Фізика. 8 клас. Види теплопередачі

Тип: Урок.
Наука: Фізика.
Формат: docx.
К-сть сторінок: 4.
Короткий опис:

Мета уроку: ознайомити з видами теплопередачі; виховувати вміння взаємодії під час вивчення навчального матеріалу.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
Демонстрації: 1. Нагрівання залізного цвяха і скляної палички.
2. Нагрівання колби з водою.
Методи: бесіда, демонстрації, вправи.
Література: 1. Фізика. 8 клас: Підручник / Ф. Я. Божинова, І. Ю. Нена-шев, М. М. Кірюхін. – Х.: Видавництво «Ранок», 2008. – 256 с.: іл.
2. Усі уроки. 8 клас. – Х.: Вид. група «Основа», 2008. – 352 с.
3. Савченко В.Ф. Уроки фізики у 7-8 класах: Метод. посібник для вчителів/ В.Ф.Савченко, Є.В.Коршак, О.І.Ляшенко. Фізичні бувальщини: На допомогу вчителю фізики /В.Ф.Савченко. – К.; Ірпінь: ВТФ „Перун”, 2002. – 320 с.

Хід уроку

I. Актуалізація опорних знань

1. Що таке температура?

2. Що таке «внутрішня енергія» тіл?

3. Які є способи зміни «внутрішньої енергії»?

4. Що таке теплообмін?

II. Вивчення нового матеріалу

Ми встановили, що теплота передається від більш нагрітих до менш нагрітих тіл, але не з’ясували, як це відбувається. Чи однаково це протікає у твердих тілах, рідинах і газах? Яка природа передавання теплоти? Щоб відповісти на ці запитання, проведемо досліди.

Демонстрація 1. Візьмемо залізний цвях і скляну паличку і почнемо нагрівати їхні кінці у полум’ї газового пальника (мал. 139). Через деякий час ми відчуємо тепло. До пальців воно швидше дійде у залізному цвясі, і згодом ми не зможемо його тримати в руках, оскільки температура того кінця, за який ми тримали, значно підвищиться. Скляну ж паличку ми ще довго зможемо тримати, хоча з часом і її температура також підвищиться до такого значення, коли, пектиме пальці.

Розглянемо механізм передавання теплоти в даному випадку. Як відомо, підвищення температури свідчить про збільшення середньої кінетичної енергії мікрочастинок тіла, з яких воно складається. У полум’ї молекули повітря мають значно вищу енергію, ніж молекули не нагрітих скляної палички і залізного цвяха. Внаслідок зіткнення вони передають їм частину своєї енергії, завдяки чому температура кінців палички і цвяха поступово підвищується. Мікрочастинки нагрітих кінців палички і цвяха, які мають вищу кінетичну енергію, частково віддають її сусіднім атомам і молекулам, а ті далі. Таке передавання енергії внаслідок взаємодії частинок здійснюється ніби ланцюжком, шар за шаром, і з часом температура всіх частин тіла вирівнюється. Оскільки атоми і молекули тіл не переміщуються від одного кінця до іншого, перенесення речовини при цьому не відбувається. Такий вид теплопередачі від більш нагрітих частин тіла до менш нагрітих, який спричиняє вирівнювання температур без перенесення речовини, називається теплопровідністю.

На досліді ми переконалися, що теплопровідність речовин неоднакова. Вона більша у металів, серед яких найкращими провідниками теплоти є мідь і срібло. Значно гірше проводять теплоту деревина, цегла, тканини, папір тощо. Існують речовини, які погано проводять теплоту: азбест, полістирол, вата тощо, їх використовують для теплоізоляції, наприклад для утеплення приміщень. Найгіршими провідниками теплоти є гази, особливо розріджені. Цю їхню властивість використовують, зокрема, у термосах, для збереження температури сталою тривалий час.

Крім теплопровідності, існує інший вид теплопередачі, який супрово-джується перенесенням речовини. Він називається конвекцією і притаман-ний рідинам і газам.

Демонстрація 2. Для спостереження конвекції в рідині наллємо в колбу воду і почнемо її нагрівати. Щоб краще бачити переміщення потоків рідини, вкинемо у воду дві-три зернини перманганату калію (у побуті – марганцівки). Ми помітимо, що нижні шари води піднімаються вгору, а верхні опускаються вниз. Це пояснюється тим, що нижні нагріті шари води, густина яких менша, витісняються вгору важчими холодними шарами, густина яких більша. Оскільки має місце різниця густин, виникає виштовхувальна сила, яка спричиняє змішування холодних і теплих шарів води. Перенесення речовини конвекційними потоками відбувається доти, доки існує різниця температур.

Конвекція зумовлює багато природних явищ і процесів. Наприклад, завдяки їй здійснюється обігрівання кімнати від системи опалення: потоки теплого повітря від обігрівача (радіатора) піднімаються вгору, а холодне повітря заміщує його, нагрівається від радіатора і знову витісняється холодним повітрям. Така циркуляція холодного і теплого повітря вирівнює температуру в різних куточках кімнати і забезпечує її обігрівання.

Крім теплопровідності й конвекції, завдяки яким відбувається теплопередача в речовині (з перенесенням її або без нього), існує особливий вид теплообміну, зумовлений випромінюванням, подібним до світлового. Його інколи називають променевим теплообміном. Тіла не лише випромінюють теплову енергію, а й поглинають її. Так, Земля підтримує життєздатну температуру завдяки сонячному випромінюванню, яке вона поглинає.

Теплове випромінювання зумовлене перетворенням частини внутрішньої енергії тіл в енергію випромінювання; і навпаки, енергія поглинутого теплового випромінювання перетворюється у внутрішню енергію. Енергія випромінювання залежить від багатьох факторів, зокрема від температури тіла: чим вона вища, тим більша енергія випромінювання тіла. Справді, якщо долоні рук по черзі підносити до холодного і нагрітого предметів, наприклад чайника, то ми відчуємо теплоту лише від гарячого чайника. Проте це не означає, що тіла з низькою температурою не випромінюють теплову енергію: слід враховувати, що кількість теплоти, яку вони віддають, менша, ніж у тих тіл, температура яких вища.

Лід також випромінює. Чому ж нам здається, що від нього «дме холодом». Це відчуття виникає тому, що рука отримує менше теплової енергії, ніж сама випромінює. Порушується баланс між отриманою кількістю те-плоти і тією, яку рука віддає. Тому ми відчуваємо холод від льоду.

Теплове випромінювання, крім температури тіла, залежить також від кольору його поверхні та її стану: шорсткі й чорні поверхні випромінюють і поглинають тепло ту краще, ніж гладенькі й блискучі. Тому, наприклад, рефрижератори (автомобільні або залізничні холодильні камери) фарбують у сріблястий або білий колір.

Завантажити

 Завантажити