Повторение

Озвучьте тему «Способы изменения внутренней энергии» по схеме

Самостоятельное изучение нового материала

1. Перед просмотром видеофрагмента подумайте, Верите ли вы, что...

Турист остановился отдохнуть. Живительное тепло костра согревает и похлебку в котелке, и самого туриста. Физик по этому поводу скажет: внутренняя энергия сгорающих дров переходит во внутреннюю энергию окружающих тел: воздуха, котелка, туриста. Другими словами, происходит теплообмен или теплопередача.

Еще в конце XVII века английский физик И. Ньютон обнаружил простую закономерность:

теплообмен между двумя телами тем больше, чем сильнее отличаются их температуры.

Другими словами, чем больше разница температур тел, участвующих в теплообмене, тем с большей скоростью он протекает (то есть в единицу времени передается больше внутренней энергии от одного тела к другому). Энергия может передаваться и по самому телу, от нагретого участка к холодному.

У этой общей закономерности есть простой частный случай: если температуры тел не отличаются, другими словами, если тела имеют равные температуры, то теплообмена не будет вообще. Например, если в воду с температурой 0 °С бросить кусок льда такой же температуры, то передача теплоты между ними происходить не будет: ни лед не начнет таять, ни вода не станет замерзать вокруг льда.

Перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц называется теплопроводностью.

При теплопроводности само вещество не перемещается от одного конца тела к другому.

Этот вид передачи внутренней энергии характерен как для твердых веществ, так и для жидкостей и газов.

Различные вещества имеют различную теплопроводность. Железный гвоздь, например, нельзя долго нагревать, держа в руке, а горящую спичку можно держать до тех пор, пока пламя не коснётся руки. Значит, металлы имеют большую теплопроводность, т.е. хорошо проводят тепло.

Как происходит передача энергии?

Скорость колебаний частиц металла увеличивается в той части гвоздя, которая ближе расположена к пламени. Частицы постоянно взаимодействуют друг с другом. Увеличивается скорость движения соседних частиц и начинает повышаться температура следующей части гвоздя. Теплопроводность у различных металлов неодинакова.

Проведём опыт. Две проволоки одинаковой длины и толщины – медную и стальную – укрепим так, чтобы их концы попали в пламя свечи. Кусочками воска приклеим к ним маленькие гвоздики. Мы увидим, что с медной проволоки они начнут падать раньше. Значит, теплота по медной проволоке распространяется быстрее, чем по стальной.

Самая низкая теплопроводность у вакуума.

Теплопроводность жидкостей (кроме жидких металлов) занимает промежуточное положение между теплопроводностью твердых тел и газов. Тела и вещества, медленно передающие теплоту, называются теплоизоляторами. К ним, например, относятся пенопласт, мех, вата, поролон, синтепон и др. Тела и вещества, быстро передающие теплоту, называются теплопроводниками. К ним, в первую очередь, относятся все металлы – в твердом и жидком состоянии.

Железо в 163 раза лучше проводят тепло, чем дуб и в 100 раз лучше, чем вода. Чем же вызвана столь большая теплопроводность металлов?

В самом деле, если бы теплопроводность металлов определялась только колебаниями частиц в узлах кристаллической решетки, то она бы не отличалась от теплопроводности других твёрдых тел. Но в металлах есть еще множество свободных электронов — электронный газ, который и обеспечивает их высокую теплопроводность.

В участке металла с высокой температурой часть электронов приобретает большую кинетическую энергию. Так как масса электронов очень мала, то они легко проскакивают десятки промежутков между ионами.

Говорят, что у электронов большая длина свободного пробега. Сталкиваясь с ионами, находящимися в более холодных слоях металла, электроны передают им избыток своей энергии, что приводит к повышению температуры этих слоев.

У остальных твёрдых тел теплопроводность примерно такая же, как у воды, — в несколько раз больше или меньше. Значительно меньше теплопроводность газов. Вода в 27 раз лучше проводит тепло, чем воздух. Но обычные ссылки на низкую теплопроводность газов далеко не всегда справедливы. Так, теплопроводность гелия равна теплопроводности асбеста или бумаги, теплопроводность водорода больше теплопроводности войлока, керосина, эбонита, некоторых сортов бетона и равна теплопроводности плексигласа или эбонита.

Вещества с низкой теплопроводностью используются в качестве теплоизоляторов.

Войлок, сукно, вата, меха используются широко для этой цели. Двойные стекла с прослойкой воздуха хорошо теплоизолируют окна.

Выполнение повторного анализа утверждений "Верите ли вы?".

Изменились ли ваши взгляды?

Объясните все утверждения.

Закрепление

Ранжирование

Ещё раз о теплопроводности

Домашнее исследование теплопроводности различных веществ

Взять (изготовить) 3 одинаковых ледяных кубика. Один завернуть в фольгу, второй – в бумагу, третий – в вату или мех. Положить кубики на блюдца и измерить время полного таяния. Оформить отчёт об исследовании. (Цель, задачи, этапы работы (с фото), результаты, выводы) Можно в электронной форме (Презентация, скрайбинг, др) или на отдельном альбомном листе.

На исследование и оформление результатов – неделя (до 29 сентября 2020).

Результат присылаем на электронную почту brennata71@mail.ru в теме письма указываем 8Б