Интересный урок по теме виды теплопередачи презентация. внутренняя энергия тела не меняется? внутренней энергии тела
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цели урока:
- Познакомить учащихся с видами теплопередачи.
- Формировать умение объяснять теплопроводность тел с точки зрения строения вещества; уметь анализировать видеоинформацию; объяснять наблюдаемые явления.
Тип урока: комбинированный урок.
Демонстрации:
1. Перемещение тепла по металлическому стержню.
2. Видео демонстрация эксперимента по сравнению
теплопроводности серебра, меди и железа.
3. Вращение бумажной вертушки над включенной
лампой или плиткой.
4. Видео демонстрация возникновения
конвекционных потоков при нагревании воды с
марганцовкой.
5. Видео демонстрация по излучению тел с темной и
светлой поверхностью.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
II. Сообщение темы и целей урока
На предыдущем уроке вы узнали, что внутреннюю
энергию можно изменить путем совершения работы
или теплопередачей. Сегодня на уроке мы
рассмотрим, как происходит изменение
внутренней энергии теплопередачей.
Попробуйте объяснить значение слова
«теплопередача» (слово «теплопередача»
подразумевает передачу тепловой энергии).
Существует три способа передачи теплоты, но
называть их я не буду, вы сами их назовете, когда
решите ребусы.
Ответы: теплопроводность, конвекция, излучение.
Познакомимся с каждым видом теплопередачи
отдельно, и пусть девизом нашего урока станут
слова М.Фарадея: «Наблюдать, изучать, работать».
III. Изучение нового материала
1. Теплопроводность
Ответьте на вопросы: (слайд 3)
1. Что произойдет, если в горячий чай опустим
холодную ложку? (Через некоторое время она
нагреется).
2. Почему холодная ложка нагрелась? (Чай отдал
часть своего тепла ложке, а часть окружающему
воздуху).
Вывод:
Из примера ясно, что тепло может
передаваться от тела, более нагретого к телу
менее нагретому (от горячей воды к холодной
ложке). Но энергия передавалась и по самой ложке
– от ее нагретого конца к холодному.
3. В результате чего происходит перенос тепла от
нагретого конца ложки к холодному? (В
результате движения и взаимодействия частиц)
Нагревание ложки в горячем чае - пример теплопроводности.
Теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым, в результате теплового движения и взаимодействия частиц.
Проведем опыт:
Закрепим конец медной проволоки в лапке штатива. Воском к проволоке прикреплены гвоздики. Будем нагревать свободный конец проволоки свечей или на пламени спиртовки.
Вопросы: (слайд 4)
1. Что наблюдаем? (Гвоздики начинают
постепенно один за другим отпадать, сначала те,
которые ближе к пламени).
2. Как происходит передача тепла? (От горячего
конца проволоки к холодному).
3. Как долго будет происходить передача тепла по
проволоке? (Пока проволока вся не нагреется, т.
е пока температура во всей проволоке не
выровняется)
4. Что можно сказать про скорость движения
молекул на участке, расположенном ближе к
пламени? (Скорость движения молекул
увеличивается)
5. Почему нагревается следующий участок
проволоки? (В результате взаимодействия
молекул скорость движения молекул на следующем
участке также увеличивается и температура
данной части возрастает)
6. Влияет ли расстояние между молекулами на
скорость передачи тепла? (Чем меньше
расстояние между молекулами, тем с большей
скоростью идет перенос тепла)
7. Вспомните расположение молекул в твердых
телах, жидкостях и газах. В каких телах процесс
переноса энергии будет происходить быстрее? (Быстрее
в металлах, затем в жидкостях и газах).
Посмотрите демонстрацию эксперимента и подготовьтесь ответить на мои вопросы.
Вопросы: (слайд 5)
1. По какой пластине теплота распространяется
быстрее, а по какой медленнее?
2. Сделайте вывод о теплопроводности данных
металлов. (Лучшая теплопроводность у
серебра и меди, несколько хуже у железа)
Обратите внимание, что при передаче тепла в данном случае переноса тела не происходит.
Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство).
Запишем основные особенности теплопроводности: (слайд 7)
- в твердых телах, жидкостях и газах;
- само вещество не переносится;
- приводит к выравниванию температуры тела;
- разные тела – разная теплопроводность
Примеры теплопроводности : (слайд 8)
1. Снег - пористое, рыхлое вещество, в нем
содержится воздух. Поэтому снег обладает плохой
теплопроводностью и хорошо защищает землю,
озимые посевы, плодовые деревья от вымерзания.
2. Кухонные прихватки сшиты из материала, который
обладает плохой теплопроводностью. Ручки
чайников, кастрюль делают из материалов
обладающих плохой теплопроводностью. Все это
защищает руки от ожогов, при прикосновении к
горячим предметам.
3. Вещества с хорошей теплопроводностью
(металлы) используют для быстрого нагревания тел
или деталей.
2. Конвекция
Отгадайте загадки:
1) Загляните под окошко –
Там растянута гармошка,
Но гармошке не играет –
Нам квартиру согревает... (батарея)2) Наша толстая Федора
наедается не скоро.
А зато когда сыта,
От Федоры – теплота... (печь)
Батареи, печи, радиаторы отопления используются человеком для обогрева жилых помещений, а точнее нагревания воздуха в них. Происходит это благодаря конвекции – следующему виду теплопередачи.
Конвекция
– это перенос энергии
струями жидкости или газа. (Слайд 9)
Попробуем объяснить, как происходит
конвекция в жилых помещениях.
Воздух, соприкасаясь с батареей, от нее
нагревается, при этом он расширяется, его
плотность становится меньше плотности холодного
воздуха. Теплый воздух, как более легкий,
поднимается вверх под действием силы Архимеда, а
тяжелый холодный воздух опускается вниз.
Затем снова: более холодный воздух доходит до
батареи, нагревается, расширяется, становится
легче и под действием Архимедовой силы
поднимается вверх и т.д.
Благодаря такому движению воздух в комнате
прогревается.
Бумажная вертушка, помещенная над включенной
лампой, начинает вращаться. (Слайд 10)
Попробуйте объяснить, как это происходит?
(Холодный воздух при нагревании у лампы
становится теплым и поднимается вверх, при этом
вертушка вращается).
Точно также происходит нагревание жидкости. Посмотрите эксперимент по наблюдению конвекционных потоков при нагревании воды (с помощью марганцовки). (Слайд 11)
Обратите внимание, что в отличие от теплопроводности, при конвекции происходит перенос вещества и в твердых телах конвекция не происходит.
Различают два вида конвекции: естественную
и вынужденную.
Нагревание жидкости в кастрюле или воздуха в
комнате – это примеры естественной конвекции.
Для ее возникновения вещества нужно нагревать
снизу или охлаждать сверху. Почему именно так?
Если нагревать будем сверху, то куда будут
перемещаться нагретые слои воды, а куда холодные?
(Ответ: никуда, так как нагретые слои и так уже
наверху, а холодные слои так и останутся внизу)
Вынужденная конвекция наблюдается, если
жидкость перемешивать ложкой, насосом или
вентилятором.
Особенности конвекции: (слайд 12)
- возникает в жидкостях и газах, невозможна в твердых телах и вакууме;
- само вещество переносится;
- нагревать вещества нужно снизу.
Примеры конвекции: (слайд 13)
1) холодные и теплые морские и океанические
течения,
2) в атмосфере, вертикальные перемещения воздуха
приводят к образованию облаков;
3) охлаждение или нагревание жидкостей и газов в
различных технических устройствах, например в
холодильниках и др., обеспечивается
водяное охлаждение двигателей
внутреннего сгорания.
3. Излучение
(Слайд 14)
Всем известно, что
Солнце основной
источник тепла на Земле. Земля находится от него
на расстоянии 150 млн. км. Как передается тепло от
Солнца на Землю?
Между Землей и Солнцем за пределами нашей
атмосферы все пространство – вакуум. А нам
известно, что в вакууме теплопроводность и
конвекция происходить не могут.
Каким способом происходит передача тепла? Здесь
осуществляется еще один вид теплопередачи –
излучение.
Излучение – это теплообмен, при котором энергия переносится электромагнитными лучами.
Отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум.
Посмотрите видеофрагмент об излучении (слайд 15).
Излучают энергию все тела: тело человека, печь,
электрическая лампа.
Чем выше температура тела, тем сильнее его
тепловое излучение.
Тела не только излучают энергию, но и поглощают
ее.
(слайд 16) Причем темные поверхности лучше
поглощают и излучают энергию, чем тела, имеющие
светлую поверхность.
Особенности излучения (слайд 17):
- происходит в любом веществе;
- чем выше температура тела, тем интенсивнее излучение;
- происходит в вакууме;
- темные тела лучше поглощают излучение, чем светлые и лучше излучают.
Примеры использования излучения тел (слайд 18):
поверхности ракет, дирижаблей, воздушных
шаров, спутников, самолётов, окрашивают
серебристой краской, чтобы они не нагревались
Солнцем. Если наоборот надо использовать
солнечную энергию, то части приборов окрашивают
в темный цвет.
Люди зимой носят темные одежды (черного, синего,
коричного цвета) в них теплее, а летом светлые
(бежевые, белые цвета). Грязный снег в солнечную
погоду тает быстрее, чем чистый, потому что тела с
темной поверхностью лучше поглощают солнечное
излучение и быстрее нагреваются.
IV. Закрепление полученных знаний на примерах задач
Игра «Попробуй, объясни» , (слайды 19-25).
Перед вами игровое поле с шестью заданиями, вы можете выбрать любое. После выполнения всех заданий вам откроется мудрое высказывание и тот, кто его очень часто произносит с экранов телевизоров.
1. В каком доме теплее зимой, если толщина стен одинакова? Теплее в деревянном доме, так как дерево содержит 70% воздуха, а кирпич 20%. Воздух - плохой проводник тепла. В последнее время в строительстве применяют «пористые» кирпичи для уменьшения теплопроводности.
2. Каким способом происходит передача энергии от источника тепла к мальчику? Мальчику, сидящему у печки, энергия в основном передается теплопроводностью.
3. Каким способом происходит передача
энергии от источника тепла к мальчику?
Мальчику, лежащему на песке, энергия от
солнца передается излучением,
а от песка теплопроводностью.
4. В каком из этих вагонов перевозят скоропортящиеся продукты? Почему? Скоропортящиеся продукты перевозят в вагонах, окрашенных в белый цвет, так как такой вагон в меньшей степени нагревается солнечными лучами.
5. Почему водоплавающие птицы и другие
животные не замерзают зимой?
Мех, шерсть, пух обладают плохой
теплопроводностью (наличие между волокнами
воздуха), что позволяет телу животного сохранять
вырабатываемую организмом энергию и
защищаться от охлаждения.
6. Почему оконные рамы делают двойными?
Между рамами содержится воздух, который
обладает плохой теплопроводностью и защищает
от потерь тепла.
«Мир интересней, чем нам кажется», Александр Пушной, программа «Галилео».
V. Итог урока
– С какими видами теплопередачи мы
познакомились?
– Определите, какой из видов теплопередачи
играет основную роль в следующих ситуациях:
а) нагревание воды в чайнике (конвекция);
б) человек греется у костра (излучение);
в) нагревание поверхности стола от включенной
настольной лампы (излучение);
г) нагревание металлического цилиндра,
опущенного в кипяток (теплопроводность).
Разгадайте кроссворд (слайд 26):
1. Величина, от которой зависит интенсивность
излучения.
2. Вид теплопередачи, который может
осуществляться в вакууме.
3. Процесс изменения внутренней энергии без
совершения работы над телом или самим телом.
4. Основной источник энергии на Земле.
5. Смесь газов. Обладает плохой
теплопроводностью.
6. Процесс превращения одного вида энергии в
другой.
7. Металл, имеющий самую хорошую
теплопроводностью.
8. Разреженный газ.
9. Величина, обладающая свойством сохранения.
10. Вид теплопередачи, который сопровождается
переносом вещества.
Разгадав кроссворд, вы получили еще одно слово, которое является синонимом к слову «теплопередача» – это слово… («теплообмен»). «Теплопередача» и «теплообмен» – одинаковые по смыслу слова. Используйте их, заменяя одно другим.
VI. Домашнее задание
§ 4, 5, 6, Упр. 1 (3), Упр. 2(1), Упр. 3(1) – письменно.
VII. Рефлексия
В конце урока предлагаем учащимся обсудить урок: что понравилось, что хотелось бы изменить, оценить свое участие в уроке.
Прозвенит сейчас звонок,
Подошел к концу урок.
До свидания, друзья,
Отдыхать пришла пора.
В природе существует три вида теплопередачи:1) теплопроводность;2) конвекция;3) излучение.
Теплопроводность
Теплопроводность - переход теплоты с одного тела на другое при их соприкосновении или с более тёплой части тела на холодную.
Различные вещества имеют разную теплопроводность. Большую теплопроводность имеют все металлы. Малую теплопроводность имеют газы, вакуум не имеет теплопроводности (в вакууме нет частиц, которые бы обеспечивали теплопроводность).
Вещества, которые плохо проводят теплоту, называют теплоизоляторами.
Искусственно созданными теплоизоляторами являются каменная вата, пенопласт, поролон, металлокерамика (используется в производстве космических кораблей).
Конвекция
Распространение тепла перемещающимися струями газа или жидкости называется конвекцией.
При конвекции тепло переносит само вещество. Конвекция наблюдается только в жидкостях и газах.
Тепловое излучение
Распространение тепла от тёплого тела при помощи инфракрасных лучей называют тепловым излучением.
Тепловое излучение - единственный вид теплопередачи, который может осуществляться в вакууме. Чем выше температура, тем сильнее тепловое излучение. Тепловое излучение производят, например, люди, животные, Земля, Солнце, печь, костёр. Инфракрасное излучение можно изображать или измерять термографом (термокамерой).
| Инфракрасные термокамеры воспринимают невидимое инфракрасное или тепловое излучение и осуществляют точные бесконтактные измерения температуры.Инфракрасная термография позволяет полностью визуализировать тепловое излучение. На рисунке видно инфракрасное излучение ладони человека. | |
............................................................................. Во время термографического обследования зданий и сооружений имеется возможность обнаружить конструкционные места с повышенной тепловой проницаемостью, проверить качество соединений различных конструкций, найти места с повышенным воздухообменом. |
www.yaklass.ru
Примеры 15-20 тепловых явлений с указание, какое именно (излучение; конвекция; теплопередача)
Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация - все это примеры тепловых явлений.
Основной источник тепла на Земле - Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т. д.
Ответить на вопрос, что такое теплота, удалось не сразу. Лишь в XVIII веке стало ясно, что все тела состоят из молекул, что молекулы движутся и взаимодействуют друг с другом. Тогда ученые поняли, что теплота связана со скоростью движения молекул. При нагревании тел скорость молекул увеличивается, а при охлаждении - уменьшается.
Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но и окружающему воздуху. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты - теплопроводность, конвекция, излучение.
Нагревание ложки в горячем чае - пример теплопроводности. Все металлы обладают хорошей теплопроводностью.
Конвекцией передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается. Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например, далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением (тепловыми лучами).
Для измерения температуры используется термометр. Вы обычно пользуетесь комнатными или медицинскими термометрами.
Когда говорят о температуре по Цельсию, то имеют в виду шкалу температур, в которой 0°С соответствует температуре замерзания воды, а 100°С - точка ее кипения.
В некоторых странах (США, Великобритания) используют шкалу Фаренгейта. В ней 212°F соответствуют 100°С. Перевод температуры из одной шкалы в другую не очень простой, но в случае необходимости каждый из вас сможет его выполнить самостоятельно. Чтобы перевести температуру по шкале Цельсия в температуру по шкале Фаренгейта, необходимо умножить температуру по Цельсию на 9, разделить на 5 и прибавить 32. Чтобы сделать обратный переход, из температуры по Фаренгейту необходимо вычесть 32, умножить остаток на 5 и разделить на 9.
В физике и астрофизике часто используют еще одну шкалу - шкалу Кельвина. В ней за 0 принята самая низкая температура в природе (абсолютный нуль). Она соответствует -273°С. Единица измерения в этой шкале - Кельвин (К). Чтобы перевести температуру по Цельсию в температуру по Кельвину, к градусам по Цельсию надо прибавить 273. Например, по Цельсию 100°, а по Кельвину 373 К. Для обратного перевода надо вычесть 273. Например, 0 К это -273°С.
Полезно знать, что температура на поверхности Солнца - 6000 К, а внутри - 15 000 000 К. Температура в космическом пространстве вдали от звезд близка к абсолютному нулю.
Думаем, что вас не нужно убеждать в том, как важны тепловые явления. Знания о них помогают людям конструировать обогреватели для домов, тепловые двигатели (двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, реактивные двигатели и т. д.), предсказывать погоду, плавить металл, создавать теплоизоляционные и термостойкие материалы, которые используются всюду - от постройки домов до космических кораблей.
fizikahelp.ru
Конспект урока для 8 класса "Теплопроводность, конвекция, излучение"
Здесь Вы можете скачать Конспект урока для 8 класса "Теплопроводность, конвекция, излучение" для предмета: Физика. Данный документ поможет вам подготовить хороший и качественный материал для урока.
Предмет: Физика и астрономия
Класс: 8 рус
Тип урока: Комбинированный
Цель занятия:
Технические средства обучения: __________________________________________________
_______________________________________________________________________
Структура урока
1.Организация урока(2 мин.)
Приветствие учащихся
2. Опрос домашнего задания(15 мин) Тема: Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии.
3. Объяснение нового материала. (15 мин)
Эти виды теплопередачи имеют свои особенности, однакопередача теплоты при каждом из них всегда идет в одном направлении:от более нагретого тела к менее нагретому. При этом внутренняя энергия более нагретого тела уменьшается, а более холодного –увеличивается.
Явление передачи энергии от более нагретой части тела к менее нагретой или от более нагретоготела к менее нагретому через непосредственный контакт или промежуточные тела называется теплопроводностью.
В твердом теле частицы постоянно находятся в колебательном движении, но не изменяют своего равновесного состояния. По мере роста температуры тела при его нагревании молекулы начинают колебаться интенсивнее, так как увеличивается их кинетическая энергия. Часть этой увеличившейся энергии постепенно передается от одной частицы к другой, т.е. от одной части тела к соседнтм частям тела и т.д. Но не все твердые тела одинаково передают энергию. Среди них есть так называемые изоляторы, у которых механизм теплопроводности происходит достаточно медленно. К ним относятся асбест, картон, бумага, войлок, нранит, дерево, стекло и ряд других твердых тел. Большую теплопроводность имеют медб, серебро. Они являются хорошими проводниками тепла.
Ужидкостей теплопроводность невелика. При нагревании жидкости внутренняя энергия переносится из более нагретой области в менее нагретую при соударениях молекул и частично за счет диффузии: юолее быстрые молекулы проникают в менее нагретую область.
Вгазах, особенно в разреженных, молекулы находятся на достаточно больших расстояниях друг от друга, поэтому их теплопроводность еще меньше, чем у жидкостей.
Совершенным изолятором является вакуум, поптому что в нем отсутствуют частицы для передачи внутренней энергии.
Взависимости от внутреннего состояния теплопроводность разных веществ(твердых, жидуих и газообразных) различна.
Известно, что теплопроводность воды мала, и при нагревании верхнего слоя воды нижний слой остается холдным. Воздух еще хуже, чем вода, проводит тепло.
Конвекция-это процесс теплопередачи, при котором энергия переносится струями жидкости или газа.Конвекция в переводе с латинского означает «перемешивание». Конвекция отсутствует в твердых телах и не имеет места в вакууме.
Широко используемая в быту и технике ковекция является естественной или свободной.
Теплоприемник –это прибор, представляющий собойплоскую цилиндрическую емкость из металла, одна сторона которой черная, а другая блестящая. Внутри нее имеется воздух, который при нагревании может расширяться и выходить наружу через отверстие.
Поглощением называетсяпроцесс превращения энергии излучения во внутреннюю энергию тела
Черная поверхность-лучший излучатель и лучший поглотитель, а затем следуют грубая, белая и полированная поверхности.
4. Закрепление: (10 мин) вопросы для самопроверки, задания и упражнения
ные задания:1)Сравнение теплопроводности металла и стекла, воды и воздуха, 2)Наблюдение конвекции в жилом помещении.
6. Оценка знаний учащихся.(1 мин)
Основная литература: Физика и астрономия 8 класс
Дополнительная литература: Н. Д. Бытько «Физика» части 1 и 2
docbase.org
Теплопроводность. Конвекция. Излучение, 8 класс
Здесь Вы можете скачать Теплопроводность. Конвекция. Излучение, 8 класс для предмета: Физика. Данный документ поможет вам подготовить хороший и качественный материал для урока.
Конспект урока по физике в 8 классе
Кошикова Виктория Александровна,
учитель физики
МБОУ СОШ № 47 города БелгородаБелгородской области
Тема урока: «Теплопроводность. Конвекция. Излучение».
Теплопроводность. Конвекция. Излучение
Цель урока: организовать деятельность по восприятию, осмыслению и первичному запоминанию новых знаний и способов деятельности.
Ход урока
1. Организационный этап
2. Проверка домашнего задания
Тестирование (2 варианта)
1. Температура - это физическая величина, характеризующая...
а) ...способность тел совершать работу.
б) ...разные состояния тела.
в) ...степень нагретости тела.
2. Какую температуру воздуха зафиксировал изображенный на рисунке термометр? Какова погрешность измерения им температуры?
а) 30,5 °С; 0,5 °С. б) 32 °С; 0,5 °С.
в) 32 °С; 1 °С. г) 30 °С; 1 °С.
3. В одном стакане находится теплая вода (№ 1), в другом - горячая (№ 2), в третьем - холодная (№ 3). В каком из них температура воды самая высокая, в каком - молекулы воды движутся с наименьшей скоростью?
а) № 2; № 3. б) №3; №2. в) №1; №3. г) №2; №1
4. Какие из перечисленных явлений тепловые?
а) Падение на пол ложки. б) Разогревание на плите супа.
в) Таяние на солнце снега. г) Купание в бассейне.
5. Какие молекулы тела участвуют в тепловом движении? При какой температуре?
а) Находящиеся на поверхности тела; при комнатной температуре.
б) Все молекулы; при любой температуре,
в) Расположенные внутри тела; при любой температуре.
г) Все молекулы; при высокой температуре.
6. В комнате в одинаковых сосудах под поршнем находятся равные массы углекислого газа. В каком сосуде газ обладает наибольшей энергией при положениях поршней, показанных на рисунке?
7. В каком из приведенных случаев внутренняя энергия тела изменяется?
а) Камень, сорвавшись с утеса, падает все быстрее и быстрее.
б) Гантели подняты с пола и положены на полку.
в) Электроутюг включили в сеть и начали гладить белье.
г) Соль пересыпали из пакета в солонку.
8. Изменение внутренней энергии какого тела происходит в результате теплопередачи в названных ситуациях?
а) Нагревание сверла, когда делают отверстие с помощью дрели.
б) Понижение температуры газа при его расширении.
в) Охлаждение пачки масла в холодильнике,
г) Нагревание колес движущегося поезда.
Тест по теме:
1. Единица измерения температуры...
а) ...джоуль. б) ...паскаль. в) ...ватт. г) ...градус Цельсия.
2. Температура тела зависит от...
а) ...его внутреннего строения. б) ...плотности его вещества.
в) ...скорости движения его молекул. г) ...количества в нем молекул.
3. Чем отличаются молекулы горячего чая от молекул этого же чая, когда он остыл?
а) Размером. б) Скоростью движения.
в) Числом атомов в них. г) Цветом.
4. Какое движение называют тепловым?
а) Движение тела, при котором оно нагревается.
б) Постоянное хаотическое движение частиц, из которых состоит тело.
в) Движение молекул в теле при высокой температуре.
5. Внутренняя энергия - это энергия частиц тела. Она состоит из...
а) ...кинетической энергии всех молекул.
б) ...потенциальной энергии взаимодействия молекул.
в) ...кинетической и потенциальной энергий всех молекул.
6. Какой энергией обладает шар-зонд, запущенный метеорологами?
а) Кинетической. б) Потенциальной.
в) Внутренней. г) Всеми этими видами энергии.
7. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела?
а) Приведением его в движение. б) Совершением телом или над ним работы.
в) Подняв его на некоторую высоту. г) Путем теплопередачи.
8. В каком примере внутренняя энергия тела изменяется в результате совершения механической работы?
а) Чайная ложка опущена в стакан с горячей водой.
б) При резком торможении грузовика от тормозов пошел запах гари.
в) В электрочайнике закипает вода.
г) Замерзшие руки человек согревает, прижав их к теплому радиатору.
«Тепловое движение. Температура. Внутренняя энергия»
«Тепловое движение. Температура. Внутренняя энергия»
3. Актуализация субъектного опыта учащихся
Внутренняя энергия
Способы увеличения внутренней энергии
Теплопередача
Виды теплопередачи
4. Изучение новых знаний и способов деятельности
1. Теплопроводность – явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте.
Рис.7,8 (учебник Перышкин)
У жидкостей и газов теплопроводность невелика, т.к. расстояние между молекулами больше, чем у твердых тел.
Плохой теплопроводностью обладают: шерсть, волосы, бумага, перья птицы, пробка, вакуум.
2. Конвекция- перенос энергии струями газа или жидкости.
Чтобы в газах и жидкостях происходила конвекция их необходимо нагревать снизу.
3. Излучение – перенос энергии различными лучами, т.е. в виде электромагнитных волн.
5. Первичная проверка понимания изученного
6. Закрепление изученного
Работа по сборнику задач Лукашик № 945-955
7. Итоги, домашнее задание
п.4-6, упр.1-3
8. Рефлексия
Список использованной литературы
1. Перышкин А.В. Физика. 8 класс. - М.: Дрофа, 2009.
2. Громов С.В., Родина Н.А. Физика. 9 класс – М.: Просвещение, 2002.
3. Чеботарева В.А. Тесты по физике. 8 класс – Издательство «Экзамен», 2009.
4. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике 7-9 класс – М.: Просвещение, 2008.
docbase.org
Урок в 8 классе по теме "Теплопроводность, конвекция, излучение"
Тема: Теплопроводность, конвекция, излучение.
Тип урока: Комбинированный
Цель занятия:
Учебная: познакомить с понятием теплопередачи, с видами теплопередачи, объяснить, что передача теплоты при любом из видов теплопередачи всегда идет в одном направлении; что в зависимости от внутреннего строения теплопроводность различных веществ(твердых, жидких и газообразных) различна, что черная поверхность лучший излучатель и лучший поглотитель энергии.
Развивающая: развить познавательный интерес к предмету.
Воспитательная: воспитать чувство ответственности, способность грамотно и четко выражать свои мысли, уметь держать себя и работать в коллективе
Межпредметная связь: химия, математика
Наглядные пособия: 21-30 рисунки, таблица теплопроводности
Структура урока
1.Организация урока(2 мин.)
Приветствие учащихся
Проверка явки учащихся и готовности класса к уроку.
2. Опрос домашнего задания(10 мин) Тема: Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии.
3.Физический диктант (взаимопроверка)(5 мин)
4. Объяснение нового материала. (15 мин)
Способ изменения внутренней энергии при котором частицы более нагретого тела, имея большую кинетическую энергию, при контакте с менее нагретым телом передают энергию непосредственно частицам менее нагретого тела называют теплопередачей Существуют три способа теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.
Эти виды теплопередачи имеют свои особенности, однако передача теплоты при каждом из них всегда идет в одном направлении: от более нагретого тела к менее нагретому. При этом внутренняя энергия более нагретого тела уменьшается, а более холодного –увеличивается.
Явление передачи энергии от более нагретой части тела к менее нагретой или от более нагретого тела к менее нагретому через непосредственный контакт или промежуточные тела называется теплопроводностью.
В твердом теле частицы постоянно находятся в колебательном движении, но не изменяют своего равновесного состояния. По мере роста температуры тела при его нагревании молекулы начинают колебаться интенсивнее, так как увеличивается их кинетическая энергия. Часть этой увеличившейся энергии постепенно передается от одной частицы к другой, т.е. от одной части тела к соседнтм частям тела и т.д. Но не все твердые тела одинаково передают энергию. Среди них есть так называемые изоляторы, у которых механизм теплопроводности происходит достаточно медленно. К ним относятся асбест, картон, бумага, войлок, гранит, дерево, стекло и ряд других твердых тел. Большую теплопроводность имеют медь, серебро. Они являются хорошими проводниками тепла.
У жидкостей теплопроводность невелика. При нагревании жидкости внутренняя энергия переносится из более нагретой области в менее нагретую при соударениях молекул и частично за счет диффузии: юолее быстрые молекулы проникают в менее нагретую область.
В газах, особенно в разреженных, молекулы находятся на достаточно больших расстояниях друг от друга, поэтому их теплопроводность еще меньше, чем у жидкостей.
Совершенным изолятором является вакуум, потому что в нем отсутствуют частицы для передачи внутренней энергии.
В зависимости от внутреннего состояния теплопроводность разных веществ(твердых, жидких и газообразных) различна.
Теплопроводность зависит от характера переноса энергии в веществе и не связана перемещением самого вещества в теле.
Известно, что теплопроводность воды мала, и при нагревании верхнего слоя воды нижний слой остается холодным. Воздух еще хуже, чем вода, проводит тепло.
Конвекция-это процесс теплопередачи, при котором энергия переносится струями жидкости или газа. Конвекция в переводе с латинского означает«перемешивание». Конвекция отсутствует в твердых телах и не имеет места в вакууме.
Широко используемая в быту и технике конвекция является естественной или свободной.
Когда для равномерного перемешивания жидкостей или газов их перемешивают насосом или мешалкой конвекция называется вынужденной.
Теплоприемник –это прибор, представляющий собой плоскую цилиндрическую емкость из металла, одна сторона которой черная, а другая блестящая. Внутри нее имеется воздух, который при нагревании может расширяться и выходить наружу через отверстие.
В случае, когда теплота передается от нагретого тела к теплоприемнику с помощью невидимых глазом тепловых лучей вид теплопередачи называется излучением или лучистым теплообменом
Поглощением называется процесс превращения энергии излучения во внутреннюю энергию тела
Излучением(или лучистым теплообменом)- называется процесс передачи энергии от одного тела к другому с помощью электромагнитных волн.
Чем больше температура тела, тем выше интенсивность излучения. Передача энергии излучением не нуждается в среде: тепловые лучи могут распространяться и через вакуум.
Черная поверхность -лучший излучатель и лучший поглотитель, а затем следуют грубая, белая и полированная поверхности.
Хорошие поглотители энергии- хорошие излучатели, а плохие поглотители- плохие излучатели энергии.
5. Закрепление: (10 мин) вопросы для самопроверки, задания и упражнения
7. Оценка знаний учащихся.(1 мин). Рефлексия.
infourok.ru
Теплопроводность посредством излучения - Справочник химика 21
Тепло может передаваться из одной части пространства в другую посредством теплопроводности, излучения и конвекции. Практически указанные виды теплообмена очень редко наблюдаются раздельно (например, конвекция сопровождается теплопроводностью и излучением). Однако часто один вид передачи тепла преобладает над другими в такой мере, что их влиянием можно пренебречь. Например, можно считать, что прохождение тепла через стенки аппаратов происходит только путем теплопроводности. Теплопроводность преобладает также в процессах нагревания и охлаждения твердых тел. Теплопередача может осуществляться посредством теплопроводности, конвекции или излучения. Теплопроводность - процесс передачи тепла через твердое тело, например через стенку колбы. Конвекция возможна там, где частицы веществ не имеют фиксированного положения, т. е. в жидкостях и газах. В этом случае тепло переносится при помощи движущихся частиц. Излучение - это передача тепла тепловыми лучами с длиной волны в пределах 0,8-300 мкм. Чаще всего теплопередача осуществляется одновременно всеми тремя способами, хотя, конечно, не в равной мере.Возникновение пара на границе раздела жидкость-пар происходит за счет тепла, поступающего от поверхности нагрева через паровую прослойку посредством теплопроводности и излучения.
Взаимодействие горючих паров с кислородом воздуха происходит в зоне горения, в которую непрерывно должны поступать горючие пары и воздух. Это возможно, если жидкость будет получать определенное количество тепла, необходимое для испарения. Тепло в процессе горения поступает только из зоны горения (пламени), где оно непрерывно выделяется. Тепло от зоны горения к поверхности жидкости передается посредством излучения. Передача тепла путем теплопроводности невозможна, так как скорость движения паров от поверхности /кидкости к зоне горения больше скорости передачи тепла по ним от зоны горения к жидкости. Передача тепла конвекцией также невозможна, тан как поток паров
Распространение тепла внутри тела возможно двумя способами теплопроводностью и конвекцией. При первом способе тепло распространяется благодаря столкновениям молекул, причем молекулы более нагретой части тела, имеющие в среднем большую кинетическую энергию, передают часть ее соседним молекулам. Таким образом, тепло может распространяться в теле и при отсутствии явного движения его частей, например в твердом теле. В жидкостях и газах наряду с теплопроводностью обычно происходит также распространение тепла конвекцией, т. е. путем непосредственного переноса тепла более нагретыми массами жидкости, занимающими при движении места менее нагретых масс. В газах возможно также распространение тепла от одной части газа к другой посредством излучения.
Тепло от зоны горения к поверхности нефтеотходов передается, в основном, посредством излучения. Теплопроводность по направлению к испаряющемуся слою отсутствует, так как скорость движения паров от поверхности жидкости к зоне горения больше скорости передачи ими тепла от зоны горения к жидкости.
Передача тепла конвекцией от поверхности твердого тела к жидкости (газу) или обратно происходит в тех случаях, когда частицы газа или жидкости меняют свое местоположение относительно данной поверхности и при этом выполняют роль носителей тепла. Перемещение таких частиц обусловлено либо движением всей массы жидкости (газа) под влиянием внешнего воздействия (вынужденная конвекция), либо является следствием разности плотностей вещества в различных точках пространства, вызываемой неравномерным распределением температур в массе вещества (естественная или свободная конвекция). Конвекция всегда сопровождается передачей тепла посредством теплопроводности и излучения.
Если в среде одновременно происходит перенос энергии посредством излучения и теплопроводности, то величиной, характеризующей в данной точке интенсивность этого переноса, будет вектор Чх = Чл Ч, где
При рассмотрении ряда прикладных задач интересно изучение процесса переноса тепла в периодических средах, содержащих вакуумные прослойки или полости, где перенос тепла осуществляется только посредством излучения. В других случаях эти полости заполнены газом с ничтожно малыми коэффициентами теплопроводности и поглощения. В этом случае часто можно пренебречь наличием газа и рассматривать эти полости как вакуумные. Конструкции и материалы, содержащие прослойки и ноло-
Рыхлые материалы с малым объемным весом, как, например, порошки и волокна, заполненные газом при атмосферном давлении, применяются для изоляции воздушных ожижителей, резервуаров для жидкого кислорода и азота, газоразделительных колонн и другого оборудования,температура которого не опускается ниже температуры кипения жидкого азота. В таких изолирующих материалах отношение объема газового пространства к объему твердого материала может быть от 10 до 100. На фиг. 5.53 представлены коэффициенты теплопроводности некоторых распространенных рыхлых материалов. Теплопроводность лучших образцов этих материалов приближается к теплопроводности воздуха, указывая на то, что воздух, занимающий пространство между частицами, переносит основную часть тепла. Это поясняет принцип газонаполненной изоляции, твердый материал которой предотвращает теплопередачу посредством излучения и конвекции. В идеальном случае передача тепла за счет теплопроводности твердого материала пренебрежимо мала, и тепло переносится только газом. В действительной изоляции некоторое количество тепла проходит непосредственно по частицам порошка или волокнам, и результирующий коэффициент теплопроводности обычно несколько больше коэффициента теплопроводности газа. Исключением являются очень мелкие порошки, расстояния между частицами которых так малы, что средний свободный пробег молекул газа больше этих расстояний теплопроводность газа в этом случае уменьшается, как и при понижении давления. Таким образом, теплопроводность порошковой изоляции даже в случае заполнения порошка газом при атмосферном давлении может быть меньи г, чем теплопроводность газа, заполняющего пространство между частицами.
При хорошем вакууме перенос тепла остаточным газом ничтожно мал. Поэтому при конструировании сосудов стремятся уменьшить теплоприток по опорным элементам и перенос тепла посредством излучения. Теплоприток по изолирующим опорам определяется конструктивными особенностями и механической прочностью опор общее решение этого вопроса невозможно. Если размеры сосуда не ограничены, то, увеличивая длину опор и применяя материал с низкой теплопроводностью, можно обеспечить весьма малый теплоподвод по опорам. Даже в ограниченном пространстве опытный конструктор обычно находит способ увеличить термическое сопротивление опор. В отличие от этого лучистый перенос тепла слабо зависит от толщины изолирующего пространства при малой толщине вакуумного пространства его изолирующие свойства даже несколько улучшаются за счет приближения
Теплопередача через какую-либо стенку от более нагретого теплоносителя к другому, более холодному теплоносителю, является относительно сложным явлением. Если взять, например, трубный пучок испарителя, который обогревается дымовыми газами, то налицо имеется три элементарных способа передачи тепла, которые рассматриваются в качестве основных. Тепло дымовых газов передается к трубкам пучка посредством теплопроводности, конвекции и излучения. Через стенки трубок тепло передается только посредством теплопроводности, а от внутренней поверхности трубки- к
Теплопроводность связана с передачей тепла посредством движения и столкновения атомов и молекул, из которых состоит вещество. Она аналогична процессу диффузии, при котором с помощью подобного же механизма происходит передача материала. Конвекция является переносом тепла посредством движения больших агрегатов молекул, т. е., в сущности, подобна процессу смешения. Очевидно, что теплопередача путем конвекции может происходить только в жидкостях и газах, тогда как теплопроводность является основным видом теплопередачи в твердых телах. В жидкостях и газах, наряду с конвекцией, наблюдается также и теплопроводность, однако первая является значительно более быстрым процессом и обычно полностью маскирует второй процесс. И теплопроводность и конвекция требуют материальной среды и не могут происходить в полном вакууме. Этим подчеркивается основное различие между этими двумя процессами и процессом излучения, который лучше всего происходит в пустоте. Точный процесс, которым осуществляется передача энергии излучением через пустое пространство, еще не установлен, но для нашей цели будет удобно считать его происходящим посредством волнового движения в чисто гипотетической среде (эфире). Считается, что внутренняя энергия вещества передается волновому движению эфира это движение распространяется во всех направлениях, и когда волна сталкивается с веществом, энергия может передаваться, отражаться или поглощаться. При поглощении она может увеличить внутреннюю энергию тела тремя способами 1) вызвав химическую реакцию,
В таких высокотемпературных процессах, как плавление стекла, обжиг кирпича, плавление алюминия и т. п., где температура уходящих дымовых газов неизбежно высока, количество полезно использованного тепла топлива в общем тепловом балансе горения составляет небольшую часть (в предыдущем примере - 36 % без учета потерь излучением от стенок печи). Следовательно, в данном случае экономии топлива можно добиться путем применения теплоутилизационных устройств, например рекуператоров для подогрева подаваемого на сжигание топлива воздуха или котлов-утилизаторов для выработки дополнительного количества пара, а также посредством улучшения тепловой изоляции для снижения потерь излучением, теплопроводностью и конвекцией с наружной поверхности стенок печи в окружающее пространство.
Теплообмен в остове, промежуточной среде и на границах между ними осуществляется посредством теплопроводности элемента твердого остова материала, передачи теплоты от одной твердой частицы к соседней в местах их непосредственного контакта, молекулярной теплопроводности в среде, заполняющей промежутки между частицами, передачи теплоты на границах твердых частиц с внешней средой излучения от частицы к частице через промежуточную среду, конвекции газа и влаги, содержащихся между частицами.
Сконденсированные в вакууМе слои чрезвычайно чувствительны к условиям их формирования, в частности к температуре подложки, интенсивности конденсации, температуре конденсируемого газа, мощности теплового потока, подводимого к поверхности конденсации излучением и посредством теплопроводности остаточного газа.
В связи с вышеизложенным ясно, что коэффициент теплопроводности конденсата в уравнении (5.52) является термической характеристикой не монолитного тела, а высокодисперсного материала . Этот материал - конденсат состоит из остова - скелета, представляющего собой совокупность огромного количества твердых частиц - кристалликов, разделенных между собой промежутками, заполненными остаточным газом. В таком сложном материале теплопередача уже не ограничивается одной теплопроводностью твердого тела, а осуществляется посредством переноса тепла вдоль отдельных частиц - элемента твердого скелета материала передачи тепла, благодаря теплопроводности от одной твердой частицы к соседней в местах их непосредственного контакта теплопроводности остаточного газа в порах и пустотах между частицами излучения от частицы к частице.
Общие положения. В технике нам чаще приходится иметь дело с такими случаями теплообмена, когда задана температура той окружающей среды, с которой эта поверхность обменивается теплом, а не температура поверхности стенки. Сравнительно с вопросами теплопроводности и теплового излучения твердыми телами проблема перехода тепла от окружающей жидкой или газообразной среды к поверхности стенки посредством конвекции является гораздо более сложной, а потому в значительной части еще далеко не разрешенной до настоящего времени. Когда мы имеем дело с переходом тепла от твердого тела к жидкости или газу, то теплообмен за счет теплопроводности по своей величине отступает на задний план по сравнению с теплооб-меном за счет конвекции. Последняя, как уже было сказано выше, состоит в том, что в подвижном слое жидкости или газа, прилегающего к стенке, вследствие течения, существующего в этом
Передача тепла от одного тела к другому может происходить посредством теплопроводности, конвекции и теплового излучения.
Многие твердые и жидкие полимеры почти полностью непроницаемы для инфракрасного излучения, поэтому падающая энергия поглощается телом и превращается в тепло на его поверхности. Однако некоторое количество тепла все же сразу расходуется в окружающую среду посредством конвекции и излучения. Поглощенное тепло распространяется внутрь тела благодаря процессу кондуктивной теплопередачи. Распределение температуры в теле, нагреваемом лучистой энергией, зависит не только от теплового потока, но также и от теплопроводности вещества и конвективных тепловых потерь с поверх ности.
Передача тепла может осуществляться посредством одного из трех указанных ниже способов или их сочетания. Эти способы еле дующие 1) теплопроводность, 2) конвекция и 3) излучение
Одним из наиболее распространенных и старых (предложен в 1880 г.) является термокондуктометрический метод. Действие термокондуктометрических газоанализаторов основано на зависимости электрического сопротивления проводника с большим температурным коэффициентом сопротивления от теплопроводности смеси, окружающей проводник. Тепло передается через газовую среду посредством теплопроводности, конвекции и излучения. Теплопроводность газа связана с его составом. Долю передачи тепла путем конвекции и излучения стремятся уменьшить либо стабилизировать.
Таким образом, оборотная вода в том или ином охладителе охлаждается посредством передачи тепла атмосферному воздуху, причем часть тепла передается в результате поверхностного испарения воды - превращением части воды в пар и переносом этого пара путем диффузии в воздух, другая часть - вследствие разницы между температурами воды и воздуха, т. е. теплоотдачей соприкосновением (теплопроводностью и конвекцией). Весьма небольшое количество тепла отнимается от воды еще излучением, что в тепловом балансе обычно не учитывают. Одновременно имеется приток тепла к охлаждаемой воде от солнечной радиации, который так мал, что в тепловом балансе градирен и брызгальных бассейнов им пренебрегают.
Передача тепла от тел более нагретых телам менее нагретым осуществляется посредством теплопроводности, конвекции и теплового излучения. -
Сопоставление процессов переноса теплоты за счет излучения и теплопроводности. Теплопроводность обусловлена движением микрочастиц тела теплообмен излучением осуществляется посредством электромагнитных волн или фотонов. Теплопроводность в пустоте отсутствует. Теплообмен излучением между телами осуществляется как при наличии, так и в отсутствии вещественной среды. Если среда не поглощает излучение, то ее температура никак не влияет на процесс переноса теплоты. Например, можно поджечь деревянный предмет, сфокусировав солнечные лучи с помощью линзы, изготовленной из льда.
Сгорание топлива сопровождается выделением и переносом тепла, а также потерями, точнее, рассеянием тепла в окружающую сроду. Иеренос тепла происходит конвекцией, т. е. непосредственно двин у-щимся газовым потоком, а также потоком твердых частиц. Кромо того, внутри потоков газа и частиц происходит перенос тепла посредством теплопроводности и излучения. Теплопроводность в средах газа и частиц, также как и молекулярная диффузия, пмеет место независимо от их движения. Пото1 и массы и тепла за счет диффузии и теплопроводности возникают совместно при наличии градиентов - температуры и концентраций (точнее, химического потенциала х) - и определяются взаимными линейными функциями и у7 (см. гл. V и VI). Но практически переносом тепла за счет градиента концентраций, а также переносом массы за счет градиента температур (термодиффузией) можно пренебречь.
Для изотермического течения Т - onst и из соотношения р = pRT следует формула (За) при - 1. В случае адиабатического течения предполагается, что теплота переносится только посредством конвекции (нет ни теплопроводности, ни излучения) при этом имеем dQ = О в формуле (21). Для единичной
В несколько киловатт. С помощью вспомогательной схемы создают искру, которая генерирует некоторое количество ионов, и затем посредством магнитной индукции вызывают в ионизированном газе сильный кольцевой ток. Полученная плазма разогревается до нескольких десятков тысяч градусов по Кельвину, что значительно выще температуры, при которой размягчается кварцевое стекло. Очевидно, нужно найти способ защиты источника от саморазрущения, что достигается при помощи тока аргона, выполняющего роль охладителя. Аргон с большой скоростью подается по касательной из внешней трубки (рис. 9-6), при этом образуется вихревой поток (показан на рисунке), и температура понижается. Горячая плазма стремится стабилизироваться на некотором расстоянии от стенок в форме тороида, что также предотвращает перегрев. Проба распыляется в распылителе (не показан на рисунке) и уносится медленным током аргона к центру (к дырке в пирожке). Здесь она разогревается за счет теплопроводности и излучения вплоть до 7000 К и полностью атомизируется и возбуждается. Потеря определяемых атомов вследствие ионизации источник затруднений в плазменной ААС) в спектроскопии ИСП не играет большой роли благодаря наличию более легко ионизирующихся атомов аргона.
Газовая смесь течет по каналам между гранулами катализатора. При этом происходит тепло- и массоперенос между частицами и потоком. В ядре потока массо- и теплообмен осуществляются, главным образом, за счет конвекции, так как поток обычно турбулентный.Вблизи поверхности имеется ламинарный пограничный слой, скорость газа в котором падает до нуля у поверхности гранулы. Транспорт реагентов и продуктов реакции через него в направлении, нохмальном к поверхности, осуществляется путем молекулярной диффузии, а тепла -теплопроводностью. Перенос тепла может происходить также посредством теплопроводности от частицу к частице через поверхность контакта и излучением меаду частшщми.
Различают три вида теплообмена теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. Теплопроводностью называется явление переноса тепла путем непосредственного соприкосновения между частицами с различной температурой. К этому виду относится передача тепла в твердых телах, например, через стенку аппарата. Конвекцией называется явление переноса тепла путем иеремеш,епия частиц жидкости или газа и перемешивания их между собой. Теплообмен может осуществляться также посредством лучеиспускания - переноса энергии подобно свету в виде электромагнитных волн.
Важную роль для процесса сжигания (газификации) топлива играет направление взаимного движения твердой и газоюй фаз. Известны две схемы организации движения потоков газа и топлива прямоточная и противоточная. В прямоточной схеме потоков газа и топлива тепловая подготовка реагентов происходит менее интенсивно, без участия горячих газов и в основном посредством передачи теплоты из зоны горения теплопроюдностью и излучением. В противогочной схеме достигается более надежное воспламенение топлива, поскольку передача теплоты для его нагрева осуществляется конвекцией от горячих газов и теплопроводностью от раскаленных поверхностей.
Следует отметить, что по отношению к дисперсным материалам термин теплопроводность может применяться лишь условно, если под этим понятием подразумевать не только кон-дуктивную теплопередачу (т. е. собственно теплопроводность), но и передачу тепла посредством конвекции и излучения. Таким образом, определенный для дисперсных сред коэффициент теплопроводности представляет собой некую величину, эквивалентную коэффициенту тенлопроводности в уравнении Фурье, если в целом это уравнение применимо в данных условиях (т. е. если процесс передачи тепла посредством перечисленных механизмов может быть достаточно точно описан этим уравнением). Эту величину поэтому правильнее называть эквивалентным коэффициентом теплопроводности (см. раздел II и др.). Имея это в виду, мы, однако, сохраним ради краткости общепринятый термин теплопроводность.
Эти исследователи сопоставили свои данные с выражением для эффективной теплопроводности агрегатов частиц. Они говорят, как и Майер , что эффективная теплопроводность через любую поверхность равна средней теплопроводности воздуха и топлива в отношении части поверхности, покрытой каждым из них, и что эквивалент теплопроводности получается от излучения черного тела через пустоты. Посредством этого уравнения при некотором допускаемом им упрощении Майер получил возможность выразить эффективную теплопроводность слоя топлива в величинах истинной теплопроводности топлива, объема пустот, температуры в слое тон--лива и диаметра наибольших частиц. Тенлоироводность газа, заполняющего пустоты, включается в данные анализа его различных частей и не может быть обнаружена непосредственно. В качестве показателя порядка величин, получающихся по этому выражению, приводится эффективная теплопроводность слоя кокса при температуре 815° с объемом пустот 50% и с верхним пределом размера зерна 2,54 С./И, которая была определена равной 0,00414. Истинная теплопроводность топлива составляет столь малую часть (около 5 %) от эффективной, что эффективная теплопроводность всего слоя является в значительной степени независимой от используемого топлива.
Общие положения. В технике чаще приходится иметь дело с такими случаями теплообмена, когда задана температура окружающей среды, а не температура поверхности стенки. Сравнительно с теплопроводностью и тепловым излучением переход тепла посредством конвекции от окружающей жидкой или газообразной среды к поверхности стенки явлде гся гораздо более сложным и далеко еще не изученным процессом. При переходе тепла от твердого тела к жидкости или газу теплообмен за счет теплопроводности по своей величине отступает на задний план по сравнению с теплообменом за счет конвекции. Последняя состоит в том, что в подвижном слое жидкости или газа, прилегающего к стенке, вследствие течения, существующего, в этом слое, в соприкосновение со стенкой приходят все. время новые. и новые частички, которые, таким образом, лйбо уносят с собой теплоту, либо отдают ее стенке, с которой соприкасаются. Такой конвективный перенос
ДО известной температуры и помещенного на место горелки. Таким образом можно было получить значение спектральной яркости пламени и отсюда, согласно закону Кирхгофа, также п спектральную яркость черного тела при той же температуре, что и температура пламени. Эта температура сравнивалась с температурой пламени, измеренной следующим образом тонкая платино-родиевая проволочка, распо.вдженная вне пламени, нагревалась пропусканием тока и энергия ее излучения измерялась термостолбиком при различных температурах. Измерение последних производилось посредством оптического пирометра. На основании этого строилась кривая энергии излучения (в ваттах на сантиметр д.тины проволочки) в функции от температуры. Затем проволочка вводилась в пламя, и температура ее измерялась для различных величин сообщаемой ей электрической энергии. Отсюда строилась другая кривая, выражающая подачу эр.ергии (в ваттах на сантиметр дли.ны проволочки) в функции от температуры. Для некоторого значения температуры эти кривые пересекаются. Для излучения проволочки пламя является практически прозрачным. Это следует из сравнительно низкой излучательной способности проволочки в области инфракрасных полос поглощения пламени, а, кроме i jro, было подтверждено прямым экспериментом . Поэтому прп этой температуре количество энергии, излучаемое просо-лочкой, равно величине сообщаемой электрической энергии. Это может иметь место только в том случае, когда энергия не теряется и пе сообщается проволочке теплопроводностью или конвекцией, т.е. если температуры проволочки и пламени газа одинаковы. Поэтому точка пересечения определяет температуру пламени газа.
При испарении капля охлаждается. Ввиду аналогии между явлениями теплопроводности и диффузии (в пренебрежении теплообменом посредством конвекции и излучения, считая коэффициент теплопроводности Я газообразной среды не зависящим от температуры и концентрации пара, т. е. считая l = onst) можно написать для стационарного распределения температуры около сферической капли уравнения, аналогичные (4.3)
Мюраур не дал законченную количественную теорию, а скорее связал результаты большого числа экспериментов с качественной картиной процесса горения. Поверхностное разложение топлива, дающее горючую газовую смесь, рассматривается как стадия, определяющая скорость горения, а такие параметры, как давлепие, начальная температура, температура пламени, теплота взрыва и излучение, интерпретируются так, как если бы они влияли на это начальное разложение. Передача энергии от пламени к поверхности топлива происходит посредством процесса теплопроводности, скорость которого пропорциональна давлению, и процесса излучения, не зависящего от давления. Это дает следующий закон для скорости горения
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ В алюминиевую и стеклянную кастрюли одинаковой вместимости налили горячую воду. Какая из кастрюль быстрее нагреется до температуры налитой в нее воды? Алюминий быстрее проводит тепло по сравнению со стеклом, поэтому алюминиевая кастрюля быстрее нагреется до температуры налитой в нее воды
КОНВЕКЦИЯ В промышленных холодильниках воздух охлаждается с помощью труб, по которым течет охлажденная жидкость. Где надо располагать эти трубы: вверху или внизу помещения? Для охлаждения помещения трубы, по которым течет охлажденная жидкость, нужно располагать вверху. Горячий воздух, соприкасаясь с холодными трубами, будет охлаждаться и под действием силы Архимеда опускаться вниз.
Вид теплопередачи Особенности теплопередачи Рисунок Теплопроводность Требует определенного времени Вещество не перемещается Атомно-молекулярный перенос энергии Конвекция Переносится вещество струями Наблюдается в жидкости и газе Естественная, вынужденная Теплый вверх, холодный вниз Излучение Излучают все нагретые тела Осуществляется в полном вакууме Излучается, отражается, поглощается
Теплопередача - самопроизвольный необратимый процесс переноса энергии от более нагретых тел или участков тела к менее нагретым. Теплопередача является способом изменения внутренней энергии тела или системы тел. Теплопередача определяет и сопровождает процессы в природе, в технике и в быту. Различают три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание.
Теория:
Теплопроводность - явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой, или от одного тела другому, при их непосредственном контакте.
Чем плотнее молекулы расположены друг к другу, тем лучше теплопроводность тела.(теплопроводность зависит от удельной теплоемкости тела)
Рассмотрим опыт, на металлический стержень с помощью воска прикреплены гвоздики. С одного конца, к стержню поднесли спиртовку, тепло со временем распространяется по стержню, воск плавится и гвоздики падают. Это связано с тем, что молекулы при нагревании начинают двигаться быстрее. Пламя спиртовки нагревает один конец стержня, молекулы с этого конца начинают колебаться быстрее, соударяются с соседними молекулами, и передают им часть своей энергии, поэтому внутренняя энергия передается от одной части к другой.
Конвекция - перенос внутренней энергии со слоями жидкости или газа. Конвекция в твердых телах невозможна.
Излучение - перенос внутренней энергии лучами (электромагнитным излучением).
Задание:
Решение:
Ответ:
2.
1) Турист разжёг костёр на привале в безветренную погоду. Находясь на некотором расстоянии от костра, турист ощущает тепло. Каким способом в основном происходит процесс передачи теплоты от костра к туристу?
1) путём теплопроводности
2) путём конвекции
3) путём излучения
4) путём теплопроводности и конвекции
Решение (спасибо Алене):
путём излучения. Так как энергия в данном случае передавалась не теплопроводностью, ведь между человеком и костром находился воздух - плохой проводник тепла. Конвекция здесь тоже не может наблюдаться, по скольку костер находился рядом с человеком, а не под ним следовательно, в данном случае передача энергии происходит путем излучения.
Ответ:
3
Задание:
Какое из веществ при нормальных условиях обладает наилучшей теплопроводностью?
1) вода 2) сталь 3) древесина 4) воздух
Решение:
Воздух обладает плохой теплопроводностью так как расстояние между молекулами велико. У стали самая маленькая теплоемкость.
Ответ:
2.
Задание огэ по физике (фипи):
1) Учитель провёл следующий опыт. Два одинаковые по размеру стержня (медный расположен слева, а стальной – справа) с закреплёнными на них с помощью парафина гвоздиками нагревались с торца с помощью спиртовки (см. рисунок). При нагревании парафин плавится, и гвоздики падают.
Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.
1) Прогревание металлических стержней происходит в основном способом излучения.
2) Прогревание металлических стержней происходит в основном способом конвекции.
3) Прогревание металлических стержней происходит в основном способом теплопроводности.
4) Плотность меди меньше плотности стали.
5) Теплопроводность меди больше теплопроводности стали
Решение:
Прогревание металлических стержней происходит в основном способом теплопроводности, внутренняя энергия переходит от одной части стержня к другой. Теплопроводность меди больше теплопроводности стали, так как медь прогревается быстрее.
Ответ:
35
Задание огэ по физике (фипи):
Два одинаковых бруска льда внесли с мороза в тёплое помещение. Первый брусок завернули в шерстяной шарф, а второй оставили открытым. Какой из брусков будет нагреваться быстрее? Ответ поясните.
Решение:
Быстрее будет нагреваться второй брусок, шерстяной шарф будет препятствовать передаче внутренней энергии из комнаты в брусок. Шерсть плохо проводит тепло, у нее плохая теплопроводность, благодаря этому брусок льда будет нагреваться медленнее.
Задание огэ по физике (фипи):
Горячий чайник какого цвета – чёрного или белого – при прочих равных условиях будет остывать быстрее и почему?
1)
белый, так как он интенсивнее поглощает тепловое излучение
2)
белый, так как тепловое излучение от него более интенсивное
3)
чёрный, так как он интенсивнее поглощает тепловое излучение
4)
чёрный, так как тепловое излучение от него более интенсивное
Решение:
Черные тела лучше поглощают тепловое излучение, например на солнце быстрее нагреется вода в черной баке, чем в белой. Справедлив и обратный процесс, черные тела остывают быстрее.
Ответ:
4
Задание огэ по физике (фипи):
В твёрдых телах теплопередача может осуществляться путем
1)
теплопроводности
2)
конвекции
3)
конвекции и теплопроводности
4)
излучения и конвекции
Решение:
В твёрдых телах теплопередача может осуществляться только теплопроводностью. В твердом теле молекулы находятся около положения равновесия, и могут только колебаться около него, поэтому конвекция невозможна.
Ответ:
1
Задание огэ по физике (фипи):
Из какой кружки – металлической или керамической – легче пить горячий чай, не обжигая губы? Объясните почему.
Решение:
Теплопроводность металлической кружки выше, и тепло от горячего чая будет передаваться губам быстрее, и обжигать сильнее.