Iskustvo toplotne provodljivosti između vode i metalne kašike. Proučavanje toplinske provodljivosti različitih tvari. IV. Korisni savjeti

Tema lekcije:Zabavna lekcija fizike

na temu "termički fenomeni"

Ciljevi lekcije:

1. Obrazovni: sistematizirati znanje učenika o temi „Toplotni fenomeni“ i demonstrirati učenicima zabavne eksperimente sa opremom domaće izrade.

2. Obrazovanje:

3. Razvojni: razvijati logiku, jasnoću i kratkoću govora, fizička terminologija, vještine generalizacije, opšta erudicija učenika.

Oprema:

Demo snimke:

Plan lekcije

Organiziranje vremena

Postavljanje cilja lekcije

Ažuriranje znanja

Demonstracija zabavnih eksperimenata i njihovo objašnjenje na osnovu prethodno obrađenog materijala

Zadaća

Sažetak lekcije

Tokom nastave

Organiziranje vremena

Postavljanje cilja lekcije

Tokom nekoliko lekcija, pogledali smo različite termičke procese i naučili da ih objasnimo na osnovu savremenih znanja fizike.

Danas ćemo na času pogledati niz zanimljivih eksperimenata na ovu temu i objasniti šta opažamo na osnovu našeg postojećeg znanja.

Ažuriranje znanja

Ali prvo, prisjetimo se materijala koji smo ranije proučavali.

pitanja:

Demonstracija zabavnih eksperimenata

Fizika je svuda oko nas! Srećemo je svuda. Koji eksperimenti se mogu izvesti kod kuće bez upotrebe skupih instrumenata i opreme? Vrlo jednostavno - zabavno...

Eksperiment br. 1

"trik za doček Nove godine"

Ovaj trik najbolje je izvesti u novogodišnjoj noći u prostoriji osvijetljenoj samo vijencem za jelku. Mađioničar uzima dvije svijeće sa stola. Povezuje ih sa fitiljima, izgovara “magičnu čaroliju” - i eto... na mjestu dodira fitilja pojavljuje se dim, a zatim vatra. Mađioničar širi svijeće na strane - gore! Koja je tajna fokusa?

odgovor: Svi koje zanima hemija vjerovatno su već shvatili u čemu je tajna trika – u samozapaljivoj smjesi. Prije demonstracije trika, pripremite detalje; da biste to učinili, potrebno je da fitilj jedne od svijeća pospite kalijum permanganatom u prahu (kalijev permanganat), a drugu natopite tekućim glicerinom. Zapamtite, paljenje se ne dešava odmah, potrebno je neko vrijeme. Budi pazljiv. Vatra je stvarna.

Eksperiment br. 2

"BOILER"

Može li voda ključati na sobnoj temperaturi?

Da bismo odgovorili na ovo pitanje, sprovešćemo sledeći eksperiment: Jednokratnu medicinsku špricu, koja nije imala iglu, napunila sam vodom 1/8. Zatim zatvorite rupu prstom i oštro povucite klip do krajnjeg položaja. Voda u špricu je "zakuvala", ostala je hladna. Zašto voda "kipi"?

odgovor: Tačka ključanja zavisi od pritiska. Što je niži pritisak gasa iznad površine tečnosti, to je niža tačka ključanja ove tečnosti.

Eksperiment br. 3

"Ne može biti?"

Za eksperiment, tvrdo skuhajte jaje.
Ogulite ga od ljuske. Uzmite komad papira veličine
80 x 80 mm, zarolati kao harmoniku i zapaliti. Zatim stavite zapaljeni papir u bocu sa širokim grlom.
Nakon 1-2 sekunde pokrijte vrat jajetom (vidi sliku).Sagorevanje papira prestaje i jaje počinje da se uvlači u vrč. Objasnite uočeni fenomen.

odgovor: Kada je papir izgorio, vazduh u boci se zagrevao i širio. Kada se plamen ugasi, vazduh u boci se ohladio i, shodno tome, njegov pritisak se smanjio, a atmosferski pritisak gurnuo je jaje u bocu.

Komentar: Ovo iskustvo može se učiniti zanimljivijim umetanjem djelimično oguljene banane u vrat boce. Uvlačenjem u bočicu, istovremeno će se očistiti.

Eksperiment br. 4

"Puzeće staklo"

Uzmite čisto prozorsko staklo dužine oko 30 - 40 cm Ispod jedne ivice stakla stavite dvije kutije šibica, tako da kosoj ravni. Navlažite rub tanke staklene čaše vodom i stavite je naopako na staklo. Prinesite zapaljenu svijeću na zid čaše i staklo će polako puzati. Kako ovo objasniti?

odgovor: To se objašnjava činjenicom da se prilikom zagrijavanja zrak unutar stakla širi i lagano podiže staklo. Voda sprječava da zrak izađe iz stakla prema van; kao rezultat, sila trenja između stakla i stakla se smanjuje i staklo puzi prema dolje.

Eksperiment br. 5

"Promatranje isparavanja i kondenzacije"

Eksperiment br. 6

Posmatrajte konvekciju u hladnoj i vrućoj vodi koristeći kristale kalijum permanganata, kapljicu briljantno zelene ili bilo koju drugu boju kao boju. Uporedite prirodu i brzinu konvekcije i izvucite zaključke

Eksperiment br. 7

Zanimljivo je da...

Najduže u istoriji naučno istraživanje Eksperiment se odvija na jednom od univerziteta u Australiji. Prvi dekan Odsjeka za fiziku ovog univerziteta T. Parnell je daleke 1927. otopio bitumen, izlio ga u lijevak sa čepom na kraju, pustio da se ohladi i taloži tri godine, a zatim izvadio čep. . Od tada, u prosjeku, jednom u 9 godina kap smole padne iz lijevka u čašu postavljenu ispod. Kap koja je prelila čašu je pala na Božić 1999. godine. Vjeruje se da vrtača neće biti prazna još najmanje 100 godina.

NARODNA MUDROST

poslovice:

“Mnogo snijega – puno hljeba” Zašto?

odgovor: Snijeg ima slabu toplotnu provodljivost, tj. Snijeg je "kaput" za zemlju; održava je toplom. Krzneni kaput je debeo, mraz neće doći do ozimih usjeva i zaštitit će ih od smrzavanja.

„Bez poklopca samovar ne proključa, bez majke dete ne može da se veseli.” Zašto samovaru bez poklopca treba dugo da proključa?

odgovor: Kada je poklopac otvoren, neki od molekula s visokom kinetičkom energijom će odletjeti s površine vode, uzimajući energiju sa sobom.

"Zamrznut - kao na dnu mora." Zašto je na morskom dnu uvijek hladno?

odgovor: Sunčeve zrake ne zagrijavaju duboke slojeve vode: termalne, infracrvene zrake gotovo sve apsorbira površina vode. Osim toga, voda ima relativno nisku toplinsku provodljivost.

Zadaci - zagonetke

Zimi greje, u proleće tinja, leti umire, u jesen leti.(Snijeg.)

Svijet grije, ne poznaje umor.(ned.)

Kako sunčeva energija stiže do Zemlje?

Odgovori.Radijacijom. ( Elektromagnetski talasi)

Kruška visi - ne možete je jesti; Ne boj se - dodirni, čak i ako unutra ima vatre.(Električna lampa.)

Trči bez nogu, gori bez vatre.(Struja.)

Kao što Sunce gori, leti brže od vjetra, put leži u zraku i nema mu premca po snazi.(Munja.)

Ko, bez učenja, govori sve jezike?(Eho.)

Hoda i hoda uz more, ali kad stigne do obale, nestane.(Talas.)

Savija se oko nosa, ali nije lako rukovati.(Miris.)

Bez krila, bez tela, preletela je hiljadu milja.(Radio talas. )

Kako možete nositi vodu u sito?(Zamrzavanje vode.)

Zadaća

Pripremite led u zamrzivaču. Stavite ga u plastičnu vrećicu i umotajte u pahuljasti šal ili pokrijte vatom. Možete ga dodatno umotati u bundu. Ostavite ovo pakovanje 5-7 sati, a zatim provjerite integritet leda. Objasnite uočeno stanje.

Predložite način da kod kuće sačuvate smrznutu hranu prilikom odmrzavanja frižidera.

Sažetak lekcije

Danas smo se na lekciji prisjetili što su toplinski fenomeni, promatrali primjere toplinskih pojava u eksperimentima izvedenim uz pomoć elementarne, improvizirane opreme i objasnili te pojave.

Sumiranje lekcije, ocjenjivanje.

Odjeljci: fizika

Svrha rada je generalizacija eksperimentalnih zadataka koje učenici 8. razreda izvode kod kuće dok proučavaju različite vrste prijenosa topline.

Zadaci:

Istražiti Dalje čitanje na temu "Vrste prenosa toplote".
Ponašanje eksperimentalni rad kod kuce.
Analizirajte i sumirajte rezultate eksperimenata. Uporedite svoje rezultate sa zaključcima predloženim u udžbeniku.
Navedite dodatne primjere iz stvarnog života (ne uključujući materijal iz materijala kursa).
Razviti preporuke „Korisni savjeti“ koristeći zaključke teme „Vrste prijenosa topline“.

I. Eksperimenti o toplotnoj provodljivosti.

Ulijte istu količinu vrele vode u staklene i aluminijske čaše iste mase i istog kapaciteta. Dodirivanje čaša rukom pokazaće da se aluminijumsko staklo brže zagreva, jer je toplotna provodljivost aluminijuma veća od toplotne provodljivosti stakla.
Sipajte čaj u aluminijske i porcelanske šolje. Kada pijemo čaj iz aluminijumske šolje, više ćemo izgoreti usne nego iz porcelanske, jer kada dotaknemo šolju usnama i time ohladimo neki njen deo, velika količina Toplina iz toplog čaja prenosi se na usne kroz aluminijsku šolju, jer je toplinska provodljivost aluminija veća od porculanske.
Zakačimo niz dugmadi na drveni cilindar ili blok (možete ih koristiti za crtanje nekog oblika). Umotajte blok ili cilindar u jedan sloj papira i stavite ga u plamen svijeće na kratko. Dolazi do neravnomjernog ugljenisanja papira, manje na onim mjestima gdje papir dodiruje dugmad, zbog činjenice da je toplinska provodljivost metala veća od one u drvu.
Sobni termometar umotamo u bundu i provjerimo mijenjaju li se njegova očitanja nakon nekog vremena. To se, naravno, ne događa; nakon što smo pokazali ovaj eksperiment roditeljima, objašnjavamo zašto se bunda ne zagrijava. (Sama bunda ne može zagrijati, jer sama po sebi nije izvor energije, ona je samo izolator topline, koja nas sprječava da se smrzavamo zimi, a osim toga postoji zračni jaz između ljudskog tijela i bunde).

Da bi se bolje razumela suština fenomena toplotne provodljivosti, potrebno je objasniti sledeće pojave:

A) Zašto metalni predmeti izgledaju hladnije od drvenih na istoj temperaturi?

odgovor: Drvo ima slabu toplotnu provodljivost, pa se kada dodirnemo drveni predmet zagreva samo mali deo tela ispod ruke. Metal ima dobru toplotnu provodljivost, pa se pri kontaktu sa rukom zagreva mnogo veća površina. To dovodi do većeg odvođenja topline iz ruke i hlađenja.

b) Zašto su ručke slavina i rezervoara za toplu vodu napravljene od drveta ili plastike?

odgovor: drvo i plastika imaju slabu toplotnu provodljivost.

V) Da li obična ili porozna cigla daje bolju toplinsku izolaciju zgrade?

odgovor: Porozna cigla sadrži zrak u svojim porama, koji ima slabu toplotnu provodljivost, pa pruža bolju toplotnu izolaciju zgrade.

G) Da li se vazduh koristi kao građevinski materijal?

odgovor: Da, ima, jer pjenasti materijali, porozne cigle i staklena vuna sadrže zrak, koji ima slabu toplinsku provodljivost.

e) U zavisnosti od zapremine koju zauzimaju pore pjene, njena gustina je različita. Da li toplinska provodljivost polistirenske pjene ovisi o njenoj gustoći?

odgovor:Što je gustoća pjene manja, to više pora zauzima zrak, koji ima lošu toplinsku provodljivost. Posljedično, što je manja gustina pjene, to je niža njena toplinska provodljivost.

i) Zašto postavljaju duple okvire?

h) Zašto se ptice često smrzavaju u letu?

odgovor: Po hladnom vremenu, ptice sjede s naboranim perjem, što stvara zračnu školjku oko njihovog tijela. Kada leti, vazduh oko tela ptice se stalno menja, oduzimajući toplotu.

II. Konvekcijski eksperimenti.

Hlađenje posude sa vrelom tečnošću vršilo se na dva načina: 1 - tepsija je stavljena na led i 2 - led je stavljen na tepsiju.
U drugom slučaju hlađenje je bilo brže. Ovo se objašnjava na sljedeći način. Kada stavimo led na tiganj, gornji slojevi se ohlade i postanu teži, zbog čega tonu. Zamjenjuju ih zagrijani slojevi tekućine. Dakle, kao rezultat konvekcije, tečnost se hladi. U drugom slučaju do konvekcije neće doći, jer hlađenje će se dogoditi odozdo, a hladni slojevi se ne mogu dizati prema gore, proces hlađenja će se odvijati sporo, a tekućina se neće miješati. Stoga možemo predložiti roditeljima da ohlade bilo koju hranu odozgo: ne stavljaju je na led, već na led, jer ih hladi ne toliko led koliko hladan vazduh koji pada.
Brzina prirodnog miješanja vode određena je u dva slučaja: 1 - hladna voda se sipa u toplu vodu i 2 - topla voda se sipa u hladnu vodu. Za ovaj eksperiment trebat će vam štoperica ili sat sa sekundarnom kazaljkom i termometar. Količina hladne i tople vode mora biti jednaka. Ustanovljena temperatura se kontroliše termometrom, a vreme kontroliše štoperica ili sat. Brzina izjednačavanja temperature biće veća kada se hladna voda ulije u toplu vodu, jer će se topla voda podići, a hladna voda spustiti. Tako će se miješanje odvijati brzo i ravnomjerno. To znači da će se temperatura brže izjednačiti.
Upaljena svijeća prekrivena je staklenom cilindričnom cijevi, a plamen se smanjuje i može se ugasiti, jer sagorevanje se dešava u prisustvu kiseonika, ali u ovom eksperimentu se ne mogu javiti fenomeni konvekcije, nema strujanja vazduha. Ako podignete cijev, svijeća će gorjeti jače. Ako ne podignete cijev, već spustite u nju papirnu pregradu koja ne dopire do plamena, tada će se povećati. U tom slučaju, hladni zrak će se spustiti duž papira, istiskujući zagrijani zrak, koji sadrži malo kisika, čime će se povećati protok kisika u plamen.
U pesmi A. S. Puškina „Kavkaz” postoje sledeći stihovi: „Orao, koji se diže sa dalekog vrha, nepomično lebdi sa mnom.” Fenomen da velike ptice mogu lebdjeti u zraku, ostajući na istoj visini, a da ne mašu krilima, objašnjava se činjenicom da se zrak zagrijan u blizini tla diže na priličnu visinu, te tople struje drže pticu raširenih krila u zrak.

Pored ovih eksperimentalnih zadataka dobijeni su odgovori na sljedeća pitanja:

A) Zašto puše sa čvrsto zatvorenog prozora po hladnom vremenu?

odgovor: Staklo ima nižu temperaturu od temperature u prostoriji. Vazduh u blizini stakla se hladi i pada kako je gušći, a zatim se zagreva u blizini radijatora i ponovo se kreće po prostoriji. Ovo kretanje vazduha se oseća blizu prozora.

b) Gdje je najbolje locirati prozor?

odgovor: Bolje je postaviti prozor na vrh prozora. Topli vazduh je lakši, nalazi se u gornjem delu prostorije, a zameniće ga hladniji vazduh sa ulice. Ovakvim rasporedom prozora, prostorija će se brže provetravati.

V) Kada je promaja u cijevi bolja - zimi ili ljeti?

odgovor: promaja će biti bolja zimi, kada će razlika između temperature zraka zagrijanog u cijevi i vanjskog zraka biti veća, tada će razlika tlaka na vrhu i dnu cijevi biti značajnija.

G) kakvu ulogu igra konvekcija pri zagrijavanju vode u kotliću?

odgovor: zagrijani slojevi vode, koji su lakši, dižu se prema gore, ustupajući mjesto hladnim. Dakle, zbog kretanja konvekcijskih struja, sva voda u kotliću se zagrijava.

d) Zašto abažur ili plafon postaju crni iznad lampi sa žarnom niti?

odgovor: Konvekcijske struje zraka dižu se iz žarulja sa žarnom niti, noseći sa sobom čestice prašine, koje se potom talože na abažur ili plafon.

e) Zašto listovi jasike kolebaju čak i po mirnom vremenu?

odgovor: U poređenju sa drugim drvećem, lišće jasike ima dugačke i tanke stabljike. Postoje vertikalne konvekcijske struje iznad tla čak i po mirnom vremenu. Zbog svoje strukture, listovi jasike osjetljivi su na sve, čak i manje fluktuacije zraka.

i) Da li je moguće koristiti ventilator za čuvanje sladoleda?

odgovor: Ne, ne možete, jer će strujanje zraka koje dolazi iz ventilatora stalno odnijeti hladni zrak koji se formira oko sladoleda, ubrzavajući tako proces izmjene zraka, a sladoled će se brže topiti.

h) Koje prirodne pojave nastaju zbog konvekcije?

odgovor: vjetrovi koji duvaju u zemljinoj atmosferi; postojanje toplih i hladnih morskih struja, procesi izgradnje planina.

III. Eksperimenti sa zračenjem.

Uzimamo čašu koja ima ivice. Unutrašnjost stakla zapečatimo trakama bijelog i crnog papira. Svijeću stavljamo u čašu tako da stoji u sredini čaše (možete je centrirati pomoću kartonskih krugova s rupom u sredini). Na svaku traku papira plastelinom zalijepimo kapice dugmadi. Fitilj svijeće ne bi trebao lagano dosezati do ruba čaše. Nakon što se svijeća upali, uočavamo da će dugmad početi da odlijeću sa crnih pruga. Iskustvo pokazuje da bijela reflektira zrake koje padaju na nju, a crna ih apsorbira, zbog čega su se crne ivice brže zagrijavale i tipke su se prvo odlijepile od njih.

Za razumijevanje ovog fenomena dobijeni su odgovori na sljedeća pitanja:

A) Zašto se snijeg brže topi u gradu nego van grada?

odgovor: snijeg u gradu je prljaviji, pa upija energiju i bolje se topi

b) U kojoj će od dvije posude voda brže ključati, svijetloj ili zadimljenoj?

odgovor: U dimljenim, jer ova površina će bolje apsorbirati energiju.

V) Zašto je boca termosa napravljena kao ogledalo?

odgovor: kako bi se spriječilo zagrijavanje energijom zračenja.

IV. Korisni savjeti.

Hlađenje hrane se dešava brže ako se izvor hladnoće postavi na vrh, a ne na dno.
Da biste brzo ohladili kafu ili čaj, potrebno je da sipate hladno mleko u topli napitak.
Prozorski okviri moraju biti čvršće zatvoreni, kako iznutra tako i spolja. Tada će biti manji gubitak toplote.
U jakom mrazu, bolje je nositi ne samo jedan debeli džemper ispod bunde, već "višeslojnu" odjeću.
Ako trebate brzo otopiti snijeg ili led, potrebno ga je posuti tamnim prahom ili pepelom.
Tokom vruće sezone, bolje je nositi odjeću svijetlih boja.
Sigurnije je koristiti porculanske šolje nego aluminijske.

Zaključak.

Fenomeni sa kojima se stalno susrećemo u svakodnevnom životu proučavali su se ne samo na času, već i kod kuće, gde su učenici mogli da ih demonstriraju svojim roditeljima. Ovi eksperimenti i pitanja pomogli su da se bolje razumije tema „Vrste prijenosa topline“. Analiza rezultata nam je omogućila da ponudimo „Korisne savjete“. Treba napomenuti da se svi eksperimentalni radovi moraju izvoditi vrlo pažljivo, uz poštovanje mjera opreza.

Književnost.

A.A.Peryshkin. fizika. udžbenik za 8. razred. Drfa, M. 2004
Cl. E. Swarts. Izvanredna fizika običnih pojava. Nauka, M. 1986
A.V. Aganov, R.K. Safiullin, A.I. Skvortsov, D.A. Tayursky. Fizika je svuda oko nas. "Pedagoški dom", M. 1998
fizika. Nezavisni i test papiri iz fizike za 8. razred. "Ilexa", M. 2006
Yu.G. Pavlenko. Počeci fizike. "Ispit", M. 2005

Ova lekcija pokriva koncept toplotne provodljivosti.

Toplotna provodljivost je jedna od vrsta prijenosa topline i povezana je s prijenosom unutrašnja energija sa više zagrejanih delova tela (tijela) na manje zagrijane, što se izvodi haotično pokretnim česticama tijela.

Svako od nas se susreće sa toplotnom provodljivošću kada nemarno uhvatimo željeznu ručku tiganja koji stoji na šporetu. Slaba toplotna provodljivost zraka omogućava izolaciju stana za zimu pomoću dvostrukih okvira. A takvih je primjera mnogo. Stoga je toplinska provodljivost jedan od najvažnijih fizičkih toplinskih fenomena koji ćemo proučavati.

U prošloj lekciji smo saznali da prenos toplote (slika 1) dolazi u tri vrste: provodljivosti, konvekcije i zračenja(Sl. 2). U ovoj lekciji pobliže ćemo pogledati prvu vrstu prijenosa topline, naime toplotna provodljivost.

Rice. 1. Prijenos topline

Rice. 2 Vrste prijenosa topline

Toplotna provodljivost je karakteristična za supstance u sva tri agregatna stanja: čvrsto, tečno i gasovito (slika 3).

Rice. 3. Toplotna provodljivost je karakteristična za sva agregatna stanja

Istovremeno, imaju najveću toplotnu provodljivost čvrste materije(metali) (sl. 4a), a najniži - gasovi (sl. 4b).

Rice. 4 Koeficijenti toplotne provodljivosti razne supstance

Toplotna provodljivost je povezana sa unutrašnjom strukturom tela i zavisi od lokacije molekula, njihovog kretanja i međusobne interakcije (slika 5).

Rice. 5. Odnos toplotne provodljivosti i unutrašnje strukture tijela

Važno je napomenuti da prilikom toplotnog provođenja ne dolazi do prijenosa materije, već prije prijenosa energije od čestice do čestice ili s jednog tijela na drugo pri njihovom direktnom kontaktu. Hajde da formulišemo, zapravo, definiciju toplotne provodljivosti.

Definicija.Toplotna provodljivost je pojava u kojoj se energija prenosi s jednog dijela tijela na drugi sudarom čestica ili direktnim dodirom dva tijela.

Rice. 6. Ilustracija definicije toplotne provodljivosti

Istraživanja ovog fenomena vršena su uglavnom eksperimentalno. Prve eksperimente za proučavanje ovog fenomena je očigledno izveo Galileo Galilei (slika 7).

Rice. 7. Galileo Galilei (1564-1642)

Suština njegovih eksperimenata bila je jednostavna: Galileo je postavljao različita tijela blizu svog termoskopa (slika 8) i promatrao promjenu temperature. Nakon toga je donio zaključke: da li tijela dobro provode toplinu ili ne.

Slika 8. Galileov termoskop

Definicija.Proces toplotne provodljivosti je proces prenošenja energije sa jedne čestice na drugu koja se nalazi u neposrednoj blizini jedna drugoj (slika 9).

Rice. 9. Proces toplotne provodljivosti

Metali imaju veću toplotnu provodljivost, jer su čestice locirane blizu jedna drugoj (slika 10).

Rice. 10. Toplotna provodljivost u metalima

U tečnostima, iako su molekuli blisko locirani, prilično su dobro izolovani (slika 11).

Rice. 11. Toplotna provodljivost u tečnostima

Gasovi imaju najnižu toplotnu provodljivost: molekuli se nalaze daleko jedan od drugog, a da bi preneli energiju moraju da se sudare, pa se proces prenosa energije odvija prilično sporo (slika 12).

Rice. 12. Toplotna provodljivost u gasovima

Razmotrimo eksperiment koji jasno pokazuje toplinsku provodljivost metala.

Aluminijska šipka je pričvršćena vodoravno na stativ. Drvene čačkalice su fiksirane okomito na šipku u pravilnim intervalima pomoću voska. Svijeća se dovodi do ruba štapa (sl. 13).

Budući da se rub šipke zagrijava, a aluminij, kao i svaki drugi metal, ima prilično dobru toplinsku provodljivost, šipka se postupno zagrijava. Kada toplota dostigne tačku na kojoj je čačkalica pričvršćena za stabljiku, stearin se topi i čačkalica pada.

Rice. 13. Demonstracija iskustva

Vidimo da u ovom eksperimentu nema prijenosa materije, shodno tome se opaža toplinska provodljivost.

Ispitivali smo fenomen toplotne provodljivosti i u zaključku bih želeo da podsetim na važnu činjenicu: nema čestica - nema toplotne provodljivosti.

U sljedećoj lekciji pobliže ćemo pogledati drugu vrstu prijenosa topline - konvekciju.

Bibliografija

Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizika 8. - M.: Mnemosyne.
Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Drfa, 2010.
Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizika 8. - M.: Prosvjeta.

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

Zadaća

Stranica 13, stav 4, pitanja br. 1-6, vježba 1 (1-3). Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Drfa, 2010.
Zašto gasovi imaju nisku toplotnu provodljivost?
Zašto se voda u starom kotliću, nakon što se skine sa vatre, hladi sporije nego u jednako novom?
Za šta se koriste prozori sa duplim staklom?
Zašto stanovnici Centralna Azija Kada je vruće, nose li pamučne ogrtače i šešire?

Odjeljci: fizika

Svrha rada je generalizacija eksperimentalnih zadataka koje učenici 8. razreda izvode kod kuće dok proučavaju različite vrste prijenosa topline.

Zadaci:

Proučite dodatnu literaturu na temu „Vrste prijenosa topline“.
Provedite eksperimentalni rad kod kuće.
Analizirajte i sumirajte rezultate eksperimenata. Uporedite svoje rezultate sa zaključcima predloženim u udžbeniku.
Navedite dodatne primjere iz stvarnog života (ne uključujući materijal iz materijala kursa).
Razviti preporuke „Korisni savjeti“ koristeći zaključke teme „Vrste prijenosa topline“.

I. Eksperimenti o toplotnoj provodljivosti.

Ulijte istu količinu vrele vode u staklene i aluminijske čaše iste mase i istog kapaciteta. Dodirivanje čaša rukom pokazaće da se aluminijumsko staklo brže zagreva, jer je toplotna provodljivost aluminijuma veća od toplotne provodljivosti stakla.
Sipajte čaj u aluminijske i porcelanske šolje. Kada pijemo čaj iz aluminijumske šolje, jače ćemo spaliti usne nego iz porcelanske šolje, jer kada dodirnemo šolju usnama i time ohladimo neki njen deo, prenosi se veća količina toplote iz toplog čaja. do usana kroz aluminijsku šalicu, jer je toplinska provodljivost aluminija veća od porculana.
Zakačimo niz dugmadi na drveni cilindar ili blok (možete ih koristiti za crtanje nekog oblika). Umotajte blok ili cilindar u jedan sloj papira i stavite ga u plamen svijeće na kratko. Dolazi do neravnomjernog ugljenisanja papira, manje na onim mjestima gdje papir dodiruje dugmad, zbog činjenice da je toplinska provodljivost metala veća od one u drvu.
Sobni termometar umotamo u bundu i provjerimo mijenjaju li se njegova očitanja nakon nekog vremena. To se, naravno, ne događa; nakon što smo pokazali ovaj eksperiment roditeljima, objašnjavamo zašto se bunda ne zagrijava. (Sama bunda ne može zagrijati, jer sama po sebi nije izvor energije, ona je samo izolator topline, koja nas sprječava da se smrzavamo zimi, a osim toga postoji zračni jaz između ljudskog tijela i bunde).

Da bi se bolje razumela suština fenomena toplotne provodljivosti, potrebno je objasniti sledeće pojave:

A) Zašto metalni predmeti izgledaju hladnije od drvenih na istoj temperaturi?

b) Zašto su ručke slavina i rezervoara za toplu vodu napravljene od drveta ili plastike?

odgovor: drvo i plastika imaju slabu toplotnu provodljivost.

V) Da li obična ili porozna cigla daje bolju toplinsku izolaciju zgrade?

odgovor: Porozna cigla sadrži zrak u svojim porama, koji ima slabu toplotnu provodljivost, pa pruža bolju toplotnu izolaciju zgrade.

G) Da li se vazduh koristi kao građevinski materijal?

odgovor: Da, ima, jer pjenasti materijali, porozne cigle i staklena vuna sadrže zrak, koji ima slabu toplinsku provodljivost.

e) U zavisnosti od zapremine koju zauzimaju pore pjene, njena gustina je različita. Da li toplinska provodljivost polistirenske pjene ovisi o njenoj gustoći?

odgovor:Što je gustoća pjene manja, to više pora zauzima zrak, koji ima lošu toplinsku provodljivost. Posljedično, što je manja gustina pjene, to je niža njena toplinska provodljivost.

i) Zašto postavljaju duple okvire?

h) Zašto se ptice često smrzavaju u letu?

odgovor: Po hladnom vremenu, ptice sjede s naboranim perjem, što stvara zračnu školjku oko njihovog tijela. Kada leti, vazduh oko tela ptice se stalno menja, oduzimajući toplotu.

II. Konvekcijski eksperimenti.

Hlađenje posude sa vrelom tečnošću vršilo se na dva načina: 1 - tepsija je stavljena na led i 2 - led je stavljen na tepsiju.
U drugom slučaju hlađenje je bilo brže. Ovo se objašnjava na sljedeći način. Kada stavimo led na tiganj, gornji slojevi se ohlade i postanu teži, zbog čega tonu. Zamjenjuju ih zagrijani slojevi tekućine. Dakle, kao rezultat konvekcije, tečnost se hladi. U drugom slučaju do konvekcije neće doći, jer hlađenje će se dogoditi odozdo, a hladni slojevi se ne mogu dizati prema gore, proces hlađenja će se odvijati sporo, a tekućina se neće miješati. Stoga možemo predložiti roditeljima da ohlade bilo koju hranu odozgo: ne stavljaju je na led, već na led, jer ih hladi ne toliko led koliko hladan vazduh koji pada.
Brzina prirodnog miješanja vode određena je u dva slučaja: 1 - hladna voda se sipa u toplu vodu i 2 - topla voda se sipa u hladnu vodu. Za ovaj eksperiment trebat će vam štoperica ili sat sa sekundarnom kazaljkom i termometar. Količina hladne i tople vode mora biti jednaka. Ustanovljena temperatura se kontroliše termometrom, a vreme kontroliše štoperica ili sat. Brzina izjednačavanja temperature biće veća kada se hladna voda ulije u toplu vodu, jer će se topla voda podići, a hladna voda spustiti. Tako će se miješanje odvijati brzo i ravnomjerno. To znači da će se temperatura brže izjednačiti.
Upaljena svijeća prekrivena je staklenom cilindričnom cijevi, a plamen se smanjuje i može se ugasiti, jer sagorevanje se dešava u prisustvu kiseonika, ali u ovom eksperimentu se ne mogu javiti fenomeni konvekcije, nema strujanja vazduha. Ako podignete cijev, svijeća će gorjeti jače. Ako ne podignete cijev, već spustite u nju papirnu pregradu koja ne dopire do plamena, tada će se povećati. U tom slučaju, hladni zrak će se spustiti duž papira, istiskujući zagrijani zrak, koji sadrži malo kisika, čime će se povećati protok kisika u plamen.
U pesmi A. S. Puškina „Kavkaz” postoje sledeći stihovi: „Orao, koji se diže sa dalekog vrha, nepomično lebdi sa mnom.” Fenomen da velike ptice mogu lebdjeti u zraku, ostajući na istoj visini, a da ne mašu krilima, objašnjava se činjenicom da se zrak zagrijan u blizini tla diže na priličnu visinu, te tople struje drže pticu raširenih krila u zrak.

Pored ovih eksperimentalnih zadataka dobijeni su odgovori na sljedeća pitanja:

A) Zašto puše sa čvrsto zatvorenog prozora po hladnom vremenu?

b) Gdje je najbolje locirati prozor?

V) Kada je promaja u cijevi bolja - zimi ili ljeti?

odgovor: promaja će biti bolja zimi, kada će razlika između temperature zraka zagrijanog u cijevi i vanjskog zraka biti veća, tada će razlika tlaka na vrhu i dnu cijevi biti značajnija.

G) kakvu ulogu igra konvekcija pri zagrijavanju vode u kotliću?

odgovor: zagrijani slojevi vode, koji su lakši, dižu se prema gore, ustupajući mjesto hladnim. Dakle, zbog kretanja konvekcijskih struja, sva voda u kotliću se zagrijava.

d) Zašto abažur ili plafon postaju crni iznad lampi sa žarnom niti?

odgovor: Konvekcijske struje zraka dižu se iz žarulja sa žarnom niti, noseći sa sobom čestice prašine, koje se potom talože na abažur ili plafon.

e) Zašto listovi jasike kolebaju čak i po mirnom vremenu?

i) Da li je moguće koristiti ventilator za čuvanje sladoleda?

h) Koje prirodne pojave nastaju zbog konvekcije?

odgovor: vjetrovi koji duvaju u zemljinoj atmosferi; postojanje toplih i hladnih morskih struja, procesi izgradnje planina.

III. Eksperimenti sa zračenjem.

Uzimamo čašu koja ima ivice. Unutrašnjost stakla zapečatimo trakama bijelog i crnog papira. Svijeću stavljamo u čašu tako da stoji u sredini čaše (možete je centrirati pomoću kartonskih krugova s rupom u sredini). Na svaku traku papira plastelinom zalijepimo kapice dugmadi. Fitilj svijeće ne bi trebao lagano dosezati do ruba čaše. Nakon što se svijeća upali, uočavamo da će dugmad početi da odlijeću sa crnih pruga. Iskustvo pokazuje da bijela reflektira zrake koje padaju na nju, a crna ih apsorbira, zbog čega su se crne ivice brže zagrijavale i tipke su se prvo odlijepile od njih.

Za razumijevanje ovog fenomena dobijeni su odgovori na sljedeća pitanja:

A) Zašto se snijeg brže topi u gradu nego van grada?

odgovor: snijeg u gradu je prljaviji, pa upija energiju i bolje se topi

b) U kojoj će od dvije posude voda brže ključati, svijetloj ili zadimljenoj?

odgovor: U dimljenim, jer ova površina će bolje apsorbirati energiju.

V) Zašto je boca termosa napravljena kao ogledalo?

odgovor: kako bi se spriječilo zagrijavanje energijom zračenja.

IV. Korisni savjeti.

Hlađenje hrane se dešava brže ako se izvor hladnoće postavi na vrh, a ne na dno.
Da biste brzo ohladili kafu ili čaj, potrebno je da sipate hladno mleko u topli napitak.
Prozorski okviri moraju biti čvršće zatvoreni, kako iznutra tako i spolja. Tada će biti manji gubitak toplote.
U jakom mrazu, bolje je nositi ne samo jedan debeli džemper ispod bunde, već "višeslojnu" odjeću.
Ako trebate brzo otopiti snijeg ili led, potrebno ga je posuti tamnim prahom ili pepelom.
Tokom vruće sezone, bolje je nositi odjeću svijetlih boja.
Sigurnije je koristiti porculanske šolje nego aluminijske.

Zaključak.

Književnost.

A.A.Peryshkin. fizika. udžbenik za 8. razred. Drfa, M. 2004
Cl. E. Swarts. Izvanredna fizika običnih pojava. Nauka, M. 1986
A.V. Aganov, R.K. Safiullin, A.I. Skvortsov, D.A. Tayursky. Fizika je svuda oko nas. "Pedagoški dom", M. 1998
fizika. Samostalni i testni rad iz fizike za 8. razred. "Ilexa", M. 2006
Yu.G. Pavlenko. Počeci fizike. "Ispit", M. 2005

Opcija 1. Oprema: Epruveta sa lampom za vodu i alkohol.

Da bi se demonstrirala slaba toplotna provodljivost tečnosti, voda se sipa u epruvetu do ¾ njene zapremine. Držeći epruvetu u rukama pod blagim uglom iznad plamena alkoholne lampe, zagrejte vodu na otvorenom kraju (Sl. 130). Oni pokazuju da voda ovdje brzo ključa, ali se mnogo topline ne osjeća ispod.

Rice. 130 Fig. 2.105 Sl. 131

Eksperiment 4. Toplotna provodljivost gasova

Opcija 1. Oprema: dvije epruvete, dva čepa, dvije šipke, dvije kuglice, alkoholna lampa, tronožac, ovjes.

Slaba toplotna provodljivost vazduha se pokazuje korišćenjem dve identične epruvete, zatvorene čepovima, kroz koje se provlače kratke šipke. Čelične kuglice su pričvršćene na krajeve šipki plastelinom ili parafinom (Sl. 131). Epruvete se postavljaju preko alkoholne lampe tako da u jednoj od njih nastaje konvekcija, a u drugoj toplotna provodljivost vazduha. Primjećuju da u jednoj epruveti lopta brzo otpada od štapa.

Opcija 2. Vidi sl. 2.105

Eksperiment 5. Konvekcija tečnosti

Opcija 1. Oprema: uređaj za demonstriranje tečne konvekcije, kalijum permanganat, alkoholna lampa, tronožac.

Uređaj, koji je zatvorena staklena cijev (sl. 132), pričvršćen je u nogu stativa. (Bolje ju je objesiti nego cijev stegnuti na dnu, jer je u drugom slučaju veća vjerovatnoća da se staklo razbije.) Kroz gornji otvor bilo kojeg koljena, cijev se puni vodom tako da ima nema mjehurića zraka duž cijelog zatvorenog puta unutar cijevi.

Prilikom izvođenja eksperimenta, kristali kalijum permanganata se stavljaju u kašiku sa mrežicom i spuštaju u koleno (možete istovremeno spustiti dve kašike sa kristalima kalijum permanganata u oba kolena). Zatim se na donji dio ovog lakta dovede špiritus i uočava se konvekcija.

Rice. 132 Fig. 133

Eksperiment 6. Konvekcija gasova

Opcija 1. Oprema: alkoholna lampa, šibice, papirna zmija, metalni vrh.

Da bi se demonstrirala konvekcija gasa, napravljena je zmija od papira, koja se rotira u mlazu vrućeg vazduha koji se diže iz alkoholne lampe ili električne peći (Sl. 133). (Kada postavljate zmiju na vrh, nemojte bušiti papir.)

Eksperiment 7. Zagrijavanje zračenjem

Opcija 1. Oprema: prijemnik topline, otvoreni pokazni manometar, stolna lampa (ili električni štednjak).

Prijemnik topline, povezan cijevi sa demonstracionim manometrom (vidi sliku 123), montiran je u tronožac nasuprot emitera. Kao zračeće tijelo možete uzeti električni štednjak, posudu sa toplom vodom itd. Prijemnik topline se stavlja na stranu sa tamnom stranom i očitavanja manometra se promatraju 1-2 minute.

Zatim okrenite prijemnik toplote sa svojom sjajnom površinom prema lampi koja se nalazi na istoj udaljenosti od prijemnika toplote i istovremeno pratite očitavanje manometra. Oni donose zaključak.

U drugoj seriji eksperimenata, intenzitet lampe (ili udaljenost do emitera) je smanjen i promjena očitavanja manometra je ponovo uočena pod istim uvjetima. Oni donose zaključak.

Opcija 2. Vidi sl. 2,99; 2.101.

Pitanje. U kom slučaju se očitavanje merača pritiska tečnosti menja?

se događa brže ako su prijenosnik topline i hladnjak okrenuti jedan prema drugom sa sjajnim površinama ili ako su okrenuti jedan prema drugom sa pocrnjelim površinama?

Rice. 123 Fig. 2.101 Sl. 2.99