno, v skladu z varnostnimi ukrepi.

Literatura.

1. A.A.Periškin. Fizika. učbenik za 8. razred. Bustard, M. 2004
2. Cl. E. Swarts. Nenavadna fizika običajnih pojavov. Nauka, M. 1986
3. A.V. Aganov, R.K. Safiullin, A.I. Skvorcov, D.A.
4. Tayursky. Fizika je povsod okoli nas. "Hiša pedagogike", M. 1998 Fizika. Neodvisni in testi
5. pri fiziki za 8. razred. "Ilexa", M. 2006

Yu.G. Pavlenko. Začetki fizike. "Izpit", M. 2005

Diapozitiv 2

Koncept prenosa toplote v praksi

Diapozitiv 3

In za začetek, kako se v fiziki imenuje prenos toplote in kaj to pomeni...

Prenos toplote v fiziki je proces spreminjanja notranje energije telesa brez opravljanja dela na telesu ali samem telesu. Obstajajo 3 vrste prenosa toplote.

Diapozitiv 4

Pogled 1 Toplotna prevodnost Pogled 2 Konvekcija Pogled 3 Sevanje

Diapozitiv 5

Kaj pa je to sploh?!

Diapozitiv 6

Poskus št. 1 - Toplotna prevodnost Na mizo (ali kjer je le mogoče) postavite leseno desko in ogledalo v bližino. Mednje postavite sobni termometer. Po kar nekaj časa za dolgo časa (čakali smo 30 minut), lahko predvidevamo, da temperatura lesena plošča

in ogledala poravnana. Termometer kaže temperaturo zraka. Enako kot očitno tabla in ogledalo. Z dlanjo se dotaknite ogledala. Občutili boste hlad stekla. Takoj se dotaknite plošče. Zdelo se bo veliko topleje. Kaj je narobe? Konec koncev je temperatura zraka, deske in ogledala enaka. Steklo je dober prevodnik toplote. Kot dober prevodnik toplote se bo steklo takoj začelo segrevati od vaše roke in začelo požrešno »črpati« toploto iz nje. Zato vas zebe v dlani. Les slabše prevaja toploto. Prav tako bo začel "črpati" toploto vase, segrevati iz vaše roke, vendar to počne veliko počasneje, tako da ne čutite ostrega mraza. Les se torej zdi toplejši od stekla, čeprav imata oba enako temperaturo.

Diapozitiv 7

Diapozitiv 8

V zgornjem poskusu smo preučevali pojav prenosa notranje energije z enega telesa na drugo (iz enega njegovega dela v drugega), v fiziki ta proces imenujemo toplotna prevodnost.

Diapozitiv 9

Na vrhu segrejemo obarvano vodo, ki smo jo vlili v epruveto. Na dno epruvete z utežjo (SORNIK) pritrdite kos barvnega ledu. Zgornji sloj Voda zavre, spodnja pa ostane hladna (led se ne stopi). Zakaj? Epruveto segrejemo od spodaj, na gladino vode pa položimo kos ledu. Voda v epruveti zavre. Led se tali. Zakaj? Nastane problematično situacijo: Zakaj pri segrevanju epruvete od spodaj zavre vsa masa vode, pri segrevanju od zgoraj pa njena zgornja plast?

Diapozitiv 10

Diapozitiv 11

Vodo v epruveti segrevamo od zgoraj.

Diapozitiv 12

Zgornja plast vode je zavrela, spodnja pa je ostala hladna.

Diapozitiv 13

Na površino vode položite kos ledu.

Diapozitiv 14

Epruveto segrejemo od spodaj

Diapozitiv 15

Voda v epruveti zavre. Led se tali.

Diapozitiv 16

Ta pojav je mogoče razložiti na naslednji način: vsaka snov, ki ni v trdnem agregatnem stanju, se pri segrevanju razširi in postane manj gosta => bolj segreta snov se dvigne na vrh, manj segreta pa pade navzdol. Zato se segrete plasti vode (v 1. primeru) niso spustile in zaradi tega se led ni stopil. In v drugem primeru se segrete plasti dvignejo na vrh, zaradi česar se led dejansko topi. Ta in podobni procesi v fiziki se imenujejo KONVEKCIJA. Za ta proces je značilno gibanje. Obstajajo prisilne in naravne konvekcije (njihove definicije izhajajo iz njihovih imen).

Diapozitiv 17

Poskus št. 3 - Sevanje

Za ta poskus potrebujemo enostransko prekajeno bučko, v katero vstavimo (skozi zamašek) pod pravim kotom ukrivljeno stekleno cevko. V to cev vbrizgajmo obarvano tekočino. V bučko prinesemo kos kovine (vijak), segret na visoko temperaturo, in steber tekočine se bo premaknil v levo (poglejte posnetke) => zrak se je segrel in razširil, hitro segrevanje zrak v termoskopu lahko razložimo samo s prenosom energije nanj od segretega telesa. IN v tem primeru Prenos energije se je zgodil na nam prej neznan način, ki ga je mogoče izvesti v popolnem vakuumu - to je sevanje. Absolutno vsa telesa sevajo energijo, ne glede na njihovo temperaturo. Pri vsrkavanju energije se telesa različno segrevajo, odvisno od stanja površine. Telesa s temno površino absorbirajo in oddajajo energijo bolje kot telesa s svetlo površino.

Ta lekcija pokriva koncept toplotne prevodnosti.

Toplotna prevodnost je ena od vrst prenosa toplote in je povezana s prenosom notranje energije iz bolj ogrevanih delov telesa (teles) na manj ogrevane, ki ga izvajajo kaotično gibljivi delci telesa.

Vsak od nas se sreča s toplotno prevodnostjo, ko malomarno prime za železen ročaj ponve, ki stoji na štedilniku. Slaba toplotna prevodnost zraka omogoča izolacijo stanovanja za zimo z dvojnimi okvirji. In takih primerov je veliko. Zato je toplotna prevodnost eden najpomembnejših fizikalnih toplotnih pojavov, ki jih bomo preučevali.

V zadnji lekciji smo ugotovili, da je prenos toplote (slika 1) na voljo v treh vrstah: prevodnost, konvekcija in sevanje(slika 2). V tej lekciji si bomo podrobneje ogledali prvo vrsto prenosa toplote, namreč toplotna prevodnost.

riž. 1. Prenos toplote

riž. 2 Vrste prenosa toplote

Toplotna prevodnost je značilna za snovi v vseh treh agregatna stanja: trdno, tekoče in plinasto (slika 3).

riž. 3. Toplotna prevodnost je značilna za vsa agregatna stanja

Hkrati imajo najvišjo toplotno prevodnost trdne snovi(kovine) (slika 4a), najnižji pa plini (slika 4b).

riž. 4 Koeficienti toplotne prevodnosti različnih snovi

Toplotna prevodnost je povezana z notranjo strukturo teles in je odvisna od lokacije molekul, njihovega gibanja in medsebojnega delovanja (slika 5).

riž. 5. Povezava med toplotno prevodnostjo in notranjo zgradbo teles

Pomembno je poudariti, da pri toplotnem prevajanju ne pride do prenosa snovi, temveč do prenosa energije od delca do delca ali od enega telesa do drugega ob njunem neposrednem stiku. Ustvarimo pravzaprav definicijo toplotne prevodnosti.

Opredelitev.Toplotna prevodnost je pojav, pri katerem se energija prenaša z enega dela telesa na drugega s trkom delcev ali z neposrednim stikom dveh teles.

riž. 6. Ponazoritev definicije toplotne prevodnosti

Raziskave tega pojava so potekale predvsem eksperimentalno. Prve poskuse za preučevanje tega pojava je očitno izvedel Galileo Galilei (slika 7).

riž. 7. Galileo Galilei (1564-1642)

Bistvo njegovih poskusov je bilo preprosto: Galileo je v bližino svojega termoskopa postavljal različna telesa (slika 8) in opazoval spremembo temperature. Kasneje je sklepal: ali telesa dobro prevajajo toploto ali ne.

Slika 8. Galileijev termoskop

Opredelitev.Postopek toplotne prevodnosti je proces prenosa energije z enega delca na drugega, ki se nahajata v neposredni bližini drug drugega (slika 9).

riž. 9. Postopek toplotne prevodnosti

Kovine imajo večjo toplotno prevodnost, saj se delci nahajajo blizu drug drugega (slika 10).

riž. 10. Toplotna prevodnost v kovinah

Čeprav so molekule v tekočinah blizu, so precej dobro izolirane (slika 11).

riž. 11. Toplotna prevodnost v tekočinah

Plini imajo najnižjo toplotno prevodnost: molekule se nahajajo daleč druga od druge in za prenos energije morajo trčiti, zato se proces prenosa energije odvija precej počasi (slika 12).

riž. 12. Toplotna prevodnost v plinih

Oglejmo si poskus, ki jasno dokazuje toplotno prevodnost kovin.

Aluminijasta palica je vodoravno pritrjena na stojalo. Lesene zobotrebce z voskom navpično pritrdimo na palico v enakomernih presledkih. Na rob palice pripeljemo svečo (slika 13).

Ker se rob palice segreje, aluminij pa ima kot vse druge kovine dokaj dobro toplotno prevodnost, se palica postopoma segreva. Ko toplota doseže točko, kjer je zobotrebec pritrjen na steblo, se stearin stopi in zobotrebec pade.

riž. 13. Izkazovanje izkušenj

Vidimo, da v tem poskusu ni prenosa snovi, zato opazimo toplotno prevodnost.

Preučili smo pojav toplotne prevodnosti in na koncu bi rad spomnil na pomembno dejstvo: ni delcev - ni toplotne prevodnosti.

V naslednji lekciji si bomo podrobneje ogledali še eno vrsto prenosa toplote - konvekcijo.

Reference

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizika 8. - M.: Mnemosyne.
2. Periškin A.V. Fizika 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizika 8. - M.: Razsvetljenje.

1. Internetni portal “experiment.edu.ru” ()
2. Internetni portal “festival.1september.ru” ()
3. Internetni portal “class-fizika.narod.ru” ()

domača naloga

1. Stran 13, 4. odstavek, vprašanja št. 1-6, vaja 1 (1-3). Periškin A.V. Fizika 8. - M.: Bustard, 2010.
2. Zakaj imajo plini nizko toplotno prevodnost?
3. Zakaj se voda v starem kotličku, potem ko ga odstavimo z ognja, ohlaja počasneje kot v prav tako novem?
4. Čemu so dvojne? okenski okvirji?
5. Zakaj prebivalci Srednje Azije med vročino nosijo bombažna oblačila in klobuke?

Neprevodniki ali izolatorji so materiali, ki motijo ​​prenos toplotne energije. Uporabljajo se za ohranjanje toplih (hladnih) predmetov.

Danes bomo poskušali najti najboljši izolator z izvajanjem preprostih domačih poskusov s toplotno prevodnostjo.

Doživite 1 tekmovanje v konzerviranju

Vzemimo za primer:

• 3 kozarci s pokrovi podobnih velikosti in oblik
• Nogavica
• Ovoj z mehurčki
• Časopis
• Ledena voda
• Termometer
• škotski
• Škarje

Kaj smo storili?

Zakaj se to dogaja?

Če vam uspe najti material, ki slabo prenaša toploto, bo služil kot dober izolator. Če se toplota, ki jo vsebuje zrak, ne prenese na vodo, bo voda še dolgo ostala hladna. Sposobnost snovi za prevajanje toplote imenujemo toplotna prevodnost.

Prejšnje izkušnje se nam niso zdele preveč jasne, zato smo se odločili, da izvedemo nadaljnje teste toplotne prevodnosti materialov. Tokrat so bili na testu folija, vata in papir.

Doživite 2 tekmovanje na ledu

Odločili smo se, da bomo vanje zavili kocke ledu različne materiale in preveri, katera kocka se bo hitreje stopila. Torej, kocke ledu zavijemo v alu folijo, vato in papirnato servieto. Predvidevali smo, da bo led v foliji zdržal dlje, a smo se zmotili! Led v foliji se je stopil hitreje kot drugi vzorci. Na fotografiji od leve proti desni (led je bil v foliji, papirju, vati). Iz vate smo vzeli rahlo stopljeno kocko.

Kakšno odkritje! Začeli smo iskati in na internetu našli naslednje informacije.

Koeficient toplotne prevodnosti se meri v W/(m· K)

Zdaj je postalo vse jasno: aluminijasto folijo ne bo ohranil ledu. Vata bo to bolje opravila, saj je toplotna prevodnost volne veliko nižja od aluminija.

Če se vam takšni poskusi z ledom zdijo težki, potem lahko za otroke izvedete preproste poskuse z ledom.

Vau, z zabavno znanostjo čas hitro beži. In ne želim se ustaviti. Več poskusov! Več poskusov! Triki! obrti. zabava. Živa čustva. Nasmehi. Veselje in smeh. Ta objava vam je bila všeč. Vidim, da se smejiš. Želim, da bi vaše znanstveno in izobraževalno življenje postalo še bolj razburljivo, zato vam podarjam knjigo EKSPERIMENTI Z ZVOKOM. Še naprej bodite presenečeni in odkrivajte z zabavno znanostjo. Se vidimo kmalu, prijatelji.

Veselo eksperimentiranje! Znanost je zabavna!