способы передачи тепла. Балабай О. .pps

Урок №2
Одиниці виміру теплоти та
температури. Види тетмометрів.
Способи передачі тепла.
Теплопровідники та теплоізолятори.
Підготувала - Балабай Ольга Іванівна
Вчитель географії
КЗ «Петрівська ЗОШ №1»
Балабай Ольга Іванівна
В 1592 году Галилео Галилей создал первый прибор
для наблюдений за изменениями температуры,
назвав его термоскопом. Термоскоп представлял
собой небольшой стеклянный шарик с припаянной
стеклянной трубкой. Шарик нагревали, а конец
трубки опускали в воду. Когда шарик охлаждался,
давление в нем уменьшалось, и вода в трубке под
действием атмосферного давления поднималась на
определенную высоту вверх. При потеплении
уровень воды в трубки опускался вниз. Недостатком
прибора было то, что по нему можно было судить
только об относительной степени нагрева или
охлаждения тела, но шкалы у него не было
Балабай Ольга Іванівна
2
В 17 веке воздушный термоскоп был преобразован в
спиртовой флорентийским ученым Торричелли. Прибор
был перевернут шариком вниз, сосуд с водой удалили, а в
трубку налили спирт. Действие прибора основывалось на
расширении спирта при нагревании, - теперь показания не
зависели от атмосферного давления. Это был один из
первых жидкостных термометров.
Показания приборов не согласовывались друг с другом,
поскольку никакой конкретной системы при градуировке
шкал не учитывалось. В 1694 году Карло Ренальдини
предложил принять в качестве двух крайних точек
температуру таяния льда и температуру кипения воды.
В 1714 году Д. Г. Фаренгейт изготовил ртутный термометр.
Балабай Ольга Іванівна
3
Термометр (греч. θέρμη — тепло и μετρέω — измеряю) —
прибор для измерения температуры воздуха, почвы,
воды и так далее. Виды термометров:
Жидкостные термометры основаны на принципе изменения
объёма жидкости, которая залита в термометр (обычно это спирт
или ртуть), при изменении температуры окружающей среды.
Балабай Ольга Іванівна
4
Механические
термометры
Термометры этого типа
действуют по тому же
принципу, что и
жидкостные, но в
качестве датчика
обычно используется
металлическая
спираль или лента из
биметалла
Балабай Ольга Іванівна
5
Электрические термометры
Принцип работы электрических
термометров основан на изменении
сопротивления проводника при
изменении температуры
окружающей среды.
Газовый термометр
В конце XVIII в. Шарль установил, что одинаковое нагревание любого газа
приводит к одинаковому повышению давления, если при этом объем
остается постоянным. При изменении температуры зависимость давления
газа при постоянном объёме выражается линейным законом. А отсюда
следует, что давление газа (при V=const) можно принять в качестве
количественной меры температуры. Соединив сосуд, в котором
находится газ, с манометром и проградуировав прибор, можно измерять
температуру по показаниям манометра.
Наиболее точные результаты получаются, если в качестве рабочего тела
использовать водород или гелий.
Оптические термометры
Оптические термометры позволяют регистрировать температуру
благодаря изменению уровня светимости
Балабай Ольга Іванівна
6
В технике, медицине, метеорологии и в быту
используется шкала Цельсия, в которой за 0
принимают точку замерзания воды, а за 100° точку
кипения воды при нормальном атмосферном
давлении.. Шкала предложена Андерсом Цельсием
в 1742 г.
это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности
температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а
точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале
Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С)
соотношением t °С = 5/9 (t °F — 32), 1 °F = 9/5 °С + 32. Предложена Г.
Фаренгейтом в 1724.
Балабай Ольга Іванівна
7
Понятие абсолютной температуры
было введено У. Томсоном (Кельвином).
Шкалу абсолютной температуры
называют шкалой Кельвина. Единица
абсолютной температуры — кельвин
(К).
Нижний предел температуры —
абсолютный ноль, то есть наиболее
низкая возможная температура, при
которой в принципе невозможно
извлечь из вещества тепловую энергию.
Абсолютный ноль определён как 0 K,
что равно −273.15 °C .
Температура кипения воды равна 373 К,
температура таяния льда 273 К.
Число градусов Цельсия и кельвинов
между точками замерзания и кипения
воды одинаково и равно 100. Поэтому
градусы Цельсия переводятся в
кельвины по формуле Т= t °C + 273,15.
Балабай Ольга Іванівна
8
Балабай Ольга Іванівна
9
Балабай Ольга Іванівна
10
Рекорды температуры
Самая высокая температура + 58 0 градусов в тени была зарегистрирована 13
сентября 1922 года в местечке Эль-Азизия в Ливии. Рекордная низкая температура на
поверхности Земли -890 градусов отмечена 21 июля 1983 года на советской
антарктической научной станции Восток. Самым же холодным обжитым местом
является Оймякон (с населением 4 тысячи человек) в Якутии. Там температура
опускалась почти до – 680 градусов.
Самым теплым годом на планете за последние полтора столетия стал 1990 год.
Самый резкий спад температуры, происшедший в течение суток, был
зарегистрирован 23-24 января 1916 года в американском штате Монтана. Он составил
560С ( от +7 до -490 С )
Наибольший перепад температур наблюдается в Якутии. На "полюсе холода", в
Верхоянске, он достигает 106,70 С (от -700 зимой, до +36,70 летом).
Самая высокая температура воды в океане - 404 0 С была зарегистрирована
американской научно-исследовательской подводной лодкой у горячего источника в 480
километрах от западного побережья Северной Америки. Нагретая до столь высокой
температуры вода не превращалась в пар из-за большого давления, так как источник
находился на значительной глубине.
Балабай Ольга Іванівна
11
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
(или теплообмен)
- один из способов изменения внутренней энергии тела (или
системы тел), при этом внутренняя энергия одного
тела переходит во внутреннюю энергию другого тела без
совершения механической работы.
Существует 3 вида теплопередачи:
Теплообмен между двумя средами происходит через разделяющую их твердую стенку
или через поверхность раздела между ними.
Теплота способна переходить только от тела с более высокой температурой к телу
менее нагретому.
Теплообмен всегда протекает так, что убыль внутренней энергии одних тел всегда
сопровождается таким же приращением внутренней энергии других тел, участвующих
в теплообмене.
Это является частным случаем закона сохранения энергии.
Балабай Ольга Іванівна
ИНТЕРЕСНО
Куропатки, утки и другие птицы зимой не мерзнут потому, что
температура лап у них может отличаться от температуры тела более
чем на 30 градусов.
Низкая температура лап сильно понижает теплоотдачу.
Таковы защитные силы организма!
|
- перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым
за счет теплового движения и взаимодействия микрочастиц (атомов,
молекул, ионов и т.п.), который приводит к
выравниванию температуры тела.
Не сопровождается переносом вещества!
Балабай Ольга Іванівна
- перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым за
счет теплового движения и взаимодействия микрочастиц (атомов,
молекул, ионов и т.п.), который приводит к выравниванию температуры
тела.
Не сопровождается переносом вещества!
Этот вид передачи внутренней энергии характерен как для твердых
веществ, так и для жидкостей и газов.
Теплопроводность различных веществ разная.
Металлы обладают самой высокой теплопроводностью,
причем у разных металлов теплопроводность отличается.
Балабай Ольга Іванівна
Жидкости обладают меньшей теплопроводностью, чем твердые тела,
а газы меньшей, чем жидкости.
При нагревании верхнего конца закрытой пальцем пробирки с
воздухом внутри можно не бояться обжечь палец, т.к.
теплопроводность газов очень низкая.
Интересно, что можно было бы поднести руку почти вплотную к
пламени, например, газовой горелки (температура больше 1000
градусов) и не обжечь ее, если бы …
А что если бы?
Газ, как правило, очень плохой проводник тепла, поэтому
достаточно было бы лишь небольшой прослойки воздуха между
рукой и пламенем. Но!
Но существует такое явление, как конвекция в газах, поэтому вблизи
пламени руку сильно жжет.
Балабай Ольга Іванівна
1. Лёд, не тающий в кипятке.
2. Греет ли шуба?
3. Бумажная кастрюля.
Знаешь ли ты, что ...
1.
Большие трудности строителям зданий доставляет просадка фундамента особенно в
регионах с вечной мерзлотой. Дома часто дают трещины из-за подтаивания грунта
под ними Фундамент передает почве какое-то количество теплоты. Поэтому здания
начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только
теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту Из чего же надо
делать сваи? Оказывается, сваи, выполненные из прочного твердого материала
внутри должны быть заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз
плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет
конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному
охлаждению грунта.
Это не сказка, не фантастика!
Такой проект реально разработан и испытан!
Балабай Ольга Іванівна
Итальянские ученые изобрели рубашку, позволяющую
поддерживать постоянную температуру тела. Ученые обещают, что летом
в ней не будет жарко, а зимой – холодно, поскольку она сшита из
специальных материалов. Подобные материалы уже используются при
космических полетах.
В старых пулеметах "Максим" нагревание воды предохраняло оружие от
расплавления.
На кухне, поднимая посуду , наполненную горячей жидкостью, чтобы не
обжечься, можно использовать только сухую тряпку. Теплопроводность
воздуха намного меньше, чем у воды! А ткань структура очень рыхлая, и
все прмежутки между волокнами заполнены у сухой тряпки воздухом, а у
влажной - водой. Смотри, не обожгись!
Огонь в решете
Балабай Ольга Іванівна
Явление - демонстрирует свойство металлов хорошо проводить тепло.
Если изготовить сетку из проволоки, обеспечив хорошее соединение металла в
местах перекрещивания проволоки, и поместить ее над газовой горелкой, то
можно при включенном вентиле поджечь газ над сеткой, в то время как под
сеткой он гореть не будет. А если зажечь газ под сеткой, то наверх через сетку
огонь « не просочится»!
В те времена, когда еще не было электрических шахтерских лампочек,
пользовались лампой Дэви.
Это была свеча, «посаженная» в металлическую клетку. И даже, если шахта
наполнялась легковоспламеняющимися газами, лампа Дэви
была безопасна и не вызывала взрыва - пламя не выходило за пределы
лампы,благодаря металлической сетке.
ЕСЛИ...
... положить на лежащие рядом на столе кусок пенопласта (или дерева)
и зеркало ладони, то ощущения от этих предметов будут разными: пенопласт
покажется теплее, а зеркало - холоднее.
Почему?
Ведь температура окружающего воздуха одинаковая!
Стекло - хороший проводник тепла (обладает высокой теплопроводностью), и
сразу начнет "отбирать" от руки тепло. Рука будет ощущать холод!
Пенопласт хуже проводит тепло. Он тоже будет , нагреваясь, "отбирать" тепло
у руки, но медленнее, поэтому и покажется теплее.
Балабай Ольга Іванівна
ДОМАШНИЕ ОПЫТЫ
Оберните толстый гвоздь или металлический стержень
полоской бумаги в один слой. Подержите над пламенем свечи до
момента возгорания, засеките время. Объясните, почему бумага
загорелась не сразу.
Используйте свои руки как термодатчики – обследуйте окружающие
вас предметы. Найдите самые холодные на ощупь, сделайте вывод
об их теплопроводности. По своим ощущениям составьте список
веществ, обладающих разной теплопроводностью, от самой хорошей
до самой плохой.
Подберите ложки из разных материалов (алюминиевую,
мельхиоровую, стальную, деревянную и т.д.). Опустите их
наполовину в сосуд с горячей водой. Через 1–2 мин
проверьте, одинаково ли нагрелись их
ручки. Проанализируйте результат.
Балабай Ольга Іванівна
Приготовьте три одинаковых кусочка льда, один из них заверните в
фольгу, второй – в бумагу, третий– в вату и оставьте на блюдцах в
комнате. Определите время полного таяния. Объясните разницу.
Приготовьте в морозилке лед. Сложите его в целлофановый пакет и
оберните пуховым платком или обложите ватой. Можно
дополнительно завернуть в шубу. Оставьте этот сверток на 5–7
ч,затем проверьте сохранность льда. Объясните наблюдаемое
состояние. Предложите дома способ сохранения замороженных
продуктов при размораживании холодильника.
Балабай Ольга Іванівна
ЗАДАЧИ ДЛЯ УМЕЮЩИХ
ДУМАТЬ !
(или " покумекаем"? )
1. Какая почва прогревается солнцем быстрее:
влажная или сухая? Почему?
2. Почему толстый человек в холодной воде меньше
мерзнет, чем худой?
3. Человек не чувствует прохлады на воздухе при
температуре 20 градусов Цельсия, но в воде мерзнет
при температуре 25 градусов Цельсия. Почему?
4. Если зимой к замерзшему стеклу( покрытому инеем)
трамвая или автобуса приложить на одинаковое
время палец, а другим пальцем прижать монету, то
площадь оттаивания под монетой окажется больше.
Почему?
Балабай Ольга Іванівна