Способы теплопередачи (теплообмена)
Турист остановился отдохнуть. Живительное тепло костра согревает и похлёбку в котелке, и самого туриста. Физик по этому поводу скажет: внутренняя энергия пламени переходит во внутреннюю энергию окружающих тел: воздуха, котелка, туриста. То есть между телами происходит теплообмен – переход некоторого количества теплоты от одного тела к другому.
 |
На рисунке показаны три способа теплообмена: теплопроводность, излучение и конвекция. Путём теплопроводности через дно и стенки котелка внутренняя энергия пламени переходит во внутреннюю энергию туристской похлёбки. Путём излучения – во внутреннюю энергию ладоней туриста и других тел. А путём конвекции – во внутреннюю энергию воздуха над костром.
Теплообмен теплопроводностью. Многочисленные опыты показывают: теплопроводность различных веществ различна: при одинаковых условиях они передают теплоту с разной скоростью.
 |
Проделаем опыт (см. рисунок). Две проволоки, например медную и стальную одинаковой длины и толщины, укрепим так, чтобы их концы попали в пламя свечи. Мы увидим, что маленькие гвоздики, приклеенные воском, с медной проволоки начнут падать раньше. Значит, теплота по медной проволоке распространяется быстрее, чем по стальной.
Тела и вещества, способные передавать теплоту с большой скоростью, называются теплопроводниками. К ним в первую очередь относятся все металлы. Большинство газов передают теплоту очень медленно. Теплопроводность жидкостей (кроме жидких металлов) занимает промежуточное положение между теплопроводностью твёрдых тел и газов. Тела и вещества, передающие теплоту с малой скоростью, называются теплоизоляторами. К ним, например, относятся пенопласт, поролон, древесина, мех, вата и др.
 |
Теплообмен конвекцией. На рисунке вы видите тень руки с зажжённой спичкой при освещении её фонариком. Волнистые тени над пламенем создают струйки поднимающегося тёплого воздуха. Это – пример конвекции. Так называют явление возникновения струй или потоков в нагреваемых или охлаждаемых жидкостях и газах (где действует сила Архимеда). Кроме того, с точки зрения термодинамики конвекция – это способ теплообмена, при котором внутренняя энергия переносится потоками неравномерно нагретых веществ.
Теплоообмен конвекцией часто встречается вокруг нас. Например, отопительные батареи располагают вблизи пола, но из-за конвекции тепло распространяется по всей высоте комнаты. Конвективные потоки также возникают в атмосфере, способствуя возникновению ветров и облаков, а также внутри кастрюль, которые нагреваются на кухонной плите, и так далее.
 |
Теплообмен излучением. Известно, что тела, которые нагреты сильнее, чем окружающая среда, способны излучать энергию. Обратимся к опыту (см. рисунок). Нагреем в пламени гвоздь и приблизим его к ладони, не касаясь её, – ладонь почувствует тепло. Освободим вторую руку и приложим ладони друг к другу. Мы почувствуем, что ладонь, находившаяся вблизи раскалённого гвоздя, теплее, чем вторая. То есть происходит переход теплоты от гвоздя к ладони через слой воздуха.
Однако при теплообмене излучением энергия может переноситься без участия вещества. Так, например, энергия Солнца достигает нашей планеты, преодолевая огромные расстояния через космический вакуум, в котором вещество отсутствует.
Обобщим изученное в этом параграфе. При теплообмене конвекцией энергия переносится струями или потоками неравномерно нагретого вещества. При теплообмене теплопроводностью энергия переносится через слой вещества, но само вещество при этом не движется. При теплообмене излучением энергия переносится без участия вещества.
Источник
Урок + презентация для 8 класса по теме «Тепло, переданное через века»
Выберите документ из архива для просмотра:
Выбранный для просмотра документ тепло,переданное через века.pptx
Описание презентации по отдельным слайдам:
Описание слайда:
Тема:
Тепло, переданное через века.
Описание слайда:
Описание слайда:
Оренбургский платок.
Вопрос:
Знаменитый оренбургский платок значительно теплее, чем плотный шерстяной. Почему?
Описание слайда:
Байка о тетереве.
Вопрос:
Что спасло тетерева от холода во время ночевки в снегу?
Описание слайда:
Вопрос: Что можно сказать о теплопроводности картофеля и земли на основании этого опыта?
Описание слайда:
Основной источник тепла на Земле –
Но часто человек любит смотреть на пламя
— это живой огонь, который обычно завораживает и привлекает внимание. Для того, чтобы зажечь костёр нам необходимы
.При трении головки спички о коробок она воспламеняется за счет совершения
Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется . Существует три способа передачи тепла –
, , .
костра
спички
Солнце.
работы.
теплопередачей
теплопроводность
конвекция
излучение
Описание слайда:
Нагревание котелка на костре – пример
.Все хорошо проводят тепло.Наибольшей теплопроводностью обладают и .
передаётся тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в котелке, сначала прогреваются воды, они становятся легче и устремляются , уступая место воде. Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить то, что мы ощущаем тепло, сидя рядом с костром. В этом случае энергия передаётся .
Описание слайда:
Описание слайда:
Выбранный для просмотра документ план-конспект.docx
«Тепло, переданное через века».
1 По результатам экспериментов заполни схему:
 |
2 Сайт «Физика у костра»
Вставьте в текст недостающие по смыслу слова.
( нижние слои, металлы, серебро, вверх, холодной, Конвекцией, излучением, медь, теплопроводности)
Нагревание котелка на костре – пример ________________ . Все________ хорошо проводят тепло. Наибольшей теплопроводностью обладают ________ и _______ .
___________ передаётся тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в котелке, сначала прогреваются ________ _____ воды, они становятся легче и устремляются _______, уступая место _________воде. Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить то, что мы ощущаем тепло, сидя рядом с костром. В этом случае энергия передаётся ___________ .
Схема формирования керамического кирпича, объясняющая его пористость. Составьте рассказ по схеме.
 |
4 Откройте учебник на стр.179 ξ1 «Примеры теплопередачи в природе и технике». Найдите в тексте ответ на вопрос: Что обеспечивает горение топлива в печи и её нормальную работу? (Ответьте устно)
1 В какое время года тяга в печных трубах больше?
2 Какая фотография спящего кота была сделана в теплую погоду?
1 
2 
3 Во что нужно завернуть лед, чтобы таял медленно?
4 Благодаря какому способу теплопередачи можно греться у камина?
5 Какой способ теплопередачи помогает птицам с большими крыльями держаться на одной высоте (парить) в воздухе, не взмахивая ими?
Выбранный для просмотра документ конспект урока.docx
Тема: «Тепло, переданное через века».
1 Здравствуйте, прежде чем мы начнем занятие, давайте познакомимся.
Сегодня, я хочу провести урок тема которого звучит так: Тепло, переданное через века .(2 слайд) Ну, а о чём сегодня пойдет речь, мы с вами выясним в ходе экспериментов. А также заполним схему. (3 слайд)
а) зажжём спиртовку;
б) я беру полоску бумаги, заворачиваю в неё алюминиевый цилиндр и начинаю нагревать на пламени спиртовки;
в) почему бумага не горит?
Объясните результат эксперимента. Высказываем предположения.
(Алюминий — металл. Как и все металлы, она обладает хорошей теплопроводностью и отводит тепло от бумаги. Поэтому бумага не горит.)
Итак, первое явление мы назвали — ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ. Что такое теплопроводность? (теплопроводность – явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой и от одного тела к другому при их непосредственном контакте) (анимация на 3 слайде)
Приведите примеры веществ, обладающих хорошей теплопроводностью?
(Все металлы) (серебро и медь)
Назовите вещества, теплопроводность которых, невелика?
(шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка, пористые тела, воздух, стекловата)
Следующий эксперимент я предлагаю вам провести в парах. Обратите внимание, перед вами штатив на котором висит птичка из бумаги. Подумайте, как заставить эту птичку двигаться, не прикасаясь к ней руками, а также не дуть. (Ребята предлагают варианты. Из всех ответов наиболее верными были ответы у следующих учащихся…)
Проверим ваши предположения.
1. Возьмите коробки в руки, зажигаем спички правильно.
2. Зажгите свечу. (Спичку аккуратно задуйте и положите на металлическое основание штатива)
3. Наблюдайте за птичкой.
4. Передвиньте свечу немного вправо, влево.
Какое явление вы наблюдали?
(При горении свечи возникают восходящие конвекционные потоки, которые и вызывают движение птички)
Вот ещё одно физическое явление-КОНВЕКЦИЯ. (анимация на 3 слайде) Дайте мне определение конвекции. (конвекция – перенос энергии самими струями жидкости или газа) Какие виды конвекции различают? (естественная- свободная0 нагревание воздуха в комнате, вынужденная- перемешивание) В каких телах конвекция происходить не может? Почему? (в твердых телах, т.к. там невозможно создать струю или поток)
3 опыт мы посмотрим на экране. Видеофильм «Излучение»
Прошу вас прокомментировать увиденное.
(Первым отпадает гвоздь с чёрной стороны, так как чёрные поверхности больше поглощают энергию, падающего на них излучения, чем белые)
Значит, сейчас мы наблюдали. -ИЗЛУЧЕНИЕ. (анимация на 3 слайде)
В чём заключается это явление? (все нагретые тела излучают энергию. Чем выше температура, тем сильнее тепловое излучение. Возможно в вакууме.)
Обобщим: Теплопроводность, Конвекция, Излучение – это что?
(Виды теплопередачи) (анимация на 3 слайде)
Цель нашего урока: Научиться видеть и объяснять виды теплопередачи в окружающем мире.
2 Перед вами карточки – задания. Внимательно их прочитайте и ответьте на поставленный вопрос. Пожалуйста, приступайте.
1 Оренбургский платок.
Вопрос: Почему знаменитый оренбургский платок значительно теплее, чем плотный шерстяной? (Между тонкими волокнами козьего пуха удерживается воздух, имеющий низкую теплопроводность.)
Вопрос: Что спасло тетерева от холода во время ночёвки в снегу?
(Рыхлый снег содержит воздух и обладает низкой теплопроводностью, поэтому тепло сохраняется)
Вопрос: Что можно сказать о теплопроводности картофеля и земли на основании этого опыта? (Картофель и земля обладают низкой теплопроводностью)
3 Сайт «Физика у костра»
Всем известно, что издавна человека завораживает огонь! Многие любят смотреть на пламя костра. Это успокаивает…красиво и опасно!
Специально для нашего урока я создала сайт «Физика у костра»
Давайте посмотрим, какие виды теплопередачи мы сможем обнаружить около костра.
Задание: Необходимо вставить в текст недостающие по смыслу слова. Озаглавьте его.
( нижние слои, металлы, серебро и медь, вверх, холодной, Конвекцией, излучением, теплопроводности)
Нагревание котелка на костре – пример ………………………………. .Все ……………….. хорошо проводят тепло. Наибольшей теплопроводностью обладают ……………… и ………… .
…………………… передаётся тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в котелке, сначала прогреваются ……………. ………… воды, они становятся легче и устремляются …………. уступая место ……………. воде. Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить то, что мы ощущаем тепло сидя рядом с костром. В этом случае энергия передаётся ……………… .
Проверим правильность выполнения задания у доски…..
Человек приручил огонь не менее двух миллионов лет назад. Он поместил его в своё жилище. Сначала это был обычный костёр посреди чума, который назывался очагом. Совершенствуя своё жилище, люди не забывали и об очаге. Вот так и появилось чудо – «Русская печь». В народном сознании русская печь – тепло, благополучие, надёжность, сытость, защита, основательность. И что интересно печь, напрямую связанна с хозяйкой дома. Не случайно мастера, приходившие строить печь, прежде всего, усаживали хозяйку дома на табурет и проводили замеры. Именно рост хозяйки дома, ширина плеч, длина от локтя до кончиков вытянутых пальцев – служили отправной точкой для определения размеров печи. Получается, каждая русская печь – это своеобразный портрет наших бабушек.
Какой материал традиционно использовали для русских печей? (Кирпич)
Почему? (Низкая теплопроводность) Кто знает, чем обеспечивается плохая теплопроводность кирпича? (Пористый. Содержит воздух)
Перед вами схема формирования керамического кирпича, объясняющая его пористость. Составьте рассказ. 
Способ формирования керамического представляет собой смесь глины, песка и мелких опилок, их выливают в нужную форму, сушат, а потом обжигают при 1000ͦ С. Опилки сгорают полностью. Так и получаются многочисленные поры, которые заполняются воздухом.
Предложите способ, как на опыте убедиться, что кирпич пористый?
(Опустить кирпич в воду и наблюдать появление пузырьков воздуха) Демонстрируем
Еще один способ продемонстрирует вам видеофильм.
Поставьте кирпич на меньшую грань. К двум противоположным сторонам при помощи воска или пластилина прикрепите две одинаковые стеклянные или пластмассовые воронки. Остальную часть кирпича закрасьте масляной краской. На воронки наденьте две резиновые трубки: одну короткую со стеклянным наконечником, например от пипетки, другую длинную без наконечника. Продувайте через длинную трубку воздух, а к другой поднесите свечу. Вы увидите, что пламя будет отклоняться и может даже погаснуть. Следовательно, воздух проходит через поры кирпича. Кто может мне рассказать, в чём заключается этот способ проверки пористости кирпича? Сравните два способа по сложности подготовки и проведения эксперимента. (1-проще и быстрее, 2 –сложен, много оборудования и подготовки)
4 Тяга в трубах
Откройте учебник на стр.179 «Примеры теплопередачи в природе и технике». Найдите в тексте ответ на вопрос: Что обеспечивает горение топлива в печке и её нормальную работу?
Горение топлива без притока свежего воздуха невозможно. И для того, чтобы огонь в нашей печи хорошо горел, на практике используют естественный приток воздуха – тягу. Для усиления тяги на печке обязательно имеется труба. Воздух в трубе при горении нагревается, а значит, его плотность уменьшается. Следовательно, давление воздуха, находящегося в топке и трубе, становится меньше давления наружного воздуха. Возникает разность давлений. Вследствие разницы давлений холодный воздух поступает в топку, а тёплый поднимается вверх.
Х орошо, значит для обеспечения хорошей тяги, необходима труба.
Давайте выясним, как зависит тяга от длины трубы.
Для этого возьмем две металлические трубы разной длины, расположим их поочерёдно над струйкой дыма. Наблюдаем.
Делаем вывод: Тяга лучше в длинной трубе.
И в завершении нашего урока небольшая самостоятельная работа.
Предлагаю выполнить небольшой тест. Проверим. Поменяйтесь работами с соседом по парте. Оцените работу своего товарища.
Пять заданий верно- — отметка «5»
Четыре задания верно – отметка «4» и т.д.
Давайте подведем итог.
Мы сегодня с вами научились находить и объяснять виды теплопередачи в литературных произведениях, в природе, быту. Что понравилось на уроке больше всего? Что узнали нового, интересного для себя?
Наш урок подошёл к концу. Спасибо вам, что были активны и не боялись высказывать свою точку зрения. И я приготовила вам подарок — это домашнее задание. «Природа так обо всем позаботилась, что повсюду ты находишь, чему учиться». Леонардо де Винчи. Хождение по углям – это не что иное, как пример тепловых процессов. Используя Интернет – ресурсы раскройте секрет фокусника.
Вот книжки- раскладушка, на которой я виде картинок изобразила все формы работы на уроке. Отметьте понравившиеся вам смайликом.
Спасибо за урок!
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Источник
