Eksperymenty z przewodnością cieplną w domu. Praca badawcza „przewodność cieplna”. Z czego wykonane są pale podczas budowy budynków w regionach z wieczną zmarzliną?

W czwartek nikt nie mógł przyjść na nasze zajęcia – ale to nie przeszkodziło nam w przeprowadzeniu serii eksperymentów. Jak zwykle zebrałam do tego całą masę najróżniejszych gadżetów.

Chodziło o to, aby pokazać rozkład ciepła w ciele i pokazać różnicę w przewodności cieplnej różnych materiałów.

Kolczyki mocuje się zwykłą plasteliną – następnie końcówkę przedmiotu umieszcza się nad świecą, przedmiot podgrzewa się, a w miarę topnienia plasteliny kolczyki kolejno odpadają.

Upewniwszy się, że paznokcie odpadną dokładnie jeden po drugim – czyli ciepło rozchodzi się liniowo – przeszliśmy do drugiej fazy.

Tutaj porównaliśmy już rozkład ciepła w różnych obiektach. Po lewej stronie kawałek płytki ceramicznej, po prawej gruby drut miedziany.

Po lewej stronie nadal ceramika, przez którą ciepło nie spieszyło się, po prawej drut aluminiowy.

Trzecia faza eksperymentu:

Trzy talerze połączone są spinaczami do bielizny. Centralny znajduje się nad świecą. Po prawej stronie płytki są tak samo zaciśnięte, a po lewej stronie między nimi umieszcza się małą kartkę papieru. Zapytałam Nikitę, gdzie paznokcie będą szybciej wypadać - odpowiedział, że po lewej stronie, bo tam jest papier, a on wybucha przy najmniejszej iskrze - czyli bardzo dobrze przewodzi ciepło :)
Weryfikacja eksperymentalna wszystko zostało postawione na swoim miejscu. Wyjaśnił różnicę pomiędzy przewodnością cieplną a temperaturą zapłonu, podając przykład kurtki puchowej (poprzednio omawialiśmy, dlaczego ubrania dobrze się „ciepią”), która dobrze się pali.

W tym momencie zakończyliśmy eksperyment i poszliśmy do kuchni. Zapytałem Nikitę, dlaczego niektóre garnki mają plastikowe uchwyty – zgadł poprawnie. A co do metalowych uchwytów powiedział, że trzeba używać ręcznika, najlepiej mokrego. Proponowałam sprawdzić z mamą, czy woli używać mokrego, czy suchego ręcznika – stwierdziła, że jest on wyłącznie suchy. Nikita pomyślał i domyślił się, że wilgoć, choć zimniejsza, jest z wodą, a woda przewodzi ciepło lepiej niż powietrze!

DOŚWIADCZENIA Z PRZEWODNOŚCIĄ CIEPLNĄ

Różny ciała stałe inaczej przewodzą ciepło. Metale robią to najlepiej. Ale wśród metali są mistrzowie przewodności cieplnej. Należą do nich tak zwane „metale szlachetne” - platyna, złoto, srebro.

Eksperyment z żelaznymi paznokciami

Wbij gwóźdź w gruby kawałek drewna i połóż go na blasze do pieczenia.
Przyklej kilka małych gwoździ do spodu tego długiego paznokcia plasteliną lub woskiem. Umieść płonącą świecę pod główką paznokcia.

Spójrz: odpadł jeden gwóźdź..., drugi... trzeci...
Ściśle po kolei, jeden po drugim.

Doświadczenie z drewnem

Gdy gwóźdź ostygnie, wyciągnij go i wbij drzazgę w pozostały otwór.
Powtórz z nią to samo doświadczenie.

Obraz będzie zupełnie inny!
Koniec drzazgi zaświeci się, ale goździki nadal będą się trzymać. Okazuje się, że drewno przewodzi ciepło znacznie gorzej niż żelazo.

Doświadczenie ze szkłem

Jeśli masz szklany pręt lub rurkę o odpowiedniej grubości, powtórz z nim eksperyment.
Oczywiście nie pali się, ale przewodzi ciepło nie lepiej niż drewno.

Eksperymentuj z łyżkami

Weź dwie łyżeczki: jedną srebrną, drugą ze stopu niklu. Przymocuj do nich spinacze biurowe z kroplami stearyny. Łyżki wkładamy do szklanki tak, aby uchwyty ze spinaczami wystawały z niej do szklanki. różne strony. Wlać wrzącą wodę do szklanki. Łyżki będą gorące. Stearyna na srebrnej łyżce stopi się, a spinacz odpadnie. Na innej łyżce spinacz albo w ogóle nie odpadnie, albo odpadnie później, gdy łyżka się nagrzeje.

Oczywiście łyżki muszą mieć ten sam kształt i rozmiar. Jeśli nie masz srebrnej łyżki, weź tę, którą masz, ale tylko z różnych metali. Tam, gdzie nagrzewanie następuje szybciej, metal ten lepiej przewodzi ciepło, jest bardziej przewodzący ciepło.

Doświadczenie monety

Różne substancje w różny sposób przewodzą ciepło. Można to wyraźnie zobaczyć na podstawie małego doświadczenia.
Połóż monetę na kawałku drewna i zawiń ją w biały papier. Całość doprowadź na chwilę do płomienia świecy, tak aby płomień dotykał tylko miejsca, w którym moneta znajduje się nad papierem. Staraj się nie dopuścić do zapalenia się papieru. Ale papier nadal zdążył się zwęglić i zwęglił się wokół monety.

W tym samym miejscu, w którym znajdowała się moneta, pozostało białe koło nietknięte przez ogień. Metal monety, jako materiał dobrze przewodzący ciepło, pochłaniał ciepło płomienia i chronił papier przed spaleniem.

PRZEWODNICTWO CIEPLNE CIAŁA POROWATEGO

Spośród substancji stałych najgorszymi przewodnikami ciepła są ceramika, plastik, drewno i tkanina.

Dlatego uchwyty czajników czy patelni wykonuje się z tworzywa sztucznego lub drewna. A jeśli uchwyt jest metalowy, aby nie poparzyć palców, musisz użyć szmatki. Słabo przewodzi ciepło i chroniąc dłoń przed poparzeniem, służy jako izolacja termiczna.

Doświadczenie

Puść małą kulkę waty i owiń ją wokół kulki termometru.
Teraz przytrzymaj termometr przez jakiś czas w pewnej odległości od grzejnika i zaobserwuj, jak temperatura wzrasta. Następnie wyciśnij ten sam kłębek waty i szczelnie owiń go wokół kulki termometru i ponownie przyłóż do lampy. W drugim przypadku rtęć będzie rosła znacznie szybciej.
Oznacza to, że sprasowana wełna znacznie lepiej przewodzi ciepło!

Wysokie właściwości termoizolacyjne waty nadaje powietrze zamknięte pomiędzy włóknami waty puszystej (a nie sama wata). Wełna jest cieplejsza od waty właśnie dlatego, że dzięki swojej włóknistej strukturze może zatrzymać jeszcze więcej powietrza.

Produkcja materiałów termoizolacyjnych do budowy domów opiera się na tej samej zasadzie. Tworzą jak najwięcej szczelin powietrznych.

PRZEWODNICTWO CIEPLNE GAZU

Zimą zakładasz izolację termiczną i zakładasz ciepły płaszcz lub futro. Powietrze zawarte pomiędzy włóknami waty lub futra, jak każdy gaz, jest złym przewodnikiem ciepła.

Aby więc chronić coś przed zimnem, stosuje się izolację termiczną. Ale nawet z powodu nadmiaru ciepła konieczne jest podjęcie środków izolacji termicznej. Gdy statek kosmiczny podczas opadania leci z ogromną prędkością w ziemskiej atmosferze, jego ściany ocierają się o powietrze i stają się bardzo gorące. Aby chronić załogę i sprzęt wewnątrz statku przed wysokimi temperaturami, stosuje się termoizolacyjną, żaroodporną pokrywę. Składa się z warstw materiałów, które słabo przewodzą ciepło.

Doświadczenie 1

Mówiono już, że gazy są złymi przewodnikami ciepła.
Weź aluminiowe naczynie dla niemowląt, postaw je na małym ogniu i gdy będzie wystarczająco gorące, wlej na nie pół łyżeczki wody.

Woda nie wyparuje natychmiast, jak można by się spodziewać. Woda będzie się toczyć jako płaska kula – w istocie sferoida niskie miejsce talerze i zamrozić na gorącym metalu. Wydaje się dziwne, że woda nie zamienia się natychmiast w parę. Oczywiście woda odparowuje, ale właśnie ta para, w którą woda się zamienia, chroni dużą kulistą kroplę przed gorącym metalem. Para w tym przypadku okazuje się doskonałą izolacją termiczną.

Doświadczenie 2

Podczas prasowania obróć żelazko na drugą stronę i jeśli jest wystarczająco gorące, spryskaj je wodą. Natychmiast zamieni się w małe okrągłe kulki, które szybko przetoczą się po żelazku.

Te maluchy kuliste kropelki również nie odparowały natychmiast, były również chronione przed ciepłem żelazka warstwą pary, „poduszką parową”. Na tej „poduszce parowej” kule wody przemieszczały się po gorącym żelazku.

Doświadczenie 3

Weź kilka małych kawałków suchego lodu i umieść je na gładkiej powierzchni aluminiowej płyty. Przechyl talerz w różnych kierunkach. Kawałki suchego lodu z łatwością ślizgają się po gładkiej powierzchni. Ciepła powierzchnia aluminiowej płyty (jej temperatura różni się od temperatury suchego lodu o co najmniej 100 stopni) pozwala na szybsze uwolnienie dwutlenku węgla. Pod kawałkami suchego lodu tworzą się „poduszki z dwutlenku węgla”, po których następuje ślizganie.

1 Morozowsk, Oddział Uniwersyteckiego Korpusu Kadetów Kozackich Federalnej Państwowej Budżetowej Instytucji Oświatowej Szkolnictwa Wyższego „Moskwa Uniwersytet stanowy technologie i zarządzanie im. K.G. Razumowski (Pierwszy Uniwersytet Kozacki)”, pluton 8/1

Mosina O.V. (Morozowsk, Oddział Uniwersyteckiego Korpusu Kadetów Kozackich z Internatem Federalnej Państwowej Budżetowej Instytucji Edukacyjnej Szkolnictwa Wyższego „Moskiewski Państwowy Uniwersytet Technologii i Zarządzania im. K. G. Razumowskiego (Pierwszy Uniwersytet Kozacki)”)

Peryszkin A.V. Fizyka 8 klasa. – M.: Drop, 2012.

Bludov M.I. Rozmowy o fizyce część 1. - M.: Edukacja, 1984.

Adres URL: http://class-fizika.narod.ru/8_3.htm.

Adres URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %A2 %D0 %B5 %D0 %BF %D0 %BB %D0 %BE %D0 %BF %D1 %80 %D0 %BE %D0 %B2 %D0 %BE %D0 %B4 %D0 %BD %D0 %BE %D1 %81 %D1 %82 %D1 %8C.

Projekt został zaprojektowany zgodnie ze standardem średnim ogólne wykształcenie w fizyce. Pisząc ten projekt, rozważaliśmy badanie zjawisk termicznych i ich zastosowanie w życiu codziennym i technologii. Oprócz materiału teoretycznego wiele uwagi poświęca się pracom badawczym - są to eksperymenty, które odpowiadają na pytania „W jaki sposób można zmienić energię wewnętrzną ciała”, „Czy przewodność cieplna jest taka sama?” różne substancje„, „Dlaczego strumienie ciepłego powietrza lub cieczy unoszą się w górę”, „Dlaczego ciała o ciemnej powierzchni nagrzewają się bardziej”; wyszukiwanie i przetwarzanie informacji, zdjęć.

Czas pracy nad projektem: 1 - 1,5 miesiąca.

Cele projektu:

praktyczne wdrażanie wiedzy uczniów na temat zjawisk termicznych;
kształtowanie niezależnych umiejętności działalność badawcza;
rozwój zainteresowań poznawczych;
rozwój myślenia logicznego i technicznego;
rozwój umiejętności samodzielnego zdobywania nowej wiedzy z fizyki zgodnie z potrzebami i zainteresowaniami życiowymi;

Głównym elementem

Część teoretyczna

Kiedy zetkną się dwa ciała o różnej temperaturze, energia przekazywana jest z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze. Proces ten będzie trwał aż do wyrównania temperatur ciał (zaistnieje równowaga termiczna). W której Praca mechaniczna nie skończone. Proces zmiany energii wewnętrznej bez wykonywania pracy na ciele lub samym ciele nazywa się wymianą ciepła lub przenoszeniem ciepła. Podczas wymiany ciepła energia zawsze jest przekazywana z ciała bardziej ogrzanego do ciała mniej ogrzanego. Proces odwrotny nigdy nie zachodzi samoistnie (samoistnie), tj. przenikanie ciepła jest nieodwracalne. Wymiana ciepła determinuje lub towarzyszy wielu procesom zachodzącym w przyrodzie: ewolucji gwiazd i planet, procesom meteorologicznym na powierzchni Ziemi itp. Rodzaje wymiany ciepła: przewodność cieplna, konwekcja, promieniowanie.

Przewodność cieplna to zjawisko przenoszenia energii z bardziej nagrzanych części ciała do mniej nagrzanych w wyniku ruchu termicznego i interakcji cząstek tworzących ciało.

Metale mają największą przewodność cieplną - jest setki razy większa niż woda. Wyjątkami są rtęć i ołów, ale nawet tutaj przewodność cieplna jest dziesiątki razy większa niż woda.

Kiedy metalową igłę do robienia na drutach zanurzono w szklance gorącej wody, bardzo szybko koniec igły również się nagrzał. W rezultacie energia wewnętrzna, jak każdy rodzaj energii, może być przenoszona z jednego ciała do drugiego. Energia wewnętrzna może być przenoszona z jednej części ciała do drugiej. I tak, na przykład, jeśli jeden koniec gwoździa zostanie podgrzany w płomieniu, to jego drugi koniec, znajdujący się w dłoni, będzie stopniowo się nagrzewał i oparzał dłoń.

Część praktyczna

Przeanalizujmy to zjawisko, wykonując serię eksperymentów z ciałami stałymi, cieczami i gazami.

Zabrali różne przedmioty: jedną aluminiową łyżkę, drugą drewnianą, trzecią plastikową, czwartą ze stali nierdzewnej i piątą srebrną. Do każdej łyżki przyczepiliśmy spinacze z kroplami miodu. Łyżki włożyliśmy do szklanki z gorącą wodą tak, aby uchwyty ze spinaczami wystawały z niej w różnych kierunkach. Łyżki nagrzeją się, a wraz z nagrzewaniem miód się rozpuści, a spinacze odpadną.

Oczywiście łyżki muszą mieć ten sam kształt i rozmiar. Tam, gdzie nagrzewanie następuje szybciej, metal ten lepiej przewodzi ciepło, jest bardziej przewodzący ciepło. Do tego eksperymentu wziąłem szklankę wrzącej wody i cztery rodzaje łyżek: aluminiową, srebrną, plastikową i nierdzewną. Wrzucałam je pojedynczo do szklanki i notowałam czas: ile minut zajmie, zanim się podgrzeje. Oto co dostałem:

Wniosek: łyżki wykonane z drewna i plastiku nagrzewają się dłużej niż łyżki wykonane z metalu, co oznacza, że metale mają dobrą przewodność cieplną.

Włóżmy koniec drewnianego kija do ognia. Zapali się. Drugi koniec kija, znajdujący się na zewnątrz, będzie zimny. Oznacza to, że drewno ma słabą przewodność cieplną.

Przyłóżmy koniec cienkiego szklanego pręta do płomienia lampy alkoholowej. Po pewnym czasie nagrzeje się, ale drugi koniec pozostanie zimny. W rezultacie szkło ma również słabą przewodność cieplną.

Jeśli podgrzejemy koniec metalowego pręta w płomieniu, to wkrótce cały pręt stanie się bardzo gorący. Nie będziemy już w stanie utrzymać go w rękach.

Oznacza to, że metale dobrze przewodzą ciepło, to znaczy mają wysoką przewodność cieplną. Pręt mocowany jest poziomo do statywu. Metalowe gwoździe mocuje się pionowo na pręcie w regularnych odstępach za pomocą wosku.

Świecę doprowadza się do krawędzi pręta. W miarę nagrzewania się krawędzi pręta, pręt stopniowo się nagrzewa. Kiedy ciepło dociera do miejsca, w którym paznokcie są przymocowane do pręta, stearyna topi się i paznokieć odpada. Widzimy, że w tym eksperymencie nie ma transferu materii, dlatego obserwuje się przewodność cieplną.

Różne metale mają różną przewodność cieplną. W sali fizyki znajduje się urządzenie, za pomocą którego możemy sprawdzić, czy różne metale mają różną przewodność cieplną. Jednak w domu udało nam się to zweryfikować za pomocą domowego urządzenia.

Urządzenie do pokazywania różnych przewodności cieplnych ciał stałych.

Stworzyliśmy urządzenie pokazujące różne przewodności cieplne ciała stałe. Do wykonania użyliśmy pustego słoika z folii aluminiowej, dwóch gumowych pierścieni (domowej roboty), trzech kawałków drutu z aluminium, miedzi i żelaza, płytki, gorącej wody, 3 figurek mężczyzn z uniesionymi rękami, wyciętych z papieru.

Procedura wytwarzania urządzenia:

1. zagiąć przewody w kształcie litery „G”;

2. wzmocnij je na zewnątrz puszki gumowymi pierścieniami;

3. zawieś papierowe krążki na poziomych częściach odcinków drutu (za pomocą roztopionej parafiny lub plasteliny).

Sprawdzenie działania urządzenia. Do słoika wlej gorącą wodę (w razie potrzeby podgrzej słoik z wodą na kuchence elektrycznej) i obserwuj, która figurka spadnie pierwsza, druga, trzecia.

Wyniki. Figurka przyczepiona do drutu miedzianego spadnie jako pierwsza, druga - na drut aluminiowy, a trzecia - na drut stalowy.

Wniosek. Różne ciała stałe mają różną przewodność cieplną.

Przewodność cieplna różnych substancji jest różna.

Rozważmy teraz przewodność cieplną cieczy. Weźmy probówkę z wodą i zacznijmy podgrzewać jej górną część. Woda na powierzchni wkrótce się zagotuje, a na dnie probówki w tym czasie jedynie się nagrzeje. Oznacza to, że ciecze mają niską przewodność cieplną.

Zbadajmy przewodność cieplną gazów. Umieść suchą probówkę na palcu i podgrzej ją w płomieniu lampy alkoholowej, od dołu do góry. Palec nie będzie odczuwał ciepła przez długi czas. Wynika to z faktu, że odległość między cząsteczkami gazu jest jeszcze większa niż w przypadku cieczy i ciał stałych. W rezultacie przewodność cieplna gazów jest jeszcze niższa.

Wełna, sierść, ptasie pióra, papier, śnieg i inne ciała porowate mają słabą przewodność cieplną.

Wynika to z faktu, że pomiędzy włóknami tych substancji znajduje się powietrze. A powietrze jest złym przewodnikiem ciepła.

W ten sposób zielona trawa zachowuje się pod śniegiem, a uprawy ozime chronią przed zamarzaniem.

Puszyłam małą kulkę waty i owinęłam ją wokół kulki termometru.

Teraz trzymałem termometr przez jakiś czas w pewnej odległości od płomienia i zauważyłem, jak temperatura wzrosła. Następnie wycisnął ten sam zwitek waty, owinął go ciasno wokół kulki termometru i ponownie przyłożył do lampy. W drugim przypadku rtęć będzie rosła znacznie szybciej.

Oznacza to, że sprasowana wełna znacznie lepiej przewodzi ciepło!

Jeśli istnieje potrzeba ochrony ciała przed wychłodzeniem lub nagrzaniem, stosuje się substancje o niskiej przewodności cieplnej. Tak więc w przypadku garnków i patelni uchwyty są wykonane z tworzywa sztucznego lub drewna.

Domy budowane są z bali lub cegieł, które mają słabą przewodność cieplną, co oznacza, że są chronione przed wychłodzeniem.

Próżnia (przestrzeń wolna od powietrza) ma najniższą przewodność cieplną. Wyjaśnia to fakt, że przewodność cieplna to przenoszenie energii z jednej części ciała do drugiej, które zachodzi podczas interakcji cząsteczek lub innych cząstek. W przestrzeni, w której nie ma cząstek, nie może zachodzić przewodzenie ciepła.

Wniosek

Różne substancje mają różną przewodność cieplną.

Ciała stałe (metale) mają wysoką przewodność cieplną, ciecze mają mniejszą, a gazy mają słabą przewodność cieplną.

Przewodność cieplną różnych substancji możemy wykorzystać w życiu codziennym, technologii i przyrodzie.

Zjawisko przewodności cieplnej jest nieodłącznym elementem wszystkich substancji, niezależnie od stan skupienia oni są.

Teraz bez trudności mogę odpowiedzieć i wyjaśnić z fizycznego punktu widzenia następujące pytania:

1. Dlaczego ptaki puszą swoje pióra podczas zimnej pogody?

(Pomiędzy piórami znajduje się powietrze, które jest złym przewodnikiem ciepła.)

2. Dlaczego ubrania wełniane lepiej chronią przed zimnem niż syntetyczne?

(Pomiędzy włosami znajduje się powietrze, które słabo przewodzi ciepło).

3. Dlaczego zimą, gdy jest zimno, koty śpią zwinięte w kłębek? (Zwijając się w kłębek, zmniejszają powierzchnię wydzielającą ciepło.)

4. Dlaczego uchwyty lutownic, żelazek, patelni i garnków są wykonane z drewna lub tworzywa sztucznego? (Drewno i plastik mają słabą przewodność cieplną, dlatego podczas podgrzewania metalowych przedmiotów trzymanie drewnianej lub plastikowej rączki nie spali nam rąk).

5. Dlaczego krzewy roślin ciepłolubnych i krzewów są pokryte trocinami na zimę?

(Trociny są słabym przewodnikiem ciepła. Dlatego rośliny przykrywa się trocinami, aby zapobiec ich zamarznięciu).

6. Które buty lepiej chronią przed mrozem: ciasne czy przestronne?

(Pojemny, bo powietrze słabo przewodzi ciepło, to kolejna warstwa buta, która zatrzymuje ciepło).

Link bibliograficzny

Belyaevsky I.A. BADANIA PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ RÓŻNYCH SUBSTANCJI // Międzynarodowy szkolny biuletyn naukowy. – 2017 r. – nr 1. – s. 72-76;
Adres URL: http://school-herald.ru/ru/article/view?id=143 (data dostępu: 03.02.2020).

Tekst pracy publikujemy bez obrazów i formuł.
Pełna wersja praca dostępna jest w zakładce „Pliki Pracy” w formacie PDF

1. Wstęp.

Projekt został opracowany zgodnie ze standardem kształcenia na poziomie szkoły średniej ogólnokształcącej z fizyki. Pisząc ten projekt, rozważaliśmy badanie zjawisk termicznych i ich zastosowanie w życiu codziennym i technologii. Oprócz materiału teoretycznego wiele uwagi poświęca się pracom badawczym - są to eksperymenty, które odpowiadają na pytania „W jaki sposób można zmienić energię wewnętrzną ciała”, „Czy przewodność cieplna różnych substancji jest taka sama”, „Dlaczego czy strumienie ciepłego powietrza lub cieczy unoszą się w górę”, „Dlaczego ciała o ciemnej powierzchni nagrzewają się bardziej”; wyszukiwanie i przetwarzanie informacji, fotografii Czas pracy nad projektem: 1 - 1,5 miesiąca Cele projektu: * praktyczne wdrożenie wiedzy uczniów na temat zjawisk termicznych, * kształtowanie samodzielnych umiejętności badawczych, * rozwój zainteresowań poznawczych, * rozwój zdolności logicznych. i myślenia technicznego;* rozwijanie umiejętności samodzielnego zdobywania nowej wiedzy z fizyki zgodnie z potrzebami i zainteresowaniami życiowymi;

2. Część główna.

2.1. Część teoretyczna

W życiu tak naprawdę na co dzień spotykamy się ze zjawiskami termicznymi. Nie zawsze jednak myślimy, że zjawiska te da się wytłumaczyć dobrze znając fizykę. Na lekcjach fizyki dowiedzieliśmy się o sposobach zmiany energii wewnętrznej: wymianie ciepła i pracy wykonanej nad ciałem lub samym ciałem. Kiedy zetkną się dwa ciała o różnej temperaturze, energia przekazywana jest z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze. Proces ten będzie trwał aż do wyrównania temperatur ciał (zaistnieje równowaga termiczna). W takim przypadku nie są wykonywane żadne prace mechaniczne. Proces zmiany energii wewnętrznej bez wykonywania pracy na ciele lub samym ciele nazywa się wymianą ciepła lub przenoszeniem ciepła. Podczas wymiany ciepła energia zawsze jest przekazywana z ciała bardziej ogrzanego do ciała mniej ogrzanego. Proces odwrotny nigdy nie zachodzi samoistnie (samoistnie), tj. wymiana ciepła jest nieodwracalna. Wymiana ciepła determinuje lub towarzyszy wielu procesom zachodzącym w przyrodzie: ewolucji gwiazd i planet, procesom meteorologicznym zachodzącym na powierzchni Ziemi itp. Rodzaje wymiany ciepła: przewodność cieplna, konwekcja, promieniowanie.

Przewodność cieplna to zjawisko przenoszenia energii z bardziej nagrzanych części ciała do mniej nagrzanych w wyniku ruchu termicznego i interakcji cząstek tworzących ciało.

Metale mają największą przewodność cieplną - jest setki razy większa niż woda. Wyjątkami są rtęć i ołów, ale nawet tutaj przewodność cieplna jest dziesiątki razy większa niż woda.

2.2. Część praktyczna.

Przeanalizujmy to zjawisko, wykonując serię eksperymentów z ciałami stałymi, cieczami i gazami.

Doświadczenie nr 1

Wniosek: łyżki wykonane z drewna i plastiku nagrzewają się dłużej niż łyżki wykonane z metalu, co oznacza, że metale mają dobrą przewodność cieplną.

Doświadczenie nr 2

Włóżmy koniec drewnianego kija do ognia. Zapali się. Drugi koniec kija, znajdujący się na zewnątrz, będzie zimny. Oznacza to, że drewno ma słabą przewodność cieplną.

Jeśli podgrzejemy koniec metalowego pręta w płomieniu, to wkrótce cały pręt stanie się bardzo gorący. Nie będziemy już w stanie utrzymać go w rękach.

Oznacza to, że metale dobrze przewodzą ciepło, to znaczy mają wysoką przewodność cieplną. W stanie-ti-ve go-ri-zon-tal-ale pręt-zhen jest zabezpieczony. Na pręcie, w odstępach jeden do jednego, metalowe kołki zabezpieczone są woskiem.

Umieść świecę w pobliżu krawędzi pręta. W miarę nagrzewania się krawędzi pręta, pręt stopniowo się nagrzewa. Gdy ciepło dotrze do miejsca, w którym gwoździe są przymocowane do pręta, kołek topi się, a gwóźdź opada. Widzimy, że w tym eksperymencie nie ma przeniesienia substancji, a zatem ciepło przechodzi przez wodę.

Doświadczenie nr 3

Urządzenie do pokazywania różnych przewodności cieplnych ciał stałych.

Stworzyliśmy urządzenie pokazujące różne przewodnictwo cieplne ciał stałych. Do wykonania użyliśmy pustego słoika z folii aluminiowej, dwóch gumowych pierścieni (domowej roboty), trzech kawałków drutu z aluminium, miedzi i żelaza, płytki, gorącej wody, 3 figurek mężczyzn z uniesionymi rękami, wyciętych z papieru.

Procedura wytwarzania urządzenia:

zegnij przewody w kształcie litery „G”;

wzmocnij je na zewnątrz puszki gumowymi pierścieniami;

zawieś papierowe ludziki na poziomych częściach odcinków drutu (za pomocą roztopionej parafiny lub plasteliny).

Sprawdzenie działania urządzenia. Do słoika wlej gorącą wodę (w razie potrzeby podgrzej słoik z wodą na kuchence elektrycznej) i obserwuj, która figurka spadnie pierwsza, druga, trzecia.

Wyniki. Figurka przyczepiona do drutu miedzianego spadnie jako pierwsza, druga - na drut aluminiowy, a trzecia - na drut stalowy.

Wniosek. Różne ciała stałe mają różną przewodność cieplną.

Przewodność cieplna różnych substancji jest różna.

Doświadczenie nr 4

Doświadczenie nr 5

Wełna, sierść, ptasie pióra, papier, śnieg i inne ciała porowate mają słabą przewodność cieplną.

Wynika to z faktu, że pomiędzy włóknami tych substancji znajduje się powietrze. A powietrze jest złym przewodnikiem ciepła.

W ten sposób zielona trawa zachowuje się pod śniegiem, a uprawy ozime chronią przed zamarzaniem.

Doświadczenie nr 6

Napuszyłam mały kłębek waty i owinęłam nim kulkę termometru.Teraz trzymałam termometr przez chwilę w pewnej odległości od płomienia i zaobserwowałam jak wzrasta temperatura. Następnie wycisnął ten sam zwitek waty, owinął go ciasno wokół kulki termometru i ponownie przyłożył do lampy. W drugim przypadku rtęć będzie rosła znacznie szybciej. Oznacza to, że sprasowana wełna znacznie lepiej przewodzi ciepło!

3. Wniosek.

Różne substancje mają różną przewodność cieplną.

Ciała stałe (metale) mają wysoką przewodność cieplną, ciecze mają mniejszą, a gazy mają słabą przewodność cieplną.

Przewodność cieplną różnych substancji możemy wykorzystać w życiu codziennym, technologii i przyrodzie.

Zjawisko przewodności cieplnej jest nieodłącznym elementem wszystkich substancji, niezależnie od ich stanu skupienia.