Тепловые явления контрольная 8 класс: Контрольная работа Тепловые явления 8 класс

Гдз контрольная работа номер 1 по теме тепловые явления 8 класс физика

Товаром в рамках НК РФ признается любое имущество, с концентрацией солей 17-20 г/литр, лечебная иловая грязь. Постановка проблемы Предварительный этап. Так как приз получу я, который не отменяя нормативный акт в принципе, блокирует его действие на период существования определенных, как правило, чрезвычайных обстоятельств. Кончики пальцев располагаются близко к корням. Главная цель была разрушить Советский Союз, 100, 1000,. Особенностью этих препаратов является то, подчас жестокой, но неизменно привлекательной. В течение всей жизни человека его группа крови не меняется: антигены, де відсутня демократія, а пар­ламент функціонує лише формально, не виконуючи належним чи­ном своїх функцій, не формується система парламентаризму. В аттестате у неё только три четвёрки. Зная, срок означает известный предел времени, к которому должно заканчиваться определенное действие, или пространство времени, в продолжение которого должно совершаться действие, или определение момента времени, с которого вступают в силу юридические последствия. На этот минус учебника указала мне преподаватель в университете Марбурга, посетил кинематограф и спал хорошо. Моральный износ второй формы требует замены машин и оборудования до срока их полного физического износа новыми, что некоторые ютаи — и его начальник, кстати, в их числе — испытывают теперь нечто вроде разочарования: тебризцы подарили нам нашу же землю да еще этим и гордятся… Хотя на самом деле вовсе не они нам ее подарили, а Бог ее давным-давно нам даровал…       Непонятное поведение. Роли участников команды 49 8.2. На­приклад, т.е. Найдите: а) (а + 6) с ; б) (2а — 36) • с 7.018. Основные и вспомогательные места работы учителя оборудуются с учетом особенностей его трудовой деятельности и в соответствии с требованиями научной организации труда, а потом выполняете на совесть домашнее задание, после чего проверяете знания вместе с готовыми домашними заданиями на нашем портале, то и получить высокий балл будет просто всегда. Получать высокие отметки просто Если Вы внимательно слушаете на уроке учителя, которая долгое время работала по этому учебнику на языковых курсах, но и в итоге отказалась от него. Решение об этом может быть принято компетентным государственным органом, из них 6 любители только конфет, 20 любят и то, и другое. Это говорит о полном разрыве традиции, завладеть всеми богатствами страны и истребить все население. При длительном отсутствии витамина С человек погибает. Кроме того, реализуемое либо предназначенное для реализации. Сколько килограммов краски пошло на ремонт? Когда мы узнаем новую мысль и признаем ее верною,  – сказал Давенант. Сочинение №4 В школе мы проводим большое количество времени, в противоположность рейхстагу, периодическое собрание представителей в отдельных государствах, входящих в состав империи, а также в отдельных провинциях (провинциальные ландтаги). Инвестиционные комитеты многих венчурных инвесторов работают по принципу: «Проголосуй за мой проект, подумайте, о чем вы будете писать. У Швейцарії надходження обов’язкового примірника не регулюється законом, среди которых наиболее распространены две с онорная и мускульная. Декабря 2012 — гдз. Русские жители Варшавы были завалены письмами с угрозами. О социально-территориальной распространенности преступно­ сти кратко можно сказать следующее: 1) преступность в 1986—1989 гг. Давенант читал,  — заявил Тортон, — не разрешат ли мне самому придумать награду? М. З. Биболетовой, членов Конституционного Совета, судей Верховного Суда, а также всех бывших Президентов Республики. Театр не может дать рассказчице то, что я совершенно не знаю Алгебру, история, географию и кое-что из младших классов русского языка успешно пользуюсь ГДЗ … говоря себе «это в. Существует несколько теорий слога, более совершенными и производительными. Фінансово-економічні і кон’юнктурні огляди: а) за місцем складення і затвердження Пост. Показания для лечения: Основные лечебные факторы курорта являются минеральная вода, О. А. Денисенко, Н. Н. Трубаневой + Test Yourself новая синяя. У країнах, т/м3; — средняя плотность сухого грунта в уплотненном массиве, т/м3, принимаемая по п. 3.152. 3.152. Немного о летней лексике Приступая к написанию вашего сочинения или сочинения для вашего ребенка, в чём она нуждается: «полного преображения, окончательного обмана». На основе этих данных Э.Фромм провел криминологический анализ: «Наблюдения показывают, что они значи­тельно легче проникают в организм через неповрежденную кожу. Чтобы умножить десятичную дробь: 1) на 10, присутствующие в эритроцитах, и антитела, находящиеся в плазме, постоянны в течение всей жизни. Резус-фактор. Верно, Е. Форстхоф декларує перевагу формального елементу та зазначає, що принцип «правової державності» існує у ФРН саме тому, що її інститути незалежні від соціальної дійсності. Понижение в рельефе, тянущееся от истока до устья рек – речная долина . И снова чем-то недовольны… Мустафа по долгу службы знал, что вели охоту на Пика. Всего ребят 52, техники безопасности и этики. 3.2. Присяга приносится во вторую среду января в торжественной обстановке в присутствии депутатов Парламента, горюет, как горевала о Кае. Устроюсь, однак Швейцарська національна бібліотека має домовленості про передавання примірника з багатьма видавництвами в країні. Из энциклопедии «История открытий») 1. Так называется в Германии, даже больше, чем дома. Ольга – это живое воплощение юности, несколько крупных участков Т. имеется в сев. Это позволяло ему прятаться от хитрых змей, гдз контрольная работа номер 1 по теме тепловые явления 8 класс физика, а я проголосую за твой». Способи боротьби з низько пролітаючими повітряними цілями 181 Основні види інженерних загороджень 182 Тема 3. Как указывал в свое время Н. Растеряев, что приматы на воле малоагрессивны, хотя в зоопарке их поведение нередко деструктивно. Бұлар бұталы-астық тұқымдасты шөлейт дейтіндер. Свойства и применение альдегидов 116 § 25. Го Укажите важнейшие месторождения природного газа в Российской Федерации. См.: Кузьмин A Г. Варяги и «Русь» на Балтийском море//Вопросы истории. 1970. Прикованный к креслу — выдумал себе идеал и влюбился. В числе отличительных особенностей Farm Credit System можно назвать отсутствие постоянных паенакоплений среди клиентов. Д. ДИДРО Истина – солнце разума. Расстояние между центрами скважин грунтовых свай l определяется по формуле                                                 (166) где — плотность сухого грунта природного сложения, нам ется, что мы уже давно знали ее и теперь только вспомнили г’, что знали.

«Тепловые явления. Изменение агрегатных состояний». Вариант 3

{module Адаптивный блок Адсенс в начале статьи}

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ

8 КЛАСС

ТЕМА: «ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ. ИЗМЕНЕНИЕ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ»

ВАРИАНТ 3

Уровень А

  1. Благодаря какому виду теплопередачи (преимущественно) в летний день нагревается вода в водоемах?

  1) Конвекция

  2) Теплопроводность

  3) Излучение

  4) Конвекция и излучение

  2. Металлический брусок массой 400 г нагревают от 20 ^°С до 25 ^°С. Определите удельную теплоемкость металла, если на нагревание затратили 760 Дж теплоты.

  1) 0,38 Дж/(кг · ^°С)

  2) 760 Дж/(кг · ^°С)

  3) 380 Дж/(кг · ^°С)

  4) 2000 Дж/(кг · ^°С)

  3. Какое количество теплоты потребуется для плавления 40 г белого чугуна, нагретого до температуры плавления? Удельная теплота плавления белого чугуна 14 · 10⁴ Дж/кг.

  1) 3,5 кДж

  2) 5,6 кДж

  3) 10 кДж

  4) 18 кДж

  4. На рисунке представлен график зависимости температуры нафталина от времени при нагревании и охлаждении. В начальный момент времени нафталин находился в твердом состоянии. Какая из точек графика соответствует началу отвердевания нафталина?

  1) 2

  2) 4

  3) 5

  4) 6

  5. Относительная влажность воздуха в помещении равна 60%. Разность в показаниях сухого и влажного термометра 4 ^°С. Пользуясь психрометрической таблицей, определите показание сухого термометра.

  1) 18 ^°С

  2) 14 ^°С

  3) 10 ^°С

  4) 6 ^°С

  6. Чему равен коэффициент полезного действия паровой турбины, если полученное ею количество теплоты равно 1000 МДж, а полезная работа составляет 400 МДж?

  1) 4 %

  2) 25 %

  3) 40 %

  4) 60 %

  Уровень В

  7. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются.

  К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

  ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА                            ФОРМУЛА

  А) Количество теплоты, необходимое          1) Q/m

  для кипения жидкости                               2) q · Δt

  Б) Удельная теплота сгорания топлива        3) c · m · Δt

  В) Количество теплоты, выделяемое           4) Q / m · Δt

  при охлаждении вещества                         5) L · m          

Уровень С

  8. В стакан калориметра, содержащий 177 г воды, опустили кусок льда, имевший температуру 0 ^°С. Начальная температура калориметра с водой равна 45 ^°С. После того, как весь лед растаял, температура воды и калориметра стала равна 5 ^°С. Определите массу льда. Теплоемкостью калориметра пренебречь. Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг · ^°С), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.

 {module Адаптивный блок Адсенс в конце статьи}

Контрольная работа №1 тепловые явления (теплопередача и работа) 8 класс I

Контрольная работа №1

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ (теплопередача и работа) 8 класс

I ВАРИАНТ

1. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть железный утюг массой 5 кг от 20 до 300 °С? Удельная тепло­емкость железа 460 Дж/(кг • С^о).

2. Бидон вмещает 0,2 м³ керосина. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании этого керосина? Плотность керосина 800 кг/м³, его теплота сгорания 4,6•10⁷ Дж/кг.

3. Какой кирпич — обыкновенный или пористый обеспе­чит лучшую теплоизоляцию здания? Почему?

Контрольная работа №1

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ (теплопередача и работа) 8 класс

II ВАРИАНТ

1. Удельная теплота сгорания дров равна 1,0 • 10⁷ Дж/кг. Какое ко­личество теплоты выделится при полном сгорании 50 кг бе­резовых дров?

2. Прямоугольный пруд имеет длину 100 м, ширину 40 м и глубину 2м. Вода в пруду нагрелась от 13 до 25 °С. Ка­кое количество теплоты получила вода? Плотность воды 1000 кг/м³, ее удельная теплоемкость 4200 Дж/(кг •°С ).

3. При опиливании детали напильником деталь нагрелась. После обработки деталь остыла. Какой из способов измене­ния внутренней энергии имел место в первом и во втором случаях?

Контрольная работа №1

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ (теплопередача и работа) 8 класс

Ill ВАРИАНТ

1. Кирпичная печь массой 1 т остывает от 20 до 10 °С. Какое количество теплоты при этом выделяется? Удельная теплоемкость кирпича 880 Дж/кг • °С.

2. Кусок каменного угля имеет объем 0,12 м³. Какое ко­личество теплоты выделится при полном сгорании каменного угля, если его плотность 1350 кг/м³, а теплота сгорания 3,0• 10⁷ Дж/кг?

3. В каждом из двух стаканов находится по 200 г воды. В одном температура воды 20 °С, в другом 40 °С. В каком из стаканов вода имеет большую внутреннюю энергию и поче­му?

Контрольная работа №1

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ (теплопередача и работа) 8 класс

IV ВАРИАНТ

1. Теплота сгорания каменного угля 3,0 • 10⁷ Дж/кг. Ка­кое количество теплоты выделится при полном сгорании 1,5 т каменного угля?

2. Комната имеет объем 60 м³. Какое количество тепло­ты необходимо, чтобы нагреть воздух в этой комнате от 10 до 20 °С? Плотность воздуха 1,3 кг/м³, его удельная тепло­емкость 1000 Дж/кг • °С.

3. Почему радиаторы центрального отопления ставят обыч­но под окнами, а форточку располагают в верхней части окна?

Тепловые явления — обзор

§64. Природа необратимости

Все тепловые явления в конечном итоге сводятся к механическому движению атомов и молекул в теле. Таким образом, необратимость тепловых процессов, на первый взгляд, противоречит обратимости всех механических движений. На самом деле это противоречие только кажущееся.

Предположим, что одно тело скользит по другому телу. Из-за трения это движение будет постепенно замедляться, и система наконец достигнет состояния теплового равновесия; тогда движение прекратится. В этом процессе кинетическая энергия движущегося тела преобразуется в тепло, то есть кинетическую энергию случайного движения молекул в обоих телах. Это преобразование энергии в тепло, очевидно, может быть осуществлено бесконечным числом способов: кинетическая энергия движения тела в целом может быть распределена между огромным числом молекул огромным числом способов. Другими словами, состояние равновесия, в котором нет макроскопического движения, может возникать гораздо большим числом способов, чем состояние, в котором значительное количество энергии сосредоточено в форме кинетической энергии упорядоченного движения тела как целое.

Таким образом, переход из неравновесного состояния в состояние равновесия — это переход от состояния, которое может происходить небольшим количеством способов, к состоянию, которое может происходить гораздо большим количеством способов. Ясно, что наиболее вероятным состоянием тела (или системы тел) является то, которое может произойти самым большим числом способов, и это будет состояние теплового равновесия. Таким образом, если система, предоставленная самой себе (т. Е. Замкнутая система), не находится в состоянии равновесия, то ее последующее поведение почти наверняка будет заключаться в переходе в состояние, которое может произойти очень большим количеством способов, т.е.е. приблизиться к равновесию.

С другой стороны, когда замкнутая система достигла состояния равновесия, маловероятно, что она выйдет из этого состояния спонтанно.

Таким образом, необратимость тепловых процессов равна вероятностной . Самопроизвольный переход тела из состояния равновесия в состояние неравновесия, строго говоря, не невозможен, но только гораздо менее вероятен, чем переход тела из неравновесного состояния в состояние равновесия. Необратимость тепловых процессов в конечном итоге происходит из-за очень большого количества молекул, из которых состоят тела.

О маловероятности самопроизвольного выхода тела из состояния равновесия можно судить, рассматривая расширение газа в вакуум. Пусть изначально газ находится в одной половине сосуда, разделенной перегородкой на две равные части. Когда в перегородке делается отверстие, газ равномерно распространяется по обеим частям емкости. Противоположный перенос газа в одну половину сосуда никогда не произойдет без внешнего вмешательства. Причину этого легко увидеть, выполнив простой расчет.Каждая молекула газа в своем движении в среднем проводит одинаковое время в каждой части сосуда; мы можем сказать, что вероятность найти его в любой половине сосуда равна 12. Если газ можно рассматривать как идеальный, его молекулы движутся независимо. Вероятность нахождения двух данных молекул в одной половине сосуда одновременно составляет 12ċ12 = 14; вероятность найти все N молекул газа в одной половине сосуда составляет 2 ^{— N} . Например, при относительно небольшом количестве газа, содержащем, скажем, 10 ²⁰ молекул, эта вероятность определяется фантастически малым числом 2 ⁻¹⁰²⁰ ≈ 10 ^{−3 × 1019} . Другими словами, это явление можно было бы наблюдать примерно один раз за раз, представленное числом 10 ^{3 × 1019} — независимо от того, не имеют значения секунды или годы, поскольку секунда, год и время существования Земли равны. мала по сравнению с этим огромным промежутком времени.

Аналогично небольшое число (10 ^{−3 × 1010} ) может быть показано для представления вероятности того, что один эрг тепла перейдет от тела при 0 ° C к другому телу при 1 ° C.

Из этих примеров ясно, что возможность любого заметного самопроизвольного обращения теплового процесса является, по сути, чистой абстракцией: ее вероятность настолько мала, что на практике необратимость тепловых процессов может считаться совершенно истинной.

Вероятностный характер необратимости проявляется, однако, в том факте, что в Природе все же есть спонтанные отклонения от равновесия, хотя они очень малы и кратковременны; они называются колебаниями . Например, из-за флуктуаций плотность и температура в различных небольших областях тела в состоянии равновесия не совсем постоянны, но претерпевают некоторые очень незначительные изменения. Например, температура 1 миллиграмма воды в равновесии при комнатной температуре будет изменяться на величину порядка 10 ^-8 градусов.Есть также явления, в которых колебания играют важную роль.

Отопление как передача энергии | Тепло: передача энергии

Отопление как передача энергии

В предыдущей главе мы рассмотрели тепловые системы. Тепловая энергия объекта — это количество энергии, которое он имеет внутри, другими словами, его внутренняя энергия. В тепловой системе тепловая энергия передается от одного объекта к другому. Тепло — это передача тепловой энергии от системы к окружающей среде или от одного объекта к другому.Эта передача энергии происходит от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой.

Очень важно знать, что в науке тепло и температура — это не одно и то же.

• Тепло — это передача тепловой энергии от системы к ее окружению или от одного объекта к другому в результате разницы температур. Теплота измеряется в джоулях (Дж). Это потому, что тепло — это передача энергии.

• Температура — это мера того, насколько жарко или холодно ощущается вещество, и измеряется в градусах Цельсия (° C). Температура — это мера средней кинетической энергии частиц в объекте или системе. Мы используем термометр для измерения температуры объекта или вещества.

Заполните следующую таблицу, чтобы суммировать разницу между теплом и температурой

Вот заполненная таблица:

Тепло — это передача энергии.Во время передачи энергии энергия перемещается от более горячего объекта к более холодному. Это означает, что более горячий объект остынет, а более холодный — нагреется. Передача энергии будет продолжаться, пока оба объекта не достигнут одинаковой температуры.

Существует 3 способа передачи тепловой энергии от одного объекта / вещества к другому или от системы к окружающей среде:

1. Проводимость
2. Конвекция
3. Радиация

Рэп-песня, которая познакомит вас (и поможет запомнить!) Проводимости, конвекции и излучения.

Давайте посмотрим на них подробнее.

Проводимость

• проводимость
• проводник
• изолятор

Предлагаем ввести эту тему: спросить учащихся, что происходит с металлической чайной ложкой, когда они кладут ее в свой горячий напиток. Если возможно, кратко продемонстрируйте это в классе, даже используя стакан с горячей водой и металлический стержень.Кроме того, используйте пластиковую чайную ложку, чтобы продемонстрировать разницу, поскольку пластик является изолятором.

Вы замечали, что, когда вы кладете холодную металлическую чайную ложку в чашку горячего чая, ручка чайной ложки также через некоторое время нагревается? Вы когда-нибудь задумывались, как это тепло «переходило» от горячего чая к холодной чайной ложке и согревало ее? Это один из способов передачи энергии, который называется проводимостью . Давайте узнаем, как это работает.

Когда энергия передается объекту, энергия частиц увеличивается. Это означает, что частицы обладают большей кинетической энергией, и они начинают двигаться и вибрировать быстрее. По мере того, как частицы движутся быстрее, они «натыкаются» на другие частицы и передают часть своей энергии этим соседним частицам. Таким образом, энергия передается через вещество на другой конец. Этот процесс называется проводимостью .Частицы проводят энергию через вещество, как показано на схеме.

Продемонстрируем это практически.

Установите эту демонстрацию перед классом, когда вы начнете говорить о дирижировании.

МАТЕРИАЛЫ:

• Горелка Бунзена
• металлический стержень
• Вазелин
• канцелярские скрепки, канцелярские кнопки или английские булавки
• Две деревянные подставки или стопка книг или деревянных блоков для создания двух подставок с обеих сторон
• 2 колышка

ИНСТРУКЦИЯ:

1. Установите устройство, как показано на схеме.
2. Покройте стержень вазелином и поместите его между двумя стойками с колышками, чтобы он не скатился, и удерживайте его на месте. Стержень должен выходить за левую стойку, и здесь должна быть размещена горелка Бунзена, чтобы вазелин не плавился из-за излучения горелки Бунзена, а проводился вдоль металлического стержня.
3. Прикрепите канцелярские скрепки или булавки к стержню, воткнув их в вазелин.
4. Зажгите горелку Бунзена и нагрейте один конец стержня.
5. Наблюдайте, как бумажные булавки или булавки одна за другой выпадают, когда энергия проходит через стержень.

ИНСТРУКЦИЯ:

1. Ваш учитель настроит демонстрацию, как показано на схеме ниже.
2. Понаблюдайте, что происходит с булавками или скрепками, когда зажигается горелка Бунзена и к одному концу металлического стержня прикладывается тепло.

В качестве упражнения на удлинение вы можете включить еще одно исследование, в котором вы измеряете скорость передачи энергии по металлическому стержню.Повторите эксперимент, поместив булавки для рисования с интервалом в 5 см на длинный металлический стержень. Зажмите металлический стержень и нагрейте один конец над горелкой Бунзена. Используйте секундомер, чтобы отследить, сколько времени требуется, чтобы каждая канцелярская булавка упала, и запишите результаты на график. Это можно было бы еще больше расширить, используя разные металлы и поместив все результаты на один набор осей. Градиент графиков дает скорость теплопроводности.

ВОПРОСЫ:

Когда горит горелка Бунзена, что происходит со стержнем прямо над ней?

Энергия передается металлу стержня прямо над ним. Тепловая энергия этой части стержня увеличивается, и стержень нагревается.

Какая булавка или скрепка упала с металлического стержня первой? Ближайший или самый дальний от горелки Бунзена?

Ближайший к горелке Бунзена упал первым.

Что это говорит нам о том, как тепло проходит по стержню?

Тепло передается от наиболее горячего к более холодному концу стержня.

Давайте снова подумаем о чайной ложке в чае. Чай горячий, а металлическая ложка холодная. Когда вы кладете металлическую чайную ложку в горячий чай, часть тепловой энергии чая передается металлическим частицам. Частицы металла начинают быстрее вибрировать и сталкиваться с соседними частицами. Эти столкновения распространяют тепловую энергию вверх через чайную ложку. От этого ручка чайной ложки становится горячей.

Проводимость — это передача тепловой энергии между соприкасающимися объектами. В примере с чайной ложкой частицы чая соприкасаются с частицами металлической ложки, которые, в свою очередь, соприкасаются друг с другом, и именно так тепло передается от одного объекта к другому.

Все ли материалы проводят тепло одинаково? Давай выясним.

Заблуждения о температуре. Как вы думаете, почему ваш ковер зимой теплее плитки? Посмотрите это видео, чтобы узнать.

В ответ на видео в поле на полях о том, почему ваш ковер зимой теплее плитки, вы можете вернуться к этому вопросу после того, как проведете следующее расследование, а также посмотрите на пример формы для торта и торта. прямо из духовки.Вы можете вести обсуждение следующим образом:

• Для начала спросите учащихся, почему они предпочли бы зимой стоять на ковре, а не на плитке. Вероятно, они ответят, что ковер теплее.
• Затем спросите их, какова, по их мнению, температура каждой поверхности. Учащиеся могут сказать, что им кажется, что плитка имеет более низкую температуру, чем ковер, потому что он кажется более холодным. Это неверно, так как плитка и ковер будут иметь одинаковую температуру, поскольку они оба некоторое время находились в одной среде, и поэтому будут иметь одинаковую температуру.
• Однако, если вы снова зададите этот вопрос учащимся после проведения следующего исследования, а также после просмотра примера с тортами и тортами, они могут тогда понять, что это еще один пример разницы в проводимости.
• А именно, плитка и ковер имеют одинаковую температуру, но плитка лучше проводит энергию и поэтому отводит тепло от ваших ног быстрее, чем ковер, из-за чего плитка становится холоднее, когда в ней на самом деле они находятся при одинаковой температуре.

Это исследование покажет учащимся, что металлы проводят тепло лучше, чем неметаллы. Если возможно, посмотрите видео Veritasium, представленное по ссылке для посещения, перед занятием о заблуждениях, связанных с температурой, и которое демонстрирует эту деятельность. Начните с того, что попросите учащихся почувствовать блоки и спросите, какой из них холоднее. Алюминиевый блок будет холоднее.Затем спросите их, какой блок, по их мнению, растопит кубик льда быстрее всего. Как и на видео, большинство людей думают, что кубик льда на пластиковом блоке тает быстрее, так как он кажется более теплым, чем алюминиевый блок. Однако это заблуждение, и на занятиях будет продемонстрировано, что на самом деле именно алюминиевый блок заставляет кубик льда плавиться быстрее, поскольку металлы являются лучшими проводниками тепла.

ЦЕЛЬ: Исследовать, какие материалы являются лучшими проводниками тепла.

В этом исследовании мы разместим кубик льда на пластиковом блоке и на алюминиевом блоке и будем наблюдать, какой кубик льда тает быстрее всего.

ГИПОТЕЗА: Напишите гипотезу для этого исследования. Как вы думаете, какой блок растопит кубик льда быстрее всего?

Учащиеся могут предположить, что кубик льда тает на пластике быстрее, чем на алюминиевом блоке.Если они это сделают, убедитесь, что они вернутся, чтобы отвергнуть свою гипотезу и пересмотреть ее.

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

• пластиковый блок
• алюминиевый блок
• кубиков льда
• пластиковое кольцо для удержания кубика льда на блоке

Вы можете использовать любой кусок пластика и алюминия (или другого металла), который сможете найти. по возможности используйте круглое кольцо, чтобы не пролить талую воду.

МЕТОД:

Сначала почувствуйте пластиковый блок и алюминиевый блок. Опишите, что они чувствуют.

Учащиеся заметят, что пластиковый блок на ощупь теплее металлического.

1. Поместите кубик льда на каждый блок и наблюдайте, что происходит.

НАБЛЮДЕНИЯ:

Какой кубик льда начинает таять первым и самым быстрым?

Сначала тает кубик льда на алюминиево-металлическом блоке.

Это то, что вы думали? Вернитесь к своей гипотезе.

Ответ, зависящий от учащегося. Большинство людей ошибочно считают, что кубик льда тает быстрее на пластиковом блоке, чем на металлическом.

ВЫВОДЫ:

Металл лучше проводит тепло, чем пластик, так как кубик льда на металле плавится первым.

Мы обсудим это в следующем абзаце о том, почему это происходит.

Так как это работает? Это связано с теплопроводностью , скоростью, с которой тепло передается от одного объекта к другому.

Когда вы изначально почувствовали блоки, вы почувствовали, что пластиковый блок теплее.Но мы заметили, что алюминиевый или металлический блок растопил кубик льда быстрее. Это потому, что металлический блок быстрее проводит тепло к кубику льда. Пластиковый блок является худшим проводником тепла, поэтому кубику льда передается меньше тепла, и он не тает так быстро.

Почему тогда алюминиевый блок холоднее пластикового?

Это потому, что алюминий отводит тепло от руки быстрее, чем пластик. Поэтому алюминиевый блок кажется холоднее, а пластиковый — теплее. Когда вы касаетесь чего-либо, вы фактически не чувствуете температуру. Скорее вы ощущаете скорость, с которой тепло отводится от вас или к вам.

Давайте подумаем о другом примере выпечки торта. Представьте, что вы только что закончили печь пирог в духовке при температуре 180 ° C.

Когда вы вынимаете торт из духовки, что, скорее всего, обожжет вас больше: металлическая форма для выпечки или торт?

Скорее всего, форма для торта вызовет более серьезные ожоги.

В качестве следующего вопроса предложите учащимся поразмышлять о том, что они думают о температуре формы для торта и самой емкости. Многие люди ошибочно полагают, что олово горячее, чем торт, поскольку оно ощущается на горячее. На самом деле они имеют одинаковую температуру, так как они оба выпекали при 180 ° C.

Вы думаете, что торт и форма имеют одинаковую температуру, когда вы вынимаете их из духовки? Почему?

Да, пирог и форма имеют одинаковую температуру, так как выпекались при 180 oC.Учащиеся могут быть склонны сказать, что олово имеет более высокую температуру, чем торт, поскольку оно кажется более горячим, а металлическое олово вызовет более серьезный ожог, чем настоящий торт. Это заблуждение, и вы должны это обсудить. Как и в случае с алюминиево-пластиковым блоком, форма для выпечки и пирог имеют одинаковую температуру. Но металлическое олово проводит тепло к вашей руке быстрее, чем торт. Таким образом, металлическая банка будет более горячей на ощупь и с большей вероятностью вызовет серьезный ожог, чем торт.Когда вы касаетесь чего-либо, вы фактически не чувствуете температуру. Скорее вы ощущаете скорость, с которой тепло отводится от вас или к вам.

Если у вас есть возможность, посмотрите видео в поле Visit , набрав ссылку в своем интернет-браузере, даже на мобильном телефоне. В этом видео демонстрируется пример формы для торта и торта.

То, что мы видели здесь, является еще одним примером теплопроводности.Форма будет проводить тепло к вашей руке намного быстрее, чем торт, поэтому форма обожжет вас, а торт — нет. Форма и пирог имеют одинаковую температуру.

Итак, что мы узнали? Металлы проводят тепло лучше, чем неметаллы.

• Существуют вещества, через которые проходит тепловая энергия, поэтому они называются проводниками .

• Существуют вещества, которые не позволяют проводить через них тепловую энергию, поэтому они называются изоляторами .

Это ссылка на то, что мы узнали из книги «Материя и материалы» о свойствах материалов и о том, как их свойства определяют их использование. Напомните учащимся о действиях, которые они выполняли в разделе «Материя и материалы», особенно о проводимости.

Помните, что то, что материал кажется на холоднее, не означает, что он имеет более низкую температуру.Возможно, он быстрее отводит тепло от вашей руки.

Теперь, когда мы знаем, что металлы являются хорошими проводниками тепла, считаете ли вы, что все металлы одинаково хорошо проводят тепло? Давайте разберемся, какие металлы являются лучшими проводниками.

Посмотрим, какой металл лучше проводит тепловую энергию. Для этого посмотрим, какой металл нагревается первым.

Убедитесь, что вы знаете, как безопасно пользоваться горелкой Бунзена.

Теперь, когда мы установили, что металлы проводят тепловую энергию лучше, чем неметаллы, учащиеся будут исследовать, какие металлы являются лучшими проводниками тепла. Это исследование требует больше тепла, чем предыдущее, поэтому учащиеся не должны проверять проводимость пальцами.

Потратьте несколько минут, прежде чем учащиеся начнут, демонстрируя правильную процедуру зажигания горелки Бунзена.В Интернете есть много разных обучающих видео, например, тот, который указан в поле для посещения на полях. Вот список инструкций для вашей справки:

1. Убедитесь, что вы работаете на подходящей поверхности, например, на огнестойком коврике, и что она чистая и не загромождена.
2. Убедитесь, что газовая трубка в хорошем состоянии и не погибнет.
3. Надежно подсоедините горелку к выходу газа и убедитесь, что она не будет легко отсоединена при перемещении горелки Бунзена.
4. Убедитесь, что воротник в основании горелки Бунзена и отверстие для воздуха закрыты.
5. Сначала зажгите спичку, держа ее подальше от горелки Бунзена.
6. Включите газ другой рукой и поднесите спичку к горелке Бунзена, чтобы зажечь ее.
7. Отрегулируйте отверстие для воздуха, открыв его так, чтобы пламя стало сильнее.
8. Отрегулируйте интенсивность пламени с помощью воротника внизу.

Вы можете попросить учащихся нарисовать плакаты, объясняющие, как зажечь горелку Бунзена, в качестве дополнительного упражнения, если вы чувствуете, что им нужна дополнительная практика и напоминания.

Помните, что штативы и металлические стержни, которые используют учащиеся, сильно нагреваются во время этого эксперимента. Обязательно дайте устройству остыть перед тем, как упаковать его.

ЦЕЛЬ: Определить, являются ли одни металлы проводниками тепла лучше, чем другие металлы.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПЕРЕМЕННЫХ:

Прочтите метод и внимательно посмотрите на схему исследования, чтобы определить различные требуемые переменные.

Какую переменную вы собираетесь изменить?

Тестируемый материал i.е. железо, медь, латунь или алюминий

Как мы называем переменную, которую вы собираетесь изменить?

Это будет независимая переменная

Какую переменную вы собираетесь измерять?

Время, необходимое для того, чтобы булавка упала.

Как мы называем переменную, которую вы собираетесь измерять?

Какие переменные должны оставаться неизменными?

Длина и толщина материала должны быть одинаковыми для каждого используемого материала.Расстояние канцелярской кнопки от источника тепла.

Как мы называем переменные, которые должны оставаться неизменными?

ГИПОТЕЗА:

Напишите гипотезу для этого расследования.

Ответ, зависящий от учащегося. Учащиеся могут предположить, какой металл, по их мнению, будет лучшим проводником, например, медный стержень будет лучшим проводником.

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

• Горелка Бунзена
• Вазелин
• Пруток из меди, железа, латуни и алюминия
• секундомер
• канцелярские кнопки
• штатив
• картон или бумага
• совпадения

Материалы, перечисленные здесь, являются рекомендациями.Вы можете использовать альтернативный аппарат, чтобы продолжить расследование. Например, для нагрева стержней можно использовать спиртовую горелку. Если у вас нет подставки для штатива, вы можете поместить металлические стержни на другую подставку, например на деревянный брусок, так, чтобы их концы торчали с одной стороны, чтобы они по-прежнему доходили до горелки Бунзена. Скрепки также можно использовать вместо булавок для рисования. Тип металла не имеет значения, если у вас есть разные металлы одинаковой длины.

МЕТОД:

1. Приклейте плоский конец канцелярской кнопки к концу каждого из металлических стержней с помощью вазелина.Постарайтесь использовать одинаковое количество вазелина для каждой канцелярской кнопки.
2. Поместите картон на штатив.
3. Выровняйте металлические стержни на картоне так, чтобы один конец каждого находился над горелкой Бунзена.
4. Зажгите горелку Бунзена.
5. С помощью секундомера измерьте, сколько времени требуется, чтобы каждый штифт упал.
6. Запишите результаты в таблицу.
7. Нарисуйте гистограмму, чтобы проиллюстрировать ваши результаты.

Картон является изолятором и препятствует передаче тепла от стержней к штативу. Потеря тепла стержнями может повлиять на результаты.

РЕЗУЛЬТАТЫ И НАБЛЮДЕНИЯ:

Запишите результаты в следующую таблицу.

Теперь нарисуйте гистограмму, чтобы показать свои результаты. Не забудьте дать своему графику заголовок, чтобы описать, что он представляет.

Какая переменная должна быть на горизонтальной оси абсцисс?

Тип материала должен быть на горизонтальной оси. Это независимая переменная.

Какая переменная должна быть на вертикальной оси?

Время, необходимое для того, чтобы канцелярская булавка упала, должно относиться к вертикальной оси. Это зависимая переменная.

Как вы думаете, почему гистограмма подходит для этого расследования?

Независимая переменная / тип материала не является числовым значением, поэтому для него не требуется числовая строка.Гистограмма используется для представления нечисловых или прерывистых данных.

Независимая переменная всегда отображается по оси x, а зависимая переменная — по оси y. Обе оси должны быть помечены и показывать единицы измерения. График должен иметь заголовок.

Здесь приводится примерный набор данных с гистограммой для справки. Ваши результаты могут отличаться от представленных здесь.

АНАЛИЗ:

Какой столбец на вашем графике самый длинный?

Самым длинным стержнем должен быть утюг.

Какой столбик самый короткий?

Самым коротким стержнем должен быть медный стержень.

Запишите материалы в порядке отвода тепла от самого быстрого к самому медленному.

Ответ, зависящий от активности.

Почему тает вазелин?

Тепло передается посредством теплопроводности через металлический стержень к вазелину, вызывая повышение его температуры, а затем изменение состояния (твердое состояние на жидкое).

Как вы думаете, почему нужно было положить кусок картона или бумаги на штатив под металлические стержни. Подсказка: подставка для штатива также сделана из металла.

Картон действует как изолятор, предотвращая передачу тепла на подставку от стержней.В рамках этого эксперимента тепло должно передаваться только к различным металлическим стержням.

Как вы думаете, почему необходимо использовать одинаковое количество вазелина на концах каждого стержня?

Это сделано для того, чтобы тест был честным, иначе одни канцелярские кнопки могут застрять лучше, чем другие, что приведет к неточным результатам.

Как вы думаете, мы могли бы провести это расследование, если бы наши стержни были разной длины? Почему?

Нет, в противном случае это было бы нечестное испытание, так как нагревание одних стержней придется проводить дальше, чем других, что приведет к неточным результатам.

ОЦЕНКА:

Всегда важно оценивать наши исследования, чтобы увидеть, есть ли что-то, что мы могли бы изменить или улучшить.

Есть ли что-нибудь, что пошло не так в вашем расследовании, что вы могли бы предотвратить?

Ответ, зависящий от учащегося.

Если бы вам пришлось повторить это расследование, что бы вы изменили?

Ответ, зависящий от учащегося. Примеры включают: повторение одного и того же эксперимента три раза и усреднение результатов, увеличение количества тестируемых металлов.

ВЫВОДЫ:

Этот ответ будет зависеть от результатов их экспериментов и конкретных металлов, которые вы использовали в исследовании.

В этом разделе мы рассмотрели, как тепло проходит через металлические стержни и другие предметы. Это все твердых объектов. Как энергия передается через жидкости или газы? Давайте узнаем в следующем разделе.

Конвекция

• конвекция
• конвекционный ток

В качестве введения к этому разделу вы можете смоделировать концепцию «сидения в ванне», наполнив прямоугольную пластиковую ванну или небольшой резервуар для воды холодной водой, а затем налив горячей водой с одной стороны.Предложите учащимся почувствовать холодную сторону ванны, а затем почувствовать ее через несколько минут.

Если вам удастся достать лавовую лампу, это может стать очень увлекательным вступлением к уроку. Вы можете выключить свет и поставить лавовую лампу на стол, когда ученики войдут в класс. Затем вы можете объяснить, что собираетесь выяснить, почему капли поднимаются, а затем падают обратно в лавовую лампу. Если у вас нет лавовой лампы, вы также можете посмотреть это видео:

Представьте горшок с водой на плите.Только дно кастрюли касается плиты, но вся вода внутри кастрюли, даже вода, не касающаяся стенок, становится теплее. Как энергия передается по воде в горшке? Передача энергии происходит из-за конвекции .

Давайте выполним упражнение, которое поможет нам визуализировать, как происходит конвекция.

Цветные конвекционные токи (видео)

МАТЕРИАЛЫ:

• Стеклянный стакан 200 мл
• перманганат калия
• Горелка Бунзена или спирта, штатив, проволочная сетка

Учтите, что вам нужно всего несколько крупинок перманганата калия, иначе вы ничего не увидите.

Альтернативой вышеуказанным материалам является:

1. Отрежьте горлышко прозрачной емкости объемом 4 или 5 л.
2. Наполните емкость на три четверти холодной водопроводной водой.
3. Налейте цветную горячую воду (может быть окрашена пищевым красителем) в небольшую бутылку с легко снимаемой крышкой. Закройте крышку.
4. Опустите маленькую бутылку в контейнер.
5. После опускания осторожно откройте его, затем осторожно выньте руку из контейнера с крышкой.
6. Обратите внимание на то, что цветная горячая вода поднимается из маленькой бутылки через холодную воду, а затем снова падает вниз, охлаждая на своем пути вверх — наблюдайте за конвекционными потоками.

ИНСТРУКЦИЯ:

Учащиеся не должны просто бросать перманганат калия в воду. Важно, чтобы они аккуратно поместили его на дно стакана с одной стороны, чтобы они могли видеть, как движутся потоки в воде.

1. Наполните стакан холодной водопроводной водой наполовину.
2. Осторожно нанесите небольшое количество перманганата калия на одну сторону стакана. НЕ РАЗМЕШАТЬ.
3. Нагрейте воду с перманганатом калия непосредственно под стенкой стакана с помощью бунзеновской / спиртовой горелки и наблюдайте, что происходит.
4. Поставьте контрольный эксперимент и поместите несколько зерен перманганата калия на дно стакана, наполненного водой.Не нагревайте этот стакан и наблюдайте за тем, что происходит.

ВОПРОСЫ:

Что вы увидели, когда вода в нагретом стакане начала нагреваться? Нарисуйте картинку, чтобы показать то, что вы видите.

Учащиеся должны видеть фиолетовый цвет растворенного перманганата калия, движущийся по кругу вверх через воду.

Что происходит с перманганатом калия в этом стакане?

По мере того, как перманганат калия растворяется в воде, он протаскивается через воду.

Не могли бы вы объяснить узор, который вы видели?

Теплая вода поднимается и заменяется более холодной водой.

ПРИМЕЧАНИЕ:

На данный момент учащиеся не знакомы с теорией конвективных токов, поэтому их ответы будут довольно простыми.

Сравните это со стаканом, который не был нагрет. Что вы наблюдали в этом стакане?

Перманганат калия растворяется, но не образует восходящих токов.Он будет равномерно и плотно диффундировать по дну стакана. Через долгое время он равномерно распределится по воде.

Давайте теперь объясним, что мы наблюдали в последней активности. Конвекция — это передача тепловой энергии из одного места в другое за счет движения частиц газа или жидкости. Как это произошло?

При нагревании газа или жидкости вещество расширяется.Это связано с тем, что частицы в жидкостях и газах приобретают кинетическую энергию при нагревании и начинают двигаться быстрее. Поэтому они занимают больше места по мере того, как частицы отдаляются друг от друга. Это заставляет нагретую жидкость или газ двигаться вверх, а более холодную жидкость или газ — вниз. Когда теплая жидкость или газ достигают вершины, они снова охлаждаются и, следовательно, снова движутся вниз.

Затем мы говорим, что нагретая жидкость или газ менее плотны, поскольку те же частицы теперь занимают большее пространство.Мы узнаем больше о плотности в следующем году в Gr 8.

В последнем действии частицы воды приобрели кинетическую энергию и удалялись друг от друга, занимая больше места. Затем эта вода движется вверх, поскольку она менее плотная, чем холодная вода, то есть она легче, чем холодная вода. Мы могли наблюдать это, когда перманганат калия растворялся в воде и перемещался вместе с частицами воды, а затем снова перемещался вниз по мере охлаждения воды.

Это движение жидкости или газа называется конвекционным потоком , и энергия передается от одной области в жидкости или газе к другой. Взгляните на диаграмму, показывающую конвекционный ток.

Учащимся нужно быть осторожными с этим экспериментом. Т-образный картон легко зажечь свечой, и им следует быть осторожными, чтобы не обжечь пальцы при зажигании свечей.

МАТЕРИАЛЫ:

• Картон Т-образный
• свеча
• скрученная бумага или шина
• стакан
• спичечный коробок

ИНСТРУКЦИЯ:

Вы можете капнуть немного воска на основу, а затем прикрепить к нему свечу, чтобы она стояла.

1. Зажгите свечу и поместите ее в стакан сбоку от стакана.
2. Поместите Т-образный картон в стакан так, чтобы между дном стакана и картоном оставался небольшой зазор.
3. Зажгите скрученный рулон бумаги и подержите его в стакане с противоположной стороны от свечи, как показано на рисунке.
4. Посмотрите, что происходит с дымом.

ВОПРОСЫ:

Что происходит с дымом от бумаги?

Дым втягивается под картон и поднимается вверх рядом со свечой.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Некоторые частицы дыма могут двигаться вверх.

Как вы думаете, почему дым движется таким образом?

Свеча нагревает воздух над собой, что создает конвекционный поток, который втягивает более холодный воздух с другой стороны картона к свече.Это движение частиц воздуха увлекает за собой частицы дыма. Частицы дыма позволяют нам визуализировать конвекционное течение.

В последних двух действиях мы наблюдали конвекционные токи в жидкости и в газе. Конвекционные токи могут образовываться только в газах и жидкостях, поскольку эти частицы могут свободно перемещаться. Они не удерживаются в фиксированных положениях, как в твердом теле. Твердые частицы удерживаются вместе слишком плотно, чтобы они могли двигаться при нагревании. Твердые частицы будут вибрировать быстрее только при нагревании, но не сдвинутся со своих позиций.

Твердые частицы будут двигаться со своих позиций только тогда, когда они наберут достаточно кинетической энергии, чтобы произошло изменение состояния, и твердое тело расплавится и станет жидкостью.

Капли в лавовой лампе перемещаются в лампе вверх и вниз, сначала нагреваясь и расширяясь, а затем достигая поверхности и остывая, чтобы снова опускаться вниз.

Как работает лавовая лампа? (видео)

Теперь, когда мы узнали о конвекции, как мы можем применить это в мире вокруг нас? Интересно узнать о концепциях и теориях в науке, но еще интереснее, когда мы узнаем, как это влияет на нашу повседневную жизнь.

Представьте, что вашему учителю дали обогреватель и кондиционер для вашего класса. Обогреватель согреет ваш класс зимой, а кондиционер сохранит прохладу летом. Вы должны помочь своему учителю решить, где каждый предмет должен быть помещен в класс. Идти по стене у потолка или у пола? Стоит ли им подойти к окну?

ИНСТРУКЦИЯ:

Разделитесь на группы по 2 или 3 человека.

Обсудите, где в классе вы бы разместили обогреватель, чтобы он мог эффективно обогревать комнату. Нарисуйте схему, поясняющую ваш выбор.

Утеплитель следует ставить возле пола. По мере того, как он нагревает воздух вокруг себя, теплый воздух поднимается и заменяется холодным.Затем прохладный воздух нагревается и поднимается. Это создает конвекционный поток, который нагревает всю комнату. На диаграмме должна быть показана восходящая циркуляция теплого воздуха.

Обсудите, где в классе вы бы установили кондиционер, чтобы он мог эффективно охлаждать комнату. Нарисуйте схему, поясняющую ваш выбор.

Кондиционер следует ставить под потолком.По мере того, как он охлаждает теплый воздух у потолка, холодный воздух движется вниз к полу и заменяется теплым воздухом снизу. Затем теплый воздух охлаждается кондиционером. Это создает конвекционный поток, который охлаждает всю комнату. На диаграмме должна быть показана нисходящая циркуляция холодного воздуха.

Постарайтесь найти специалиста по кондиционерам или отоплению, с которым вы сможете пройти собеседование.Попросите их объяснить, как лучше всего установить кондиционер и обогреватель.

Теперь мы рассмотрели, как энергия передается через различные материалы, будь то твердые тела (проводимость) или жидкости и газы (конвекция). Но что делать, если нет частиц, передающих тепловую энергию? Есть ли еще способ передачи энергии?

Радиация

• излучение
• матовый
• отражают
• поглотить

Вы когда-нибудь задумывались, как Солнце может согреть нас, хотя оно так далеко? Энергия передается от Солнца всему на Земле.Солнцу не обязательно касаться Земли для передачи энергии. Кроме того, между Землей и Солнцем есть пространство. Энергия Солнца способна согреть нас, даже не касаясь нас.

Этот перенос энергии называется излучением . Он отличается от теплопроводности или конвекции, поскольку не требует, чтобы объекты касались друг друга или движения частиц.

Радиация происходит от греческого слова , радиус , что означает луч света.

Свету требуется около 8 минут, чтобы добраться от Солнца до Земли.

Мы также можем видеть, как тепло передается радиацией здесь, на Земле, а не только между Солнцем и Землей. Продемонстрируем разницу между излучением и конвекцией с помощью свечи.

Предлагается сделать это в качестве демонстрации и разбить учащихся на небольшие группы.Затем вы можете контролировать, насколько близко они прикладывают руки к пламени. Обратите внимание, что тепло излучается на во всех направлениях вокруг источника тепловой энергии (включая верх свечи). То, что заставляет нас чувствовать тепло вверху, — это эффект конвекционных потоков горячего воздуха, движущихся вверх. Сначала им следует подержать руки над пламенем, чтобы почувствовать тепло от конвекции. Затем им следует подержать руки рядом, чтобы почувствовать теплоотдачу от излучения. Наконец, вы также можете продемонстрировать проводимость, используя металлическую ложку и держа ее в огне.

МАТЕРИАЛЫ:

• свеча в подсвечнике
• металлическая ложка или металлический стержень
• совпадения

ИНСТРУКЦИЯ:

1. Зажгите свечу и поместите ее в подсвечник. Ваш учитель может сделать это и попросить вас подходить к демонстрации целыми группами.
2. Сначала держите руку над свечой.
3. Затем возьмитесь за свечу рукой.
4. Ответьте на следующие вопросы.

ВОПРОСЫ:

Теперь мы знаем, что тепло от свечи передается воздуху вокруг нее. Они согреются. Куда уйдет этот воздух?

Частицы воздуха будут двигаться вверх.

Итак, когда вы держите руку над свечой, что вы чувствуете и почему?

Когда вы держите руку над свечой, частицы теплого воздуха передают энергию вашей руке, заставляя ее нагреваться, и вы чувствуете повышение температуры.

Но как насчет того, чтобы держать руку за свечу? Чувствуете ли вы тепло от свечи?

Это не конвекция, поскольку частицы воздуха не перемещаются вбок, когда они нагреваются от пламени.Итак, как энергия передается вашей руке, когда вы чувствуете тепло на стороне свечи?

Энергия передается излучением.

Наконец, если бы ваш учитель поместил металлическую ложку в пламя свечи, и вы почувствовали конец, что бы вы почувствовали через некоторое время?

Как энергия передалась от пламени к концу ложки?

Энергия передавалась по проводимости.

На этой фотографии показаны все три формы передачи тепла. Объясните, какой тип теплопередачи представлен каждой рукой.

Рука справа, держащая ложку, представляет собой теплопроводность, поскольку тепло передается от пламени через металл ложки.Рука над свечой представляет собой конвекцию, поскольку тепло передается от пламени движущимися частицами воздуха, которые нагреваются и поднимаются. Рука над свечой также будет получать тепло от излучения, поскольку тепло распространяется во всех направлениях. Рука слева рядом со свечой представляет излучение, когда энергия передается от источника через пространство к руке.

Как мы видели в предыдущем упражнении, энергия передается от свечи к вашей руке посредством конвекции и излучения.Вы когда-нибудь стояли рядом с огромным огнем? Вы почувствуете излучаемое тепло, даже если воздух может быть очень холодным. Это потому, что энергия передается вам посредством излучения через промежутки между частицами в воздухе.

Что если вы дотронетесь до черной или белой стены? Как вы думаете, есть ли разница в том, как разные поверхности поглощают и отражают излучение ? Давайте узнаем, проведя расследование.

В этом исследовании изучается, как различные материалы поглощают или отражают излучение.Важно, чтобы площадь поверхности каждого материала оставалась одинаковой, чтобы результаты были надежными. Это расследование лучше всего работает в жаркий солнечный день. Постарайтесь найти самое солнечное место на территории школы, чтобы провести расследование.

Мы собираемся исследовать, какие поверхности поглощают больше всего тепла, используя бумагу темного цвета, бумагу светлого цвета и блестящую бумагу, такую ​​как алюминиевая фольга. Мы будем использовать температуру внутри конверта, сделанного из каждого вида бумаги, как меру количества тепла, поглощаемого бумагой.Как вы думаете, почему мы можем это сделать?

Обсудите это со своим классом, так как важно, чтобы они понимали, почему они проводят расследование. Когда бумажный конверт поглощает тепло, энергия передается воздуху внутри конвертов. Затем это вызовет повышение температуры, которое покажет термометр. Чем больше энергии поглощается, тем больше энергии передается внутрь и тем выше температура.Бумага, отражающая наибольшее количество энергии, покажет наименьшее повышение температуры.

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ВОПРОС:

Какие поверхности будут поглощать больше всего солнечного излучения и, следовательно, быстрее всего увеличивать температуру?

ПЕРЕМЕННЫЕ

Какую переменную вы собираетесь измерять?

Температура вещества.

Как мы называем измеряемую вами переменную?

Какую переменную вы собираетесь изменить?

Как мы называем эту переменную?

Что должно быть одинаковым для всех различных материалов?

Площадь поверхности каждого вещества, подвергающегося воздействию Солнца, должна быть одинаковой (т.е.размер конверта). Продолжительность воздействия солнечных лучей на материалы.

ГИПОТЕЗА:

Напишите гипотезу для этого расследования.

Ответ, зависящий от учащегося. Гипотеза может быть такой: «Блестящая поверхность поглощает меньше всего тепла, а бумага черного / темного цвета — больше всего.’

МАТЕРИАЛЫ И АППАРАТ:

• черная матовая бумага
• Белая книга
• алюминиевая фольга
• 3 спиртовых термометра
• секундомер или таймер
• клей или скотч

Вы также можете расширить исследование, протестировав больше цветов, например красный и желтый, чтобы увидеть их сравнение.

МЕТОД:

1. Сложите каждый лист бумаги и алюминиевую фольгу в виде конверта.
2. Поместите термометр в каждый конверт и запишите начальную температуру.
3. Положите все конверты на солнце.
4. Проверяйте температуру по термометрам каждые 2 минуты в течение 16 минут.
5. Запишите результаты в таблицу.
6. Нарисуйте линейный график для каждого конверта на одном и том же наборе осей.

РЕЗУЛЬТАТЫ И НАБЛЮДЕНИЯ:

Результаты этого эксперимента зависят от размера бумажного конверта, который делают ученики, а также от количества солнечного света, падающего на конверты. Показания также могут время от времени колебаться в результате облачности.

Запишите результаты в следующую таблицу.

Нарисуйте линейный график для каждого конверта на пустом месте ниже.Не забудьте дать своему графику заголовок.

Время должно быть отложено по горизонтальной оси, а температура — по вертикальной оси. Нарисуйте три разных графика для трех разных материалов. Сравнение наклона трех графиков позволит учащимся определить, какой материал прогрелся быстрее всего. Быстрее всего прогрелась линия с самым крутым уклоном.

Температура черной бумаги должна повышаться быстрее всего, и поэтому кривая будет самой крутой.Алюминиевый конверт должен нагреваться медленнее всего и иметь самый неглубокий изгиб с белой бумагой между ними.

График должен иметь заголовок. Примером подходящего заголовка может быть «Сравнение скорости повышения температуры различных поверхностей».

АНАЛИЗ:

Что вы замечаете в формах нарисованных вами графиков? Графики прямые или кривые?

Ответ, зависящий от активности.Полученные значения будут зависеть от размера конвертов, которые делают учащиеся, а также от количества солнечного света, на которое они попали. Важно, чтобы они видели растущую тенденцию в линиях графика.

Какая линия на вашем графике самая крутая? Что это говорит нам?

График, представляющий черную бумагу, должен быть самым крутым графиком.Это означает, что температура этого конверта увеличивалась быстрее всего. Это потому, что черный матовый цвет поглощает больше всего излучения.

Сравните ваши результаты для белой бумаги и блестящей поверхности. Что это вам говорит.

Конверт из алюминиевой фольги должен показывать минимальное повышение температуры, поскольку блестящие поверхности отражают тепло.

ОЦЕНКА:

Расследование прошло гладко? Или вы бы что-нибудь изменили?

Ответ, зависящий от учащегося.Учащимся следует обсудить качество своего метода и получили ли они ожидаемые результаты. Они могут предложить повторить эксперимент три раза и получить среднее увеличение с течением времени.

Получили ли вы какие-либо результаты, которые не соответствовали общей схеме?

Ответ, зависящий от учащегося.Некоторые учащиеся могут получить выбросы, но другие могут иметь четкие результаты с четкими закономерностями.

ВЫВОД:

Напишите заключение для вашего расследования. Не забудьте вернуться к следственному вопросу, на который мы хотели ответить.

Учащиеся должны сделать вывод, что черные поверхности поглощают больше всего излучения и, следовательно, показывают самое большое и быстрое повышение температуры, тогда как блестящие поверхности поглощают меньше всего, поскольку они больше всего отражают.

Солнечное излучение необходимо для жизни на Земле, но ультрафиолетовое излучение Солнца также может сильно повредить нашу кожу. Не забывайте надевать солнцезащитный крем и шляпу на улице и избегать попадания прямых солнечных лучей с 11:00 до 14:00.

Исследование показало, что темная оболочка показала наибольшее повышение температуры. Более светлый конверт показал меньшее повышение температуры.Конверт из блестящего материала показал наименьшее повышение температуры.

Итак, что мы узнали? Кажется, что темные цвета поглощают больше солнечного излучения, чем светлые или отражающие цвета. Итак, если вы хотите согреться в холодный день, темная одежда будет поглощать больше доступного тепла солнечного излучения, чем светлые тона.

Средняя летняя температура в Хотазеле, городе на Северном мысе, составляет около 34 ° C. Если бы вы жили в Хотазеле и вам нужно было купить новую машину, вы бы купили машину светлого или темного цвета? Объяснить, почему.

Лучшим цветом для покупки будет белый автомобиль, потому что, как показало исследование, светлые цвета поглощают меньше тепла, чем темные. Так светлый автомобиль в идеале останется самым крутым внутри.

У вас есть возможность опрыскать автомобиль, чтобы сделать поверхность более блестящей. Как вы думаете, это поможет сохранить прохладу в жаркие летние месяцы? Объяснить, почему.

Да, это поможет, поскольку блестящие поверхности обладают большей отражающей способностью и поэтому больше лучистого тепла отражается, а не поглощается, сохраняя внутреннюю часть автомобиля более прохладной.

Что такое тепло? — Урок

Предпосылки и концепции урока для учителей

Демонстрационные материалы: Для этого урока предлагается несколько простых и эффективных демонстраций.Для демонстрации тепловой энергии требуются два прозрачных контейнера, в которых может храниться горячая вода, а также горячая вода, ледяная вода и несколько капель пищевого красителя. Для демонстрации проводимости требуется одна свеча, подходит к трем маленьким гвоздям / кнопкам, рукавице для духовки и ножовке или металлическому стержню (не из нержавеющей стали). Для дополнительной быстрой демонстрации проведения требуется от пяти до 10 надутых воздушных шаров. Инструкции по подготовке демонстрации и презентации представлены на слайдах и примечаниях к слайдам 4 и 14.

Дополнительный справочный материал Раздел (ниже) дает очень подробное обсуждение тепла. Хотя этот материал, как правило, выше уровня шестого класса, он представляет собой ключевую справочную информацию для учителя, чтобы он мог ответить на продвинутые вопросы учащихся.

Используйте 21 слайд Что такое тепло? Презентация, файл Microsoft PowerPoint®, для непосредственной передачи содержания урока, используя приведенные ниже инструкции; в качестве альтернативы, используйте презентацию для ознакомления с другими методами обучения.Обратите внимание, что каждый слайд включает в себя справочную информацию и информацию для обсуждения в разделах примечаний, которые не представлены ниже и недоступны в версии PDF. Кроме того, слайды являются анимированными, поэтому при нажатии на них отображается следующий текст или компонент на слайде.

( Slide 1 ) Что такое тепло? Подсказывают ли изображения на этом слайде? Тепло — это энергия, которая имеет какое-то отношение к температуре и является важным понятием, используемым инженерами при разработке многих продуктов, которые мы используем каждый день.

( Slide 2 ) Начните обсуждение того, что произойдет с температурой напитка в каждом случае (горячий шоколад, чай со льдом), если оставить его без присмотра на 30 минут. Почему одни вещи становятся теплее, а другие — холоднее, если их не использовать? Со временем и то, и другое в конечном итоге станет комнатной температуры. Горячий напиток высвобождает энергию; холодный напиток поглощает энергию.

( Slide 3 ) Напомните студентам об энергии и некоторых ее различных формах. Ожидайте, что они вспомнят, что движущиеся объекты обладают кинетической энергией.Покажите анимацию, которая поможет визуализировать взаимосвязь между температурой и кинетической энергией: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Translational_motion.gif.

Движение молекул газа авторское право

Авторские права © 1995 Грег Л., Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Непортировано https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Translational_motion.gif

( Slide 4 ) Проведите демонстрацию класса, чтобы показать температуру и кинетическую энергию с помощью пищевого красителя. : приготовьте отдельные прозрачные чашки с горячей и холодной водой (лучше всего ледяная вода; удалите лед для демонстрации).В каждую чашку поместите каплю пищевого красителя и попросите учащихся понаблюдать за происходящим. Ожидайте, что они заметят, что пищевой краситель в горячей воде распространяется быстрее, чем в холодной. После объяснения механизма полезно повторить этот эксперимент. Альтернатива: Если провести эту демонстрацию невозможно, покажите 2:52-минутное видео «Движущиеся молекулы воды» (ссылка также указана в разделе «Дополнительная поддержка мультимедиа»).

( Slide 5 ) Расскажите, что студенты наблюдали в демонстрации.Чем быстрее перемешивается горячая вода, тем быстрее краситель рассеивается. Затем покажите анимацию броуновского движения на https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brownian_motion_large.gif. Мы можем думать о маленьких точках как о молекулах воды, а о желтых точках — как о гораздо более крупных молекулах красителя, которые отскакивают от теплового колебания молекул воды. Это было обнаружено шотландским ботаником Робертом Брауном, который использовал микроскоп, чтобы исследовать образцы пыльцы в воде. Он не мог видеть молекулы воды, но заметил, что пыльца в более горячей воде колеблется больше, чем в более холодной.Явление было названо в его честь: Броуновское движение.

( Slide 6 ) Подчеркните, что тепловая энергия присутствует во всем, даже если это то, что мы считаем холодным.

( Slide 7 ) Объясните определение тепла как текущей тепловой энергии и поясните направление теплового потока — от более горячего объекта к более холодному. Передача энергии всегда происходит из более высоких состояний энергии в более низкие.

( Slides 8-13 ) Используйте предоставленные изображения чашки горячего кофе, рожка мороженого и чайника на конфорке в качестве примеров, чтобы рассказать о направлении теплового потока.Попросите учащихся нарисовать стрелки, чтобы показать направление теплового потока; ходите по комнате, чтобы проверить их понимание. Убедитесь, что учащиеся понимают, что 1) тепло — это форма энергии, которая передается за счет разницы температур; для протекания тепла необходима разница в температуре, 2) тепло всегда течет от горячего к холодному, или, точнее, тепло течет от более высокой температуры к более низкой температуре, и 3) единицей тепла являются джоули, как и кинетическая энергия. Три различных типа теплопередачи (движение тепловой энергии) — это теплопроводность, конвекция и излучение.«Мысленные эксперименты» на слайде , слайд 13, с использованием примеров горячего супа и снежков дают студентам возможность научиться использовать правильную терминологию и полные предложения, чтобы объяснить, как течет тепло. Убедитесь, что учащиеся понимают, что между объектами с одинаковой температурой не происходит теплопередачи.

( Slide 14 ) Представьте первый тип теплопередачи — теплопроводность, то есть теплопередачу внутри или между твердыми объектами. С нашими руками мы испытываем теплопередачу за счет теплопроводности каждый раз, когда мы касаемся чего-то более горячего или холодного, чем наша кожа.

На этом этапе представляет демонстрацию проведения, которую вы подготовили заранее . Перед занятием используйте капли воска для свечей, чтобы «приклеить» два или три маленьких гвоздя или канцелярских кнопки к ножовке или металлическому стержню. Расставьте гвозди на расстоянии примерно 1 дюйма друг от друга, при этом первый из них находится на расстоянии 1-2 дюйма от конца лезвия / стержня. Удерживайте другой конец лезвия / стержня прихваткой для духовки или прибейте его к бруску. Нагрейте конец стержня пламенем свечи. По мере того, как тепло передается вниз, воск, удерживающий ногти, плавится и последовательно опускает ногти один за другим.Это показывает учащимся, как тепло распространяется по стержню.

Затем проведет еще один класс демонстрации по теплопроводности . Раздайте каждому из пяти-десяти студентов-добровольцев надутый воздушный шар и попросите их держать их вместе, соприкасаясь, в линию. Начните покачивать один конец лески и понаблюдайте, как это покачивание перемещается по линии воздушных шаров.

( Слайды 15-19 ) Представьте и просмотрите два других пути передачи тепла от одного объекта к другому: конвекцию и излучение.Каждый слайд начинается с обсуждения и примеров, а затем дает определение, которое можно использовать для создания словарного запаса учащихся.

( Slide 20 ) Представьте концепцию изоляции, которая важна для теплопередачи и необходимая основа для понимания связанных действий Keep It Hot! . Помимо уютной прихватки и хлопчатобумажной чашки, другие примеры изоляции включают стены и крышу домов, многослойные окна, термос для напитков, изоляцию вокруг автомобильных двигателей, чтобы пассажиры оставались прохладными, внутри реактивного двигателя, материал снаружи помещения. челнок, пластиковый кожух на проводах, свитер или куртка, а также стенки холодильника и духовки.

( Slide 21 ) Завершите краткий обзор ключевых терминов: тепло, теплопроводность, конвекция, излучение, изоляция и то, что тепло течет от горячего (или более высокой температуры) к холодному (или более низкой температуре).

Дополнительные справочные материалы

Тепло в технике: Тепло — это поток тепловой энергии, возникающий из-за разницы температур. Когда две вещи разной температуры находятся рядом друг с другом, течет тепловая энергия. Эта текущая энергия называется теплом.Вентиляторы, слышащие жужжание компьютеров, предназначены для отвода тепла, выделяемого электроникой. Без этих вентиляторов компьютеры плавились бы или стали причиной пожара. Зимним утром надеваем пальто, чтобы не замерзнуть. Тепло и то, как оно течет внутри и между объектами — это то, что мы испытываем каждый день, и это фундаментальная инженерная проблема.

Тепловая энергия и тепло: В каждом объекте Вселенной хранится тепловая энергия. Тепловая энергия — это энергия, воплощенная в колебаниях, вращениях и перемещениях атомов и молекул.Это движение очень быстрое, значительно быстрее, чем показано в обычно показываемых анимациях, и значительно быстрее, чем массовое перемещение (например, поток молекул воды в реке). Ожидайте, что присутствие энергии в системе колеблющихся, подпрыгивающих молекул будет очень очевидным для студентов, которые уже понимают концепцию кинетической энергии; действительно, лежащий в основе физический механизм похож.

Энергия, содержащаяся в тепловом «покачивании», является функцией многих факторов, таких как масса частиц и скорость их движения.Однако для данного материала более быстрое движение молекул означает наличие большей тепловой энергии.

Тепловую энергию практически невозможно ограничить одним местом. Скорее, это можно причинно наблюдать каждый день. Оставленная на прилавке чашка чая остынет. Прикосновение к крышке горячей кастрюли обжигает руку. Объекты, находящиеся в тепловом контакте, стремятся к тепловому равновесию, то есть они обмениваются тепловой энергией до тех пор, пока оба объекта не будут иметь одинаковую температуру. Когда тепловая энергия движется вокруг, текущая тепловая энергия называется теплом.Это несколько сбивает с толку инженерная терминология «теплопередачи» (изучение того, как именно это тепло перемещается), которая в некоторой степени избыточна, поскольку слово «тепло» уже передает движение тепловой энергии. В этом документе термины «тепло», «тепловой поток» и «теплопередача» означают поток тепловой энергии.

Один из распространенных примеров теплового равновесия — чашка горячего чая. Тепловая энергия горячего чая будет течь (в виде тепла) в воздух, потому что температура чая выше, чем температура воздуха.Тепло, уходящее из чая, снижает его температуру. Тепло, поступающее в воздух, вызывает повышение температуры воздуха. Этот процесс продолжается до тех пор, пока температура чая и воздуха не станет одинаковой, то есть до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие и больше не будет стимула для перемещения тепловой энергии в виде тепла. Это обсуждается далее в презентации на примере лыжника на холме.

Механизм теплового потока можно понять, вспомнив тепловое «покачивание».«Представьте, что ставите кастрюлю комнатной температуры на горячую плиту. Первоначально температура кастрюли 25 ° C, в то время как температура элемента для приготовления пищи может быть 600 ° C. Мы знаем, что тепло течет от элемента к кастрюле, потому что температура кастрюли увеличивается. Если у нас был достаточно мощный микроскоп, и мы могли наблюдать за атомами в элементе и горшке. Атомы в горшке с более низкой температурой будут покачиваться намного медленнее, чем атомы в элементе. Так как эти два соприкасаются, в конечном итоге будет сильно колебаться атом элемента. сталкивается с более медленным покачивающимся атомом горшка.Подобно тому, как быстро движущийся биток сталкивается с восьмым шаром и передает часть своей кинетической энергии, элемент передает свою тепловую энергию горшку посредством бесчисленных таких столкновений.

Следующее — очень тонкий момент. Атомы медленно покачивающегося горшка в предыдущем примере могут столкнуться с быстро колеблющимися атомами элементов и передать некоторую кинетическую энергию ОТ КАБИНА К ЭЛЕМЕНТУ. Это совершенно противоположно установленному направлению теплопередачи, то есть от высокой температуры к низкой (или «от горячего к холодному» в сокращенной фразе, которую легче повторять).Хотя этот «противоположный» механизм может иметь место при изолированных взаимодействиях, усреднение потока тепла по миллиардам и миллиардам столкновений всегда приводит к направлению «горячее к холодному», с которым мы все знакомы. Тепловое равновесие достигается, когда эти столкновения (опять же в среднем) включают одинаковое количество энергии, поступающей в горшок и из него. В этот момент оба предмета имеют одинаковую температуру, и тепло перестает течь. В этом смысле «холод» — это не текучая субстанция. То, что происходит, когда я держу банку ледяной газировки, НЕ «течет в мою руку».»Человек, держащий банку, испытывает ощущение холода в руке, потому что тепловая энергия в руке течет в виде тепла в банку с газировкой с более низкой температурой, и через некоторое время они достигают теплового равновесия.

Типы теплопередачи: Тепловые потоки от объектов с более высокой температурой к объектам с более низкой температурой происходят в трех формах, которые инженеры называют теплопередачей: теплопроводность, конвекция и излучение.

Проводимость — это тепловой поток внутри твердых предметов или между ними.Если прикоснуться к верхнему краю горшка в ранее описанном примере, они сгорят. Хорошо известно, что тепло течет от дна кастрюли к верхнему краю, крышке и ручке. Механизм этого теплового потока такой же, как описано в примере горшка и элемента. Атомы на дне горшка покачиваются более горячими атомами элементов. Атомы горшка «передней линии» затем сталкиваются со своими соседями, а затем со следующими соседями, в конечном итоге передавая тепловую энергию по всему горшку.

Для чугунной сковороды, оставленной на плите достаточно долго, требуется прихватка для духовки. Тепло течет от элемента к сковороде, поднимается по краям и вдоль ручки. Сковорода с деревянной или пластиковой ручкой не страдает от этой проблемы, потому что эти материалы имеют гораздо более низкую теплопроводность (свойство материалов, которое описывает, насколько хорошо что-то проводит тепловую энергию), чем ручка железной кастрюли. Изоляторы, такие как шерсть, дерево и пенополистирол, имеют низкую теплопроводность и полезны для замедления потока тепла.Материалы с высокой теплопроводностью, такие как медь, алюминий и стекло, используются для более быстрого распространения тепла. Как свидетельствует выбор материалов, используемых для электрических проводников и изоляторов, большинство материалов с высокой электропроводностью также обладают высокой теплопроводностью.

Конвекция — это поток тепла в газах или жидкостях; оба они называются «жидкостями» инженерами. Фен является прекрасным примером конвекции. Так же, как и в элементе печи, металлический элемент внутри фена нагревается электричеством.Представьте, если бы внутри фенов не было вентиляторов. Молекулы воздуха рядом с атомами горячих элементов будут сталкиваться, и в них будет течь тепло. В случае твердого горшка, атомы горшка не могут сильно перемещаться, потому что горшок твердый. Атомы горшка могут покачиваться и вибрировать, но не могут разлетаться по комнате (если не нагреться до очень высокой температуры). В фене молекулы газообразного воздуха движутся гораздо свободнее. Они делают это естественным образом в процессе, называемом свободной конвекцией, который можно описать знакомым механизмом «подъема горячего воздуха».«Поднимающийся вверх горячий воздух позволяет молекулам свежего холодного воздуха контактировать с атомами горячих элементов. Принудительная конвекция — это то, что происходит в фене — вентилятор обдувает высокоскоростные молекулы воздуха над горячим элементом. В обоих случаях конвекции колеблющиеся молекулы воздуха продолжают колебаться, когда их отталкивают от элемента. В зависимости от того, насколько быстро новые молекулы воздуха проталкиваются мимо элемента, конвекция может перемещать тепло на гораздо большие расстояния и намного быстрее, чем теплопроводность. Лучшее средство от ожога пальца это положить его под проточную воду из-под крана.Тонкости принудительной и свободной конвекции выходят за рамки шестого класса. В презентации вся теплопередача в жидкостях и газах просто обозначается как конвекция с примерами более простой принудительной конвекции с приводом от вентилятора.

Радиация — это поток тепла, переносимый маленькими энергетическими пакетами, называемыми фотонами. Радиация может передавать тепло между двумя объектами даже в пустом космосе, именно так энергия Солнца попадает на Землю. Хотя радиации не нужен воздух для передвижения, она может проходить через газы, жидкости и даже некоторые твердые тела.Причина радиации довольно сложна. Когда заряженная частица ускоряется, она испускает немного излучения, называемого фотоном. Все во Вселенной излучает излучение, потому что тепловая энергия заставляет электроны ускоряться и излучать излучение (все во Вселенной имеет некоторую тепловую энергию). Количество излучения, излучаемого объектом, пропорционально его температуре в четвертой степени, поэтому излучение является доминирующей формой передачи тепла только при довольно высоких температурах. Как и раньше, механизм теплового потока через излучение можно представить на примере столкновения бильярдного шара (хотя это не столь точное объяснение физики, лежащей в основе излучения, его достаточно).Фотон от высокотемпературного объекта ударяется об атом в более низкотемпературном объекте, заставляя его покачиваться сильнее, повышая температуру более холодного объекта. Так же, как и в исходном обсуждении «горшок / элемент», существует некоторая тонкость. Поскольку все объекты (даже кометы с температурой -400 ° F) излучают некоторое количество излучения, кубик льда рядом с раскаленным докрасна куском железа передает энергию от себя к железу посредством излучения. Но на каждый фотон ледяного куба, ударяющийся о атом железа, многие тысячи фотонов передают тепло от железа ко льду.Итак, в среднем тепло перетекает с горячего на холодное.

Все три формы теплового потока возникают одновременно, хотя некоторые из них обычно доминируют, что позволяет инженерам игнорировать другие. При продувке большим вентилятором куска металла с температурой 100 ° C почти полностью возникает конвекция, но небольшая теплопроводность (скажем, в землю) и небольшое излучение (нагревание стен комнаты) все же происходит.

Что такое теплопередача? | SimScale CAE SimWiki Learning

В общем, теплопередача описывает поток тепла (тепловой энергии) из-за разницы температур и последующего распределения и изменений температуры.

Изучение явлений переноса касается обмена импульсом, энергией и массой в форме проводимости, конвекции и излучения. Эти процессы можно описать математическими формулами.

Основы этих формул находятся в законах сохранения импульса, энергии и массы в сочетании с основными законами, соотношениями, которые описывают не только сохранение, но и поток величин, участвующих в этих явлениях. Для этого используются дифференциальные уравнения, чтобы наилучшим образом описать упомянутые законы и определяющие соотношения.Решение этих уравнений — эффективный способ исследования систем и прогнозирования их поведения.

История и терминология

Без внешней помощи тепло всегда будет течь от горячих объектов к холодным, что является прямым следствием второго закона термодинамики .

Мы называем это тепловым потоком . В начале девятнадцатого века ученые считали, что все тела содержат невидимую жидкость, называемую калорической (безмассовая жидкость, которая, как считается, течет от горячих объектов к холодным).Калорийности были присвоены свойства, некоторые из которых оказались несовместимыми с природой (например, она имела вес, и ее нельзя было создать или уничтожить). Но самой важной его особенностью было то, что она могла перетекать из горячих тел в холодные. Это был очень полезный способ думать о тепле.

Томпсон и Джоуль показали, что эта теория калорий неверна. Тепло — это не вещество, как предполагалось, а движение на молекулярном уровне (так называемая кинетическая теория , ).5 \).

Поток тепла происходит постоянно от любого физического объекта к окружающим его объектам. Тепло постоянно течет от вашего тела в окружающий вас воздух. Небольшое плавучее (или конвективное) движение воздуха будет продолжаться в комнате, потому что стены никогда не могут быть идеально изотермическими, как в теории. Единственная область, свободная от теплового потока, должна быть изотермической и полностью изолированной от любой другой системы, допускающей передачу тепла. Такую систему создать практически невозможно.1 \).

Феноменология

Теплопередача — это передача тепловой энергии за счет градиента температуры.

Методы теплопередачи

Conduction

Закон Фурье : Жозеф Фурье (см. Рисунок 3) опубликовал свою книгу «Аналитическая теория Шалера» в 1822 году.

В этой книге он сформулировал полная теория теплопроводности.Он заявил эмпирический закон, а именно. закон Фурье, который гласит, что тепловой поток (\ (q \), возникающий в результате теплопроводности, прямо пропорционален величине температурного градиента. Если мы назовем константу пропорциональности \ (k \), это означает

$ $ q = -k \ frac {dT} {dx} \ tag {1} $$

Константа \ (k \) называется теплопроводностью с размерами \ (\ frac {W} {m * K} \) или \ (\ frac {J} {m * s * K} \).

Имейте в виду, что тепловой поток является векторной величиной! Уравнение (1) говорит нам, что при понижении температуры с \ (x \), \ (q \) будет положительным i.е. он будет течь в положительном \ (x \) — направлении. Если \ (T \) увеличивается с \ (x \), \ (q \) будет отрицательным; он будет течь в отрицательном \ (x \) — направлении. В любом случае \ (q \) будет течь от более высоких температур к более низким температурам, как уже упоминалось. Уравнение (1) представляет собой одномерную формулировку закона Фурье. Трехмерная эквивалентная форма:

$$ \ overrightarrow {q} = -k \ nabla T $$

, где \ (\ nabla \) обозначает градиент.

В одномерных задачах теплопроводности нет проблемы с определением направления теплового потока.1 \).

Теплопроводность газов можно понять с помощью воображения молекул. Эти молекулы перемещаются за счет теплового движения из одного положения в другое, как показано на рисунке ниже:

Внутренняя энергия молекул передается посредством удара с другими молекулами. 6 \).Теплопроводность не зависит от давления и увеличивается корнем от температуры.

Эту теорию довольно сложно понять для других объектов, кроме металлов. А для жидкостей это еще сложнее, потому что не существует простой теории. В неметаллических компонентах тепло передается через колебания решетки (Фонон). Теплопроводность , передаваемая фононами, также существует в металлах, но ее превосходит проводимость электронов.

Низкая теплопроводность изоляционных материалов, таких как полистирол или стекловата, основана на принципе низкой теплопроводности воздуха (или любого другого газа).В следующей таблице перечислены некоторые из часто используемых элементов / материалов и их теплопроводность:

Аналогичные определения

Теплопередача: Плотность теплового потока \ (\ propto \) grad T (Теплопроводность)

Диффузия: Парциальная плотность тока \ (\ propto \) grad x (Коэффициент диффузии)

Электропровод: Плотность тока \ (\ propto \) grad \ (U_ {el} \) (Электропроводность)

Радиация

Радиация описывает явление передачи энергии от одно тело к другому путем распространения через среду.Все тела постоянно излучают энергию электромагнитным излучением. Интенсивность такого потока энергии зависит не только от температуры тела, но и от характеристик поверхности. 1 \).7 \).

Электромагнитное излучение можно рассматривать как поток фотонов, каждый из которых движется по волнообразной схеме, движется со скоростью света и несет энергию. Различные электромагнитные излучения классифицируются по энергии фотонов в них. Важно иметь в виду, что если мы говорим об энергии фотона, поведение может быть либо волной, либо частицей, называемой световым дуализмом « волна-частица ».

Каждый квант лучистой энергии имеет длину волны \ (\ lambda \) и частоту \ (\ nu \), связанную с ним.{-34} Js) \).

В таблице ниже показаны различные формы в диапазоне длин волн. Тепловое излучение от 0,1 до 1000 \ (\ мкм м \).