22.10.16 15:50:35
Vrste prenosa toplote
Fizika 8 razred
Avtorske pravice © 2007 Microsoft Corporation. Vse pravice pridržane. Imena Microsoft, Windows, Windows Vista in drugi so ali so lahko registrirane blagovne znamke in / ali blagovne znamke v Združenih državah in / ali drugih državah.
Podatki v tem dokumentu so samo za predstavitvene namene in ne predstavljajo stališč korporacije Microsoft v času te predstavitve. Zaradi spreminjajočih se tržnih razmer Microsoft ne jamči za točnost podatkov, ki so bili posredovani po pisanju te predstavitve, in za to ne prevzema nobene odgovornosti. MICROSOFT NE IZRAŽAVA, IMPLICIRA IN STATUTORNE JAMSTVE V ZVEZI S PODATKI V TEJ PREDSTAVITVI.
TOPLOTNA PREVODNOST
prenos energije iz bolj segretih delov telesa na manj ogrevane zaradi toplotnega gibanja in interakcije mikrodelcev (atomi, molekule, ioni itd.), kar vodi do izenačitve telesne temperature.
Različni materiali imajo različno toplotno prevodnost
Bakreno jeklo
Toplotna prevodnost v gospodinjstvu
Dobra toplotna prevodnost
Slaba toplotna prevodnost
KONVEKCIJA
gre za prenos energije s curki tekočine ali plina. S konvekcijo se snov prenese.
KONVEKCIJA JE LAHKO:
NARAVNO
UMETNI
(PRISILNO)
Konvekcija doma
Ogrevanje doma
Hladilno ohišje
S toplotno prevodnostjo in konvekcijo je eden od pogojev za prenos energije prisotnost snovi. Kako pa se toplota Sonca prenaša na nas na Zemljo, kajti vesolje je vakuum, t.j. ni snovi ali je v njej zelo redko stanje?
Zato obstaja še en način prenosa energije
SEVANJE
Sevanje je proces oddajanja in širjenja energije v obliki valov in delcev.
Vsa telesa okoli nas do neke mere oddajajo toploto.
sončna svetloba
Naprava za nočno opazovanje zajame najšibkejše toplotno sevanje in ga pretvori v sliko
Svetle (zrcalne) površine - odsevajo toplotno sevanje
Tako lahko zmanjšate izgubo toplote ali toploto usmerite na pravo mesto.
Temne površine absorbirajo toplotno sevanje
Sončni kolektor je naprava za zbiranje toplotne energije iz Sonca (sončna elektrarna), ki jo prenaša vidna svetloba in bližnje infrardeče sevanje. Za razliko od sončnih kolektorjev, ki neposredno proizvajajo električno energijo, sončni kolektor segreje material za prenos toplote.
- Zakaj lepo oblikovani radiatorji za ogrevanje niso nameščeni v prostoru blizu stropa?
- Zakaj v vročem sončnem poletnem dnevu nosimo lahka in lahka oblačila, pokrivamo glavo s svetlim klobukom, panama klobukom itd.?
- Zakaj so škarje hladnejše na otip kot svinčnik?
Toplotna prevodnost Toplo vodo smo vlili v aluminijaste in steklene posode enake prostornine. Kateri lonec se bo hitreje segrel na temperaturo vode, ki se vanj vlije? Aluminij hitreje prevaja toploto kot steklo, zato se aluminijasta posoda hitreje segreje na temperaturo vode, ki se vanj vlije
KONVEKCIJA V industrijskih hladilnikih zrak hladijo cevi, po katerih teče ohlajena tekočina. Kje naj bodo te cevi: na vrhu ali na dnu prostora? Za hlajenje prostora je treba cevi, po katerih teče ohlajena tekočina, postaviti na vrh. Vroč zrak, ki je v stiku s hladnimi cevmi, se ohladi in pod vplivom Arhimedove sile pade navzdol.
Vrsta prenosa toplote Značilnosti prenosa toplote Vzorec Toplotna prevodnost Zahteva določen čas Snov se ne premika Prenos atomsko-molekularne energije Konvekcija Material prenašajo curki Opaženo v tekočini in plinu Naravno, prisilno Toplo navzgor, hladno navzdol Sevanje Oddaja vsa ogrevana telesa Izvedeno v polnem vakuumu Oddano, odbito, absorbirano
Prenos toplote je spontani nepovratni proces prenosa energije iz bolj ogretih teles ali delov telesa na manj ogrevana. Prenos toplote je način spreminjanja notranje energije telesa ali sistema teles. Prenos toplote določa in spremlja procese v naravi, tehnologiji in vsakdanjem življenju. Obstajajo tri vrste prenosa toplote: toplotna prevodnost, konvekcija in sevanje.
Nazaj naprej
Pozor! Predogledi diapozitivov so zgolj informativne narave in ne predstavljajo vseh možnosti predstavitve. Če vas to delo zanima, prenesite celotno različico.
Cilji pouka:
- Učence seznaniti z vrstami prenosa toplote.
- Oblikovati sposobnost razlage toplotne prevodnosti teles z vidika zgradbe snovi; biti sposoben analizirati video informacije; pojasni opazovane pojave.
Vrsta lekcije: kombinirana lekcija.
Demonstracije:
1. Prenos toplote vzdolž kovinske palice.
2. Video prikaz poskusa, v katerem primerjamo toplotno prevodnost srebra, bakra in železa.
3. Rotacija gramofona za papir nad vklopljeno svetilko ali ploščico.
4. Video prikaz pojavljanja konvekcijskih tokov pri segrevanju vode s kalijevim permanganatom.
5. Video demonstracija sevanja teles s temnimi in svetlimi površinami.
V času pouka
I. Organizacijski trenutek
II. Sporočilo teme in ciljev lekcije
V prejšnji lekciji ste se naučili, da se notranja energija lahko spremeni z delom ali prenosom toplote. Danes bomo v lekciji pogledali, kako se notranja energija spreminja s prenosom toplote.
Poskusite razložiti pomen besede "prenos toplote" (beseda "prenos toplote" pomeni prenos toplotne energije). Obstajajo trije načini prenosa toplote, vendar jih ne bom poimenoval, imenovali jih boste sami, ko boste reševali uganke.
Odgovori: toplotna prevodnost, konvekcija, sevanje.
Seznanimo se z vsako vrsto prenosa toplote posebej in naj bo moto naše lekcije besede M. Faradayja: "Opazuj, študiraj, delaj."
III. Učenje novega gradiva
1. Toplotna prevodnost
Odgovori na vprašanja:(diapozitiv 3)
1. Kaj se zgodi, če v vroči čaj damo hladno žlico? (Čez nekaj časa se bo segrelo).
2. Zakaj se je hladna žlica segrela? (Čaj je dal nekaj svoje toplote žlici, nekaj pa okoliškemu zraku.)
Izhod: Iz primera je razvidno, da se toplota lahko prenese iz toplejšega telesa v manj ogrevano telo (iz vroče vode v hladno žlico). Toda energija se je prenašala vzdolž same žlice - od njenega segretega konca do hladnega.
3. Kaj povzroča prenos toplote z ogrevanega konca žlice na hladen konec? (Kot posledica gibanja in interakcije delcev)
Segrevanje žlice v vročem čaju je primer toplotne prevodnosti.
Toplotna prevodnost- prenos energije iz bolj segretih delov telesa na manj ogrevane zaradi toplotnega gibanja in interakcije delcev.
Izvedimo poskus:
Konec bakrene žice pritrdite na nogo stojala. Čepi so pritrjeni na žico z voskom. Ogrevali bomo prosti konec žice sveč ali na plamenu alkoholne svetilke.
Vprašanja:(diapozitiv 4)
1. Kaj vidimo? (Nageljni postopoma začnejo odpadati eden za drugim, sprva tisti, ki so bližje plamenu).
2. Kako poteka prenos toplote? (Od vročega konca žice do hladnega konca).
3. Kako dolgo bo trajal prenos toplote vzdolž žice? (Dokler se celotna žica ne segreje, torej dokler se temperatura v celotni žici ne izenači)
4. Kaj lahko rečete o hitrosti gibanja molekul na območju, ki se nahaja bližje plamenu? (Molekularna hitrost se poveča)
5. Zakaj se naslednji del žice segreva? (Zaradi interakcije molekul se poveča tudi hitrost gibanja molekul v naslednjem odseku in temperatura tega odseka se poveča)
6. Ali razdalja med molekulami vpliva na hitrost prenosa toplote? (Manjša je razdalja med molekulami, hitrejši je prenos toplote)
7. Ne pozabite na razporeditev molekul v trdnih snoveh, tekočinah in plinih. V katerih telesih bo proces prenosa energije potekal hitreje? (Hitreje v kovinah, nato v tekočinah in plinih).
Oglejte si predstavitev poskusa in se pripravite odgovoriti na moja vprašanja.
Vprašanja:(diapozitiv 5)
1. Na kateri plošči se toplota širi hitreje in na kateri počasneje?
2. Naredite zaključek o toplotni prevodnosti teh kovin. (Boljša toplotna prevodnost za srebro in baker, nekoliko slabša za železo)
Upoštevajte, da prenos toplote v tem primeru ne prenese telesa.
Volna, lasje, ptičje perje, papir, pluta in druga porozna telesa imajo slabo toplotno prevodnost. To je posledica dejstva, da je med vlakni teh snovi zrak. Najnižjo toplotno prevodnost ima vakuum (prostor brez zraka).
Zapišimo glavno značilnosti toplotne prevodnosti:(diapozitiv 7)
- v trdnih snoveh, tekočinah in plinih;
- sama snov se ne prenaša;
- vodi do izenačitve telesne temperature;
- različna telesa - različna toplotna prevodnost
Primeri toplotne prevodnosti: (diapozitiv 8)
1. Sneg je porozna, ohlapna snov, vsebuje zrak. Zato ima sneg slabo toplotno prevodnost in dobro ščiti zemljo, ozimnice, sadno drevje pred zmrzovanjem.
2. Držala za kuhinjo so izdelana iz materiala, ki ima slabo toplotno prevodnost. Ročaji kotličkov in loncev so izdelani iz materialov s slabo toplotno prevodnostjo. Vse to ščiti roke pred opeklinami pri dotiku vročih predmetov.
3. Snovi z dobro toplotno prevodnostjo (kovine) se uporabljajo za hitro segrevanje teles ali delov.
2. Konvekcija
Uganite uganke:
1) Poglejte pod okno -
Tam je raztegnjena harmonika,
Toda harmonika ne igra -
Naše stanovanje ogreva ... (baterija)2) Naša debela Fedora
ne poje kmalu.
Ko pa ste siti,
Iz Fedore - toplina ... (pečica)
Baterije, peči, radiatorje za ogrevanje ljudje uporabljajo za ogrevanje bivalnih prostorov ali bolje rečeno za ogrevanje zraka v njih. To je posledica konvekcije, naslednje vrste prenosa toplote.
Konvekcija Je prenos energije s curki tekočine ali plina. (Diapozitiv 9)
Poskusimo razložiti, kako nastane konvekcija v bivalnih prostorih.
Zrak, ki je v stiku z baterijo, se iz nje segreje, medtem ko se širi, njegova gostota postane manjša kot pri hladnem zraku. Topel zrak, kot lažji, se pod vplivom Arhimedove sile dvigne navzgor, močan hladen zrak pa se spusti navzdol.
Potem spet: hladnejši zrak doseže baterijo, segreje, razširi, postane lažji in se dvigne pod vplivom Arhimedove sile itd.
Zahvaljujoč temu gibanju se zrak v prostoru segreje.
Papirni gramofon, nameščen nad vklopljeno svetilko, se začne vrteti. (Diapozitiv 10)
Poskusite razložiti, kako se to zgodi? (Hladen zrak, ko se segreje, se v bližini svetilke segreje in se dvigne navzgor, medtem ko se gramofon vrti).
Tekočina se segreva na enak način. Oglejte si poskus opazovanja konvekcijskih tokov pri segrevanju vode (z uporabo kalijevega permanganata). (Diapozitiv 11)
Upoštevajte, da se za razliko od toplotne prevodnosti konvekcija pojavi pri prenosu snovi, konvekcija pa ne v trdnih snoveh.
Obstajata dve vrsti konvekcije: naravno in prisilno.
Grelna tekočina v ponvi ali zrak v sobi so primeri naravne konvekcije. Za nastanek je treba snovi segrevati od spodaj ali ohladiti od zgoraj. Zakaj je tako? Če segrevamo od zgoraj, kam se bodo segrele segrete plasti vode in kam hladne? (Odgovor: nikjer, saj so segrete plasti že na vrhu, hladne pa bodo ostale na dnu)
Prisilna konvekcija se pojavi, ko tekočino mešamo z žlico, črpalko ali ventilatorjem.
Lastnosti konvekcije:(diapozitiv 12)
- pojavlja se v tekočinah in plinih, v trdnih snoveh in vakuumu je nemogoče;
- sama snov se prenese;
- snovi morate segreti od spodaj.
Primeri konvekcije:(diapozitiv 13)
1) hladni in topli morski in oceanski tokovi,
2) v ozračju navpična gibanja zraka vodijo do nastanka oblakov;
3) hlajenje ali segrevanje tekočin in plinov v različnih tehničnih napravah, na primer v hladilnikih itd., Je zagotovljeno vodno hlajenje motorjev
notranje izgorevanje.
3. Sevanje
(Diapozitiv 14)
To vsi vedo Sonce je glavni vir toplote na Zemlji. Zemlja se nahaja na razdalji 150 milijonov km od nje. Kako se toplota prenaša s Sonca na Zemljo?
Med Zemljo in Soncem zunaj našega ozračja je ves prostor vakuum. In vemo, da toplotna prevodnost in konvekcija ne moreta nastati v vakuumu.
Kako poteka prenos toplote? Tu se izvaja druga vrsta prenosa toplote - sevanje.
Sevanje - to je izmenjava toplote, pri kateri se energija prenaša z elektromagnetnimi žarki.
Od toplotne prevodnosti in konvekcije se razlikuje po tem, da se toplota v tem primeru lahko prenaša skozi vakuum.
Oglejte si videoposnetek o sevanju (diapozitiv 15).
Vsa telesa oddajajo energijo: človeško telo, pečica, električna svetilka.
Višja kot je telesna temperatura, močnejše je njeno toplotno sevanje.
Tela ne oddajajo le energije, ampak jo tudi absorbirajo.
(diapozitiv 16) Poleg tega temne površine bolje absorbirajo in oddajajo energijo kot telesa s svetlo površino.
Značilnosti sevanja(diapozitiv 17):
- se pojavi v kateri koli snovi;
- višja kot je telesna temperatura, močnejše je sevanje;
- se pojavi v vakuumu;
- temna telesa bolje absorbirajo sevanje kot svetlobna telesa in bolje oddajajo.
Primeri uporabe sevanja telesa(diapozitiv 18):
površine raket, zračnih ladij, balonov, satelitov, letal so pobarvane s srebrno barvo, tako da jih Sonce ne ogreva. Če je, nasprotno, potrebno uporabiti sončno energijo, so deli naprav pobarvani v temni barvi.
Ljudje pozimi nosijo temna oblačila (črna, modra, cimet), toplejša so, poleti pa lahka (bež, bela). Umazan sneg se v sončnem vremenu topi hitreje kot čisti sneg, ker telesa s temno površino bolje absorbirajo sončno sevanje in se hitreje segrejejo.
IV. Utrjevanje pridobljenega znanja s primeri nalog
Igra "Poskusi, pojasni", (diapozitivi 19-25).
Pred vami je polje s šestimi opravili, lahko izberete katero koli. Ko opravite vse naloge, boste odkrili modri rek in tistega, ki ga zelo pogosto izgovori s televizijskih zaslonov.
1. Katera hiša je pozimi toplejša, če je debelina stene enaka? V leseni hiši je topleje, saj les vsebuje 70% zraka, opeka pa 20%. Zrak je slab prevodnik toplote. V zadnjem času se v gradbeništvu uporabljajo "porozne" opeke za zmanjšanje toplotne prevodnosti.
2. Kako se energija prenaša iz vira toplote na fanta? Dečku, ki sedi pri štedilniku, se energija prenaša predvsem s toplotno prevodnostjo.
3. Kako se energija prenaša iz vira toplote na fanta?
Za dečka, ki leži na pesku, se energija sonca prenaša s sevanjem, iz peska pa s toplotno prevodnostjo.
4. Kateri od teh vagonov se uporablja za prevoz pokvarljivega blaga? Zakaj? Kvarljivo blago se prevaža v belo pobarvanih vagonih, saj se takšen vagon manj segreva zaradi sončnih žarkov.
5. Zakaj vodne ptice in druge živali pozimi ne zmrznejo?
Krzno, volna, puh imajo slabo toplotno prevodnost (prisotnost zraka med vlakni), kar omogoča telesu živali, da shrani energijo, ki jo proizvaja telo, in se zaščiti pred hlajenjem.
6. Zakaj se okenski okvirji podvojijo?
Med okvirji je zrak, ki ima slabo toplotno prevodnost in ščiti pred toplotnimi izgubami.
"Svet je bolj zanimiv, kot se nam zdi", Alexander Pushnoy, program Galileo.
V. Povzetek lekcije
- Katere vrste prenosa toplote smo srečali?
- Določite, katera vrsta prenosa toplote ima pomembno vlogo v naslednjih situacijah:
a) ogrevanje vode v kotličku (konvekcija);
b) oseba se ogreje ob ognju (sevanje);
c) segrevanje površine mize iz vklopljene namizne svetilke (sevanje);
d) segrevanje kovinskega valja, namočenega v vrelo vodo (toplotna prevodnost).
Rešite križanko(diapozitiv 26):
1. Količina, od katere je odvisna intenzivnost sevanja.
2. Vrsta prenosa toplote, ki jo je mogoče izvesti v vakuumu.
3. Proces spreminjanja notranje energije brez dela na telesu ali telesu samem.
4. Glavni vir energije na Zemlji.
5. Mešanica plinov. Slaba toplotna prevodnost.
6. Proces pretvorbe ene vrste energije v drugo.
7. Kovina z najboljšo toplotno prevodnostjo.
8. Redki plin.
9. Količina z ohranitveno lastnino.
10. Vrsta prenosa toplote, ki jo spremlja prenos snovi.
Ko ste rešili križanko, ste dobili drugo besedo, ki je sinonim za besedo "prenos toplote" - to je beseda ... ("prenos toplote"). "Prenos toplote" in "prenos toplote" sta pomen iste besede. Uporabite jih tako, da enega zamenjate z drugim.
Vi. Domača naloga
§ 4, 5, 6, Pr. 1 (3), Pr. 2 (1), Pr. 3 (1) - pisno.
Vii. Odsev
Na koncu pouka vabimo učence, da se pogovorijo o lekciji: kaj jim je bilo všeč, kaj bi radi spremenili, ocenili svojo udeležbo pri pouku.
Zdaj bo zazvonil zvonec
Lekcija se je končala.
Adijo prijatelji,
Čas je za počitek.
Zadeva: Fizika in astronomija
Razred: 8 rus
Tema: Toplotna prevodnost, konvekcija, sevanje.
Vrsta lekcije: Kombinirano
Namen lekcije:
Izobraževalni: predstaviti koncept prenosa toplote z vrstami prenosa toplote, razložiti, da prenos toplote pri kateri koli vrsti prenosa toplote gre vedno v eno smer; da je glede na notranjo strukturo toplotna prevodnost različnih snovi (trdnih, tekočih in plinastih) različna, da je črna površina najboljši oddajnik in najboljši absorber energije.
Razvojni: razvijati kognitivno zanimanje za predmet.
Izobraževalno: vzgajati občutek odgovornosti, sposobnost kompetentnega in jasnega izražanja svojih misli, biti sposoben zadržati sebe in delati v timu
Interdisciplinarna komunikacija: kemija, matematika
Vizualni pripomočki: 21-30 številk, tabela toplotne prevodnosti
Tehnični pripomočki za usposabljanje: __________________________________________________
_______________________________________________________________________
Struktura lekcije
1. Oorganizacija pouka(2 minuti.)
Lep pozdrav študentom
Preverjanje obiskanosti učencev in pripravljenosti na pouk.
2. Anketa o domačih nalogah (15 min) Tema: Notranja energija. Načini spreminjanja notranje energije.
3. Pojasnilo novega gradiva. (15 minut)
Metoda spreminjanja notranje energije, pri kateri delci bolj ogretega telesa z večjo kinetično energijo ob stiku z manj ogretim telesom prenašajo energijo neposredno na delce manj ogretega telesa, se imenujeprenos toplote Obstajajo trije načini prenosa toplote: toplotna prevodnost, konvekcija in sevanje.
Te vrste prenosa toplote imajo svoje značilnosti, vendar pa prenos toplote pri vsaki od njih vedno poteka v eno smer: od toplejšega telesa do manj ogretega telesa . V tem primeru se notranja energija toplejšega telesa zmanjša, energija hladnejšega pa poveča.
Pojav prenosa energije iz bolj segretega dela telesa v manj ogret ali iz bolj ogretega telesa v manj ogrevano skozi neposreden stik ali vmesna telesa se imenujetoplotna prevodnost.
V trdni snovi so delci nenehno v nihalnem gibanju, vendar ne spreminjajo svojega ravnotežnega stanja. Ko se telesna temperatura dvigne, ko se segreje, molekule začnejo intenzivneje vibrirati, saj se njihova kinetična energija poveča. Nekaj te povečane energije se postopoma prenaša z enega delca na drugega, tj. z enega dela telesa na sosednje dele telesa itd. Vendar vse trdne snovi ne prenašajo energije enako. Med njimi so tako imenovani izolatorji, pri katerih mehanizem toplotne prevodnosti poteka precej počasi. Ti vključujejo azbest, karton, papir, klobučevino, nranit, les, steklo in številne druge trdne snovi. Medb, srebro imajo visoko toplotno prevodnost. So dobri toplotni prevodniki.
Toplotna prevodnost tekočin je nizka. Ko se tekočina segreje, se notranja energija med trki molekul in deloma zaradi difuzije prenese iz bolj ogretega območja v manj ogrevano: hitrejše molekule prodrejo v manj ogrevano območje.
V plinih, zlasti v redkih, so molekule na dovolj veliki razdalji drug od drugega, zato je njihova toplotna prevodnost še nižja od prevodnosti tekočin.
Popoln izolator je vakuum , ker v njem ni delcev za prenos notranje energije.
Odvisno od notranjega stanja je toplotna prevodnost različnih snovi (trdnih, tekočih in plinastih) različna.
Toplotna prevodnost je odvisna od narave prenosa energije v snovi in ni povezana s premikanjem same snovi v telesu.
Znano je, da je toplotna prevodnost vode nizka, in ko se zgornja plast vode segreje, spodnja plast ostane hladna. Zrak prevaja toploto še slabše kot voda.
Konvekcija - gre za proces prenosa toplote, pri katerem energijo prenašajo curki tekočine ali plina.Konvekcija v latinščini pomeni"mešanje". Konvekcija v trdnih snoveh ni in ne poteka v vakuumu.
Covection, ki se pogosto uporablja v vsakdanjem življenju in tehnologiji, je naravno ali brezplačno .
Ko se za enakomerno mešanje tekočin ali plinov meša s črpalko ali mešalnikom, se imenuje konvekcija prisilno.
Hladilnik je naprava, ki je ravna valjasta kovinska posoda, katere stran je črna, druga pa sijoča. V njej je zrak, ki se ob segrevanju lahko razširi in gre skozi luknjo.
V primeru, ko se toplota prenaša iz segretega telesa na sprejemnik toplote z uporabo očesu nevidnih toplotnih žarkov, se imenuje vrsta prenosa toplotesevanje ali prenos sevalne toplote
Absorpcija se imenuje proces pretvorbe energije sevanja v notranjo energijo telesa
Sevanje (ali sevalna izmenjava toplote) je proces prenosa energije iz enega telesa v drugo z uporabo elektromagnetnih valov.
Višja kot je telesna temperatura, večja je intenzivnost sevanja. Za prenos energije s sevanjem ni potreben medij: toplotni žarki se lahko širijo tudi skozi vakuum.
Črna površina-Najboljši oddajnik in najboljši absorber, sledijo hrapave, bele in polirane površine.
Dobri absorberji energije so dobri oddajniki, slabi absorberji pa slabi oddajniki energije.
4. Sidranje:(10 minut) vprašanja za samotestiranje, naloge in vaje
naloge: 1) Primerjava toplotne prevodnosti kovine in stekla, vode in zraka, 2) Opazovanje konvekcije v dnevni sobi.
6. Preverjanje znanja učencev. (1 min)
Glavna literatura: Fizika in astronomija 8. razred
Nadaljnje branje: 1. in 2. del ND Bytko "Fizika"