Все определения по физике за 7 класс читать онлайн

Эти явления могут изучаться не только на уроках физики, но и на химии, металловедении. Они используются при разработке различных устройств, учитываются при проведении строительных работ. Так, при прокладке трубопроводов делается изгиб п-образной формы. Это позволяет избежать деформации и разрушения. Рельсы устанавливаются с зазором, а провода на столбах навешивают так, чтобы они свисали. Все эти мероприятия позволяют бороться с тепловыми явлениями, которые обязательно необходимо знать и учитывать.

Тепловой баланс

Равновесие — это термин, довольно часто используемый в физике. Под ним понимают состояние, в котором тело может находиться сколь угодно долгое время при условии, что на него не воздействуют внешние силы. Чтобы разобраться в тепловом равновесии, нужно рассмотреть пример.

Пусть есть два бруска, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Один из них нагрет, а второй, наоборот — охлаждён. Эти два тела можно привести в соприкосновение. При этом будет происходить одновременно два явления:

• нагрев холодного тела;
• остывание горячего бруска.

Через некоторое время под действием этих явлений установится устойчивое состояние. Горячий и холодный объектыпримут одинаковую температуру, то есть станут тёплым. Это состояние может сохраняться в замкнутой системе продолжительное время. Другими словами, наступит явление теплового равенства. Это один из важнейших законов природы, определение которого звучит так: в состоянии равновесия физическая система имеет одинаковую температуру в любой точке.

Степень нагрева или охлаждения характеризуется температурой. Определить её можно различными способами. Самый простой из них — использовать тактильные ощущения. Но это приблизительный метод — субъективный. При изменении температуры происходит хаотичное движение молекул, которое в конце концов приводит к диффузии.

При взаимном проникновении молекул веществ происходит заполнение ими промежутков в структуре тела. Можно провести простой эксперимент. Например, взять колбу и налить на её дно подкрашенную воду, а сверху — чистую. Через некоторое время граница между средами станет размытой. Это и есть простой пример произошедшей диффузии. Теперь если эту колбу нагреть или охладить, то можно будет заметить, что процесс смешивания происходит с разной скоростью. Так, при низкой температуре скорость движения молекул становится меньше по сравнению с высокой. Другими словами, снижается энергия движения.

Следовательно, чем выше температура тела, тем больше средняя кинетическая энергия (СКЭ) хаотичного перемещения его молекул. Таким образом, чтобы определить нагрев или охлаждение, нужно измерить СКЭ. Сделать это на опыте невозможно. Но как оказалось, от температуры зависят многих характеристики вещества. Одна из них — объём. На этом явлении и основана работа термометра, устройства, способного количественно определить температуру вещества.

Расширение тел, газов, жидкостей

Явление, характеризующее изменение геометрических размеров тела или объёма, получило название тепловое расширение. Большинство веществ при нагревании увеличивают свои размеры, но встречаются и исключения. Например, вода при температуре от 0 до 4 градусов Цельсия уменьшает свой объём. Как оказалось, тепловому расширению подвержены тела, находящиеся в любом агрегатном состоянии:

• твёрдом;
• жидком;
• газообразном.

Твёрдые тела относятся к веществам, у которых явление расширения или сжатия имеет небольшую степень. Для того чтобы зарегистрировать изменения длины, используют специальный прибор. Но наглядно увидеть эффект можно и самостоятельно. Например, пусть имеется медная трубка, закреплённая одним концом в тиски, а второй лежит на подставке. Чтобы наблюдать изменение длины при нагреве, можно положить на подставку стекло, а на него — иголку. Если при нагревании трубка будет удлиняться, то игла начнёт катиться. Это и произойдёт при опыте.

Почему это происходит, объяснить довольно просто. Стержень удлиняется из-за увеличения расстояния между молекулами. То есть сначала частицы колеблются в состоянии равновесия с установившейся амплитудой. Когда происходит нагрев, то размах увеличивается. При этом размеры молекул остаются неизменным. Следовательно, возрастает расстояние между частицами — твёрдое тело удлиняется.

Увидеть, как будет изменяться от температуры жидкость, можно, поместив колбу с водой в кипящий раствор. При этом водяной столб сначала опустится на некоторую величину, а потом будет набирать высоту. Происходит это явление из-за того, что первоначально нагрелась колба, а затем уже вода. В результате сначала объём сосуда увеличился, и вода как бы провалилась. Затем начинает прогреваться жидкость, и водяной столб возрастает. Из эксперимента можно сделать важный вывод — текучие вещества расширяются сильнее, чем твёрдые.

Аналогичный опыт можно провести для колбы, наполненной газом. Внизу неё налита подкрашенная жидкость, в которую вставлена трубочка, выходящая наружу через пробку. Если сосуд начать нагревать, то станет довольно заметно, как под влиянием тепла будет подниматься жидкость. То есть под действием увеличивающего давления газа происходит вытеснение воды из-за расширения.

Количественное описание расширения

Изменение линейных размеров тела с учётом температурной зависимости характеризуется коэффициентом теплового расширения. Это физическая величина, показывающая, как меняется объём при росте температуры на один градус по кельвину. При этом давление должно оставаться неизменным.

Каждое вещество в зависимости от своего строения характеризуется собственным значением коэффициента линейного расширения. Обозначают его с помощью буквы α, а для вычисления его значения используют формулу: α = ΔL / L * ΔT, где: ΔT — увеличение температуры, ΔL — изменение длины вещества, L — первоначальный размер. Это табличная величина.

Таким образом, если необходимо узнать, какое значение примет линейное расширение, нужно воспользоваться выражением: ΔL = α * L * ΔT. Аналогичные формулы используют и для расчёта изменения объёма или площади тела. В простом случае, при котором коэффициент теплового расширения не зависит ни от температуры, ни от направления расширения, материал будет равномерно расширяться во все стороны.

Но, как показывает практика, не все вещества, особенно твёрдые тела, равномерно расширяются по всем направлениям. Причём не все материалы удлиняются одинаково. Самый яркий пример — вода. В интервале от 0 °C до +4 °C коэффициент α принимает отрицательное значение. Из-за этого природного эффекта моря и океаны никогда не промерзают до дна. Ещё одно аномальное свойство воды в том, что при превращении в лёд её удельная плотность уменьшается.

Изучаемые в 8 классе на физике тепловые явления жизненно важны для человечества. Так, любой инженер, составляя проект металлоконструкций, не может не учитывать возможного перепада температур в течение года. Например, при постройке мостов используется секционное строительство со специальными буферными зонами. Иначе зимой его может просто разорвать, а летом — вздыбить.

Какие физические явления называют тепловыми

• Понятие теплового явления в физике — что это такое
  • Какую роль играет в природе
• Признаки теплового явления, чем характеризуется
• Формулы тепловых процессов
• Области применения теплового явления на практике

Понятие теплового явления в физике — что это такое

В 1620 году философ Фрэнсис Бэкон первым предположил, что теплота связана с движением. Тем не менее почти до конца XVIII века все тепловые явления объясняли теорией теплорода, основателем которой называют Платона. Теплород считался рассеянным по всей материи, способным проникать в тела, «сочетаться» с ними и превращать твердые тела в жидкости, а жидкости — в газы.

В середине XVIII века возникла механическая теория тепла, какое-то время сочетавшаяся с материальной, или теорией теплорода. На первый взгляд кажется, что если рассматривать теплоту как материальную субстанцию (теплород), получаются одни законы, а если как род движения — совсем другие. Но в обоих случаях, при всей их несхожести, присутствует пара: закон сохранения плюс закон направленности процесса.

И все же с конца XVIII века механическая теория стала постепенно укореняться в физике и химии. А в начале ХХ века Альберт Эйнштейн закрыл вопрос о природе тепла, представив теорию броуновского движения молекул.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Какую роль играет в природе

Тепловые явления — это физические процессы, которые происходят с материальными телами при изменении температуры.

Жизнь на Земле напрямую зависит от главного природного источника тепла в нашей звездной системе — Солнца. Любое изменение температуры влияет на жизнь человека и окружающую его среду. Нагревание и замерзание воды, воздуха, смена агрегатных состояний любых веществ — все эти процессы связаны с температурой.

Признаки теплового явления, чем характеризуется

Признаки тепловых явлений:

1. Изменение температуры.
2. Изменение агрегатного состояния вещества.

При нагревании молекулы начинают быстрее обмениваться местами, при охлаждении — наоборот.
Среди самых распространенных тепловых явлений:

• нагревание;
• охлаждение;
• кипение;
• испарение;
• конденсация;
• плавление;
• отвердевание.

Формулы тепловых процессов

Обычно для решения учебных задач хватает формул, описывающих сам процесс изменения температуры, а также процессы смены агрегатного состояния.

Формула, связывающая массу, теплоемкость и температуру, дает описание любого процесса нагревания или охлаждения:

(Q = C times m times triangle t)

Q — обозначение количества теплоты, С — теплоемкости, m — массы вещества, (triangle) t — разность температур.

Теплоемкость — количество теплоты, которое нужно затратить, чтобы нагреть тело на один градус. Теплоемкость — характеристика вещества, а не теплоты.

Для процессов со сменой агрегатного состояния вещества нужны специализированные формулы.

(Q = lambda times m)

описывает процессы плавления и отвердевания. lambda здесь — удельная теплота плавления.

описывает процессы парообразования и конденсации. L здесь — удельная теплота парообразования.

Любые тепловые процессы подчиняются законам термодинамики. Закон сохранения энергии, или Первое начало термодинамики:
(triangle) U = Q + W

Внутренняя энергия U определяется разностью между количеством теплоты Q, получаемой телом, и работой W, которую оно само совершает:
U = Q -W

Также U определяется суммой получаемого количества теплоты Q и совершенной над телом работы W’:
U = Q + W’

Второе начало термодинамики: для любого сколь угодно сложного циклического обратимого процесса сумма величин Q/T с учетом знака теплоты (получаемой — с плюсом, отдаваемой — с минусом) равняется нулю.

Рудольф Юлиус Эммануэль Клаузиус предложил все превращения описать единым образом, с помощью одной величины — универсальной функции Q/T. Ее он назвал эквивалентом превращений, а Второе начало сформулировал как принцип эквивалентности превращений.

В любом тепловом процессе происходит двойное превращение теплоты и работы: сначала теплота преобразуется в работу, а потом наоборот — работа в теплоту. Причем механическая энергия может переходить в теплоту полностью, а тепловая в механическую — только частично.

Клаузиус ввел понятие энтропии (triangle S) — величины, описывающей взаимные превращения теплоты и механической работы.

Оставаясь в рамках термодинамики, т. е. глядя на систему снаружи, это самое большее, что можно сказать о взаимоотношениях разных видов энергии — тепловой и механической.

Если же перейти к внутреннему устройству системы и рассматривать теплоту как беспорядочное движение составляющих систему частиц, то превращение теплоты в работу окажется преобразованием энергии хаотического движения молекул в работу системы в целом и наоборот. Тогда энтропию следует понимать как степень хаотичности, или неупорядоченности, такого движения.

Окончательно законы термодинамики, связанные с энтропией, можно сформулировать так: в любом необратимом процессе энтропия всегда возрастает, а в обратимом — остается постоянной.

(triangle S geq 0. )

При стремлении абсолютной температуры к нулю энтропия также стремится к нулю:

(S rightarrow 0) при (Т rightarrow 0)

Это Второе и Третье начала термодинамики.

Области применения теплового явления на практике

Тепловые процессы крайне важны в таких отраслях промышленности, как химическая, металлургическая, пищевая, деревообрабатывающая, машиностроительная и т. д. Наука метеорология занимается почти исключительно изучением тепловых процессов в атмосфере.

Тепловые явления

Вы будете перенаправлены на Автор24

Основным источник энергии для нашей планеты является Солнце. Энергии такого мощного теплового агрегата лежит в основе всех физических явлений, происходящих на поверхности и в атмосфере Земли. Охлаждение, нагревание, кипение, испарение, конденсация – это всего некоторые доказательства того, что солнечные явления происходят вокруг нас. Никакие процессы в природе не могут происходит самостоятельно, поэтому все в нашем мире взаимосвязано.

Рисунок 1. Тепловые явления. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Многие древние философы изучали огонь и связанную с ним теплоту как одну из природных стихий, которая вместе с водой, землей и воздухом является началом для всего живого. Параллельно с такими учениями предпринимались попытки соединить теплоту с движением элементарных частиц, которые при соударении тел начинали нагреваться.

Любые тепловые явления формируются посредством получения тепла от внешних родников в виде огня, воды, Солнца и так далее. Для дальнейшего правильного понимания того, что собой представляют тепловые явления, нужно дать определение теплоты.

Теплота – особое энергетическое свойство теплообмена, которое определяет количество отдаваемой или получаемой энергии при взаимодействии тел.

Количественно ее можно обозначить коэффициентом температуры: чем она выше, тем большей энергией обладает определенное тело.

Ученые выделяют три способа передачи теплоты:

• конвекция;
• теплопроводность;
• излучение.

Готовые работы на аналогичную тему

В процессе постоянной взаимосвязи физических тел друг с другом происходит систематическая передача тепла от горячего к холодному элементу. Этот процесс в науке называется теплопередачей, но все тепловые процессы обладают не только этим показателем, но и таким понятием, как теплопроводность.

Тепловые процессы

Движение молекул в тепловом аспекте никогда не прекращается, так как любой тело характеризуется определенной внутренней энергией. Данный коэффициент напрямую зависит от температуры изучаемого вещества, агрегатного состояния тела и других физических моментов, самостоятельно функционирующих посредством механического движения.

Изменение внутренней активности тела без совершения указанной работы называется теплопередачей.

Этот процесс всегда происходит в направлении от тела с более высокой температурой к элементу с низкой температурой.

Тепловые процессы – вариация тепловых явлений, при которых кардинально видоизменяется уровень температуры веществ и тел, а также вероятно трансформация их агрегатных состояний.

К тепловым процессам относятся:

• охлаждение;
• нагревание;
• парообразование;
• кипение;
• кристаллизация;
• испарение;
• сгорание;
• конденсация;
• сублимация;
• десублимация.

До возникновения данной системы тепловые явления с точки зрения физики объяснялись посредством понятия “теплород”. Ученые древности были уверены, что каждое вещество на земле обладает конкретной субстанцией, аналогичной по составу жидкости, выполняющей роль, которую в нынешнем представлении решает теплота. Но от необычной идеи теплорода отказались только после того, как была озвучена концепция появления тепловых процессов.

Количество теплоты

Совокупный коэффициент теплопроводности считается мерой возможности любой конструкции здания (например, стены) пропускать определенный поток солнечного света и тепла.

Этот показатель представляет собой комбинированную тепловую величину, которая состоит из всех материалов построения с учетом важных промежутков в воздушном пространстве. Исследовать тепловой режим сооружений и проектировать качественное отопление невозможно без понимания сущности природы тепла и механизмов его правильного переноса.

Исследователи основывают свою работы на таких двух основных вида измерения тепловых процессов:

• количественный;
• качественный.

Таким образом, коэффициент теплоты характеризуется количество подвод и тепловых элементов, которые способны вызывать охлаждение или нагревание воды при определенном атмосферном давлении. В качестве основного материалов работе используется вода благодаря своей общедоступности. Значение этих условий заключается в том, что производство тепла требует денежных ресурсов. Стоимость напрямую зависит от расхода тепловых процессов и от плотности потока потерь из строения в окружающую среду.

Размер теплового потока пропорционален разности температур между помещением и источником тепла. Таким образом, тепло может покинуть здание значительно быстрее в пасмурный день, чем в умеренный. Это предполагает, что при возведении нового сооружения необходимо учитывать все средства для поддержания постоянной нормальной температуры.

Практическое применение

Теперь возможно более тщательно рассмотреть практическое использование ранее введенных определений. Так, теплопроводность предоставляет теплообмен между физическими телами и внутри самого исследуемого материала. Высокие показатели этого критерия свойственны металлам, которые позволяет осуществить необходимый подвод тепла к готовящимся продуктам. Однако и материалы с низкой теплоотдачей находят свое активное применение, выступая в роли теплоизоляторов для препятствия потере тепла.

Благодаря использования таких материалов возможно обеспечить комфортные условия для нормального проживания в жилых домах. Однако вышеуказанными методами теплопередача не ограничивается. Существует еще вероятность передачи тепловых процессов без прямого контакта тел.

Систематические потоки горячего воздуха от радиатора или системы отопления в квартире. От нагретого обогревателя будет обязательно исходить поток теплого воздуха, осуществляя полноценный обогрев помещения.

Указанный способ обмена теплом называется конвекцией, благодаря которой теплопередача происходит путем потоков жидкости или газа.

Все происходящее на Земле тепловые явления непосредственно связаны с излучением нашего главного источника – Солнца.

В связи с этим, можно определить еще один метод теплопередачи – тепловое регулярное излучение, которое обуславливается мощным электромагнитным излучением нагретого вещества. Именно таким образом Солнце обогревает нашу планету.

Стоит отметить, что тепловые явления, бесспорно, играют важную роль в жизни каждого человека, животных и растений. Изменение температуры воздуха на 2030° С при смене времени года будет видоизменять все вокруг нас. От температурного режима окружающей среды зависит возможность нормальной жизни на Земле. Люди за весь период истории смогли получить относительную независимости от природных факторов после того, как научились добывать и поддерживать огонь.

Тогда это считалось самым великим открытием, которое было сделано на заре развития современного общества. История эволюции представлений о сути природы тепловых явлений можно назвать хорошим пример того, каким противоречивым и многогранным путем постигают научную истину. Первые успехи в данной сфере науки относятся к началу XVII столетия, когда миру был представлен термометр, а следом появился шанс количественного изучения тепловых процессов и принципов макросистем.

Тепловые явления

Тепловые явления всегда связаны с охлаждением или нагреванием, плавлением или отвердеванием, т. е. с изменением температуры.

Тепловые явления в жизни

С тепловыми явлениями мы сталкиваемся ежедневно и вряд ли каждый раз задумываемся над превращениями, сопровождающих эти процессы. Например, просматривая прогноз погоды, мы думаем лишь о выборе подходящих одежды и обуви. Чтобы выпить горячий чай или кофе, мы нагреваем воду в чайнике.

Кладем мокрые вещи на горячую батарею, зная, что через несколько часов все высохнет, и т.д. И это только дома.

Трудно переоценить значимость тепловых явлений в нашей жизни: это плавление металла, сгорание топлива, изготовление новых материалов, создание тепловых двигателей и многое другое.

Почему железная дорога длиннее летом?

Этот вопрос может показаться тебе довольно странным, но длина железной дороги, точнее, ее рельсового пути, действительно увеличивается летом. Почему так происходит?

Все дело в тепловых явлениях: летом, под воздействием солнечных лучей, температура рельса может достигать и +40° С, а в зимние холода рельс остывает до -20—25°С. Известно, что при нагревании тела увеличиваются. Это происходит и с рельсами: летом они становятся длиннее.

Тем не менее говоря о том, что летом железная дорога длиннее, следует понимать, что на самом деле речь идет не об удлинении маршрута между городами, а всего лишь об увеличении общей суммы длин всех рельсов.

Посмотри внимательно на картинку справа. Железнодорожные рельсы специально укладывают так, чтобы между их стыками оставался небольшой зазор. Именно этот промежуток и рассчитан на увеличение длины рельсов при нагревании. Иногда его так и называют — «тепловой зазор».

Теперь понятно, что за счет общей длины всех зазоров и происходит увеличение длин рельсов при нагревании!

Почему между трамвайными рельсами не оставляют зазоры?

Трамвайные рельсы действительно укладывают, не оставляя никаких зазоров. Почему? Сравни картинки.

Трамвайные рельсы почти полностью опускают в землю: на поверхности остается только верхняя часть полотна. Поэтому можно с уверенностью говорить о том, что земля «спасает» рельсы от перегрева даже в самые жаркие дни. А так как трамвайные рельсы не перегреваются, то и их длина, в отличие от железнодорожных, практически не меняется. Поэтому между трамвайными рельсами и не оставляют зазоров.

Почему летом провода линий электропередачи немного провисают?

Действительно, провода линий электропередачи слегка провисают в теплое время года. Это не ошибка монтажников, а преднамеренное действие. Объяснить данное явление довольно просто. Ты уже знаешь, что при нагревании тела расширяются, а при охлаждении — сжимаются. Если сильно натянуть провод, то, охлаждаясь (это может случиться не только зимой, но и во время прохладных ночей в межсезонье и даже летом), он становится короче и может лопнуть.

Почему на трубопроводах делают изгибы?

Скорее всего, ты не раз видел наземные трубопроводы, в которых через определенные промежутки есть специальные изгибы в виде буквы П.

Такие изгибы сделаны не случайно. В связи с резкими перепадами температуры трубопроводы способны удлиняться и расширяться. На прямом участке такие изменения могут привести к серьезным деформациям. Поэтому и делают изгибы, чтобы компенсировать эту нагрузку.

Как правильно охладить продукты при помощи льда?

Представь, что тебе нужно охладить лимонад при помощи кубиков льда, замороженных в специальной форме, но бросать их внутрь нельзя. Как ты поступишь? Поставишь кувшин на форму со льдом? Или наоборот, форму на горлышко кувшина? Более удобным кажется первый вариант, т.е. поставить кувшин на лед. Однако правильным с точки зрения физики является второй. Конечно, это вовсе не означает, что охладить лимонад в кувшине, поставив его на лед, нельзя. Можно, но в данном случае охладится только нижний слой напитка.

Поэтому если нужно охладить всю жидкость, то лед следует положить сверху. Объяснение этому правилу довольно простое: охлажденный льдом воздух опускается вниз, постепенно охлаждая сосуд.

Почему зимой мы носим теплую одежду?

Единственный правильный ответ на этот вопрос только один: потому что зимой холодно, и мы не хотим мерзнуть. А ты уверен, что именно одежда нас греет? Чтобы убедиться, так ли это на самом деле, ты можешь проделать следующий эксперимент.

Тебе понадобятся любая теплая куртка или пальто (желательно пуховик), которые ты носишь зимой, кубики льда и два небольших полиэтиленовых пакета. Итак, в оба пакета положи одинаковое количество кубиков льда и завяжи. Один пакет оставь на столе, а второй тщательно заверни в зимнюю куртку. Когда лед в первом пакете начнет таять, вытащи второй пакет со льдом из куртки. Что произошло со льдом во втором пакете? Лед даже и не начал таять! На этом опыте ты наглядно убедился в том, что зимняя одежда абсолютно не греет. На самом деле она просто сохраняет температуру. Завернутый в куртку лед практически не растаял, и это значит, что его температура осталась прежней. И когда мы надеваем зимнюю одежду, она не греет — она не дает нашему телу охладиться, т. е. сохраняет его температуру.

Почему стаканы из толстого стекла лопаются чаще, чем из тонкого?

Это действительно так: стаканы из тонкого стекла более устойчивы к горячей воде, чем из толстого.

Казалось бы, где логика? Но в данном случае нужно учитывать законы физики. Основная причина того, что стекло лопается, заключается в его неравномерном расширении. Когда мы наливаем кипяток в стакан, то сначала прогреваются его внутренние стенки. А внешние стенки по-прежнему остаются недостаточно нагретыми и не выдерживают давления перегретого внутреннего слоя. В этот момент и происходит лопание стекла.

Теперь ты понял, почему толстое стекло чаще лопается, чем тонкое? Стенки стакана из тонкого стекла успевают прогреться гораздо быстрее. Это означает, что в стакане с тонкими стенками быстрее устанавливается одинаковая температура внутреннего и внешнего слоев стекла. А в стакане из толстого стекла все эти процессы протекают настолько медленнее, что оно не успевает прогреться и лопается.

Лабораторная посуда

Обрати внимание на стеклянную посуду, которую используют в лабораториях: она вся из очень тонкого стекла. Причем воду кипятят именно в таких сосудах, совершенно не опасаясь, что они лопнут прямо во время проведения исследования.

Теплопередача

Тот, кто хоть раз в жизни получал ожог, знает о нем не понаслышке. Способов обжечься довольно много. Например, можно нечаянно дотронуться до раскаленной сковородки, гриля или формы с пирогом, который только что достали из духовки. Можно обжечься паром кипящей воды или очень горячим воздухом из фена. А можно просто лежать под палящим солнцем и получить ожог кожи. Все эти примеры указывают на разные способы передачи тепла от более горячего тела к более холодному.

Способы теплопередачи. Теплопроводность

Существуют различные способы передачи тепла: теплопроводность, конвекция и излучение.

Главное их отличие заключается в способе передачи тепла.

При теплопроводности передача тепла происходит при непосредственном контакте. Например, во время приготовления пищи нагретая плита передает тепло сковороде или кастрюле.

Конвекция и излучение

Для возникновения конвекции необходимо движение воздуха или воды. Конвекция — это передача тепла потоками жидкости или газа.

Наглядный пример конвекции — обогрев наших домов от батарей. Теплый воздух поднимается к потолку и равномерно распределяется по всей комнате. Охлаждаясь, воздух опускается. Потом процесс повторяется снова. Такая циркуляция воздуха и называется конвекцией.

Тепловое излучение — это передача тепла от одного тела к другому электромагнитными волнами. Именно так попадает на Землю тепло от Солнца. При тепловом излучении нет необходимости в прямом контакте или наличии потоков жидкости или газа.

Почему в окнах двойные стекла?

Ты уже знаешь, что передача тепла происходит от более горячего тела к более холодному. Но у различных материалов разная способность передавать тепло, или разная теплопроводность. У дерева, стекла и воды она очень низкая.

Окна делают из двух и более стекол, скрепленных между собой, с целью увеличения их теплоизоляционных свойств. Пространство между стеклами заполняется воздухом, теплопроводность которого в 40 раз меньше, чем у стекла. Типичная конструкция окон «стекло—воздух—стекло» позволяет лучше сохранить тепло в наших домах.

Почему в снежную зиму деревья не вымерзают?

В снежную зиму земля надежно защищена от промерзания. Как бы странно это ни звучало, но снег очень хорошо греет землю. А происходит это потому, что снег содержит воздух и является очень плохим проводником тепла. Почва не промерзает, и корни деревьев остаются в тепле.

Почему зимой мерзнут ноги в очень тесной обуви?

Это происходит потому, что в тесной обуви воздушная прослойка между ногой и сапогом или ботинком очень мала. Так как воздух — плохой проводник тепла, достаточный слой воздуха между ногой и обувью защитил бы от замерзания. Именно поэтому зимой нужно носить просторную обувь.

Почему мы не обжигаем губы и рот, когда пьем из фарфоровой чашки?

Скорее всего, ты не раз наблюдал такую картину: фарфоровая чашка, в которую только что налили кипяток, не настолько горячая, чтобы ее невозможно было взять в руки. А что произойдет, если налить воду такой же температуры в металлическую чашку? Сможешь ли ты удержать эту чашку в руке, уже не говоря о том, чтобы прикоснуться к ней губами? Металлическая чашка моментально нагревается до такой степени, что в руки ты ее не возьмешь.

Объяснением этому является разная теплопроводность фарфора и металла: у фарфора она существенно ниже.

Тепловые явления в физике – определение, основные виды, примеры

Гипотеза: благодаря научным знаниям и достижениям созданы легкие, прочные малотеплопроводные материалы для одежды и защиты жилища, кондиционеры, вентиляторы и прочие приспособления. Это позволяет нам преодолевать трудности и многие проблемы, связанные с теплом. Но все же изучать тепловые явления необходимо, так как они имеют исключительно большое влияние на нашу жизнь.

Цель: изучение тепловых явлений и тепловых процессов.

Задачи: рассказать о тепловых явлениях и тепловых процессах;

изучить теорию тепловых явлений;

на практике рассмотреть существование тепловых процессов;

показать проявление этих опытов.

Ожидаемый результат: проведение опытов и изучение наиболее распространенных тепловых процессов.

Результат работы над проектом: подобран и систематизирован материал по теме, проведены опыты и блиц – опрос учащихся, подготовлена презентация, представлено стихотворение собственного сочинения.

Тепловые явления – физические явления, которые связаны с нагреванием и охлаждением тел.

Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация – все это примеры тепловых явлений.

Тепловое движение – процесс хаотичного (беспорядочного) движения

частиц, образующих вещество.

Чем выше температура, тем больше скорость движения частиц. Чаще всего рассматривается тепловое движение атомов и молекул. Молекулы или атомы вещества всегда находятся в постоянном беспорядочном движении.

Это движение обусловливает собой наличие в любом веществе внутренней кинетической энергии, которая, связана с температурой вещества.

Поэтому, беспорядочное движение, в котором всегда находятся молекулы или атомы, называется тепловым.

Изучение тепловых явлений показывает, что насколько в них уменьшается механическая энергия тел, настолько же увеличивается их механической и внутренней энергий, при любых процессах остаётся неизменной.

В этом заключается закон сохранения энергии.

Энергия не возникает из ничего и не исчезает никуда.

Она может лишь переходит из одного вида в другой, сохраняя своё полное значение.

Тепловое движение молекул никогда не прекращается. Поэтому любое тело всегда обладает какой-то внутренней энергией. Внутренняя энергия зависит от температуры тела, агрегатного состояния вещества и других факторов и не зависит от механического положения тела и его механического движения. Изменение внутренней энергии тела без совершения работы называется теплопередачей.

Теплопередача всегда происходит в направлении от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой.

Существует три вида теплопередачи:

Тепловые процессы – разновидность тепловых явлений; процессы, при которых меняется температура тел и веществ, а также возможно изменение их агрегатных состояний. К тепловым процессам относятся:

Парообразование

Кристаллизация

Десублимация

Рассмотрим в качестве примера вещество, которое может находиться в трёх агрегатных состояниях: вода (Ж- жидкое, Т- твердое,Г- газообразное)

Нагревание – процесс повышения температуры тела или вещества. Нагревание сопровождается поглощением теплоты из окружающей среды. При нагревании агрегатное состояние вещества не изменяется.

Опыт 1: Нагревание.

Наберём воду из крана в стакан и измерим её температуру (25°C),

затем поставим стакан на теплое место (окно на солнечной стороне), и через некоторое время измерим температуру воды (30°C).

Подождав ещё некоторое время, я еще раз измерила температуру (35°C). Вывод: термометр показывает увеличение температуры сначала на 5°C, а потом и на 10°C.

Охлаждение – процесс, понижения температуры вещества или тела; Охлаждение сопровождается выделением теплоты в окружающую среду. При охлаждении агрегатное состояние вещества не изменяется.

Опыт 2: Охлаждение.Посмотрим как происходит охлаждение на опыте.

Из крана в стакан наберём горячую воду и измерим её температуру (60°C) затем этот стакан на некоторое время поставим на подоконнике, после чего измерим температуру воды и она стала равной (20°C).

Вывод: вода охлаждается и термометр показывает понижение температуры.

Опыт 3: Кипение.

С кипением мы каждый день сталкиваемся дома.

Нальём в чайник воду и поставим его на плиту. С начала вода нагревается, а затем происходит кипения воды. Об этом свидетельствует пар, выходящий из носика чайника.

Вывод: при кипении воды, пар из горлышка чайника выходит через маленькое отверстие и свистит и мы выключаем плиту.

Испарение – это парообразование , происходящее со свободной поверхности жидкости.

Испарение зависит от:

Температуры вещества (чем выше температура, тем интенсивнее испарение);

Площади поверхности жидкости (чем больше площадь, тем больше испарение);

Рода вещества (разные вещества испаряются с разной скоростью);

Наличия ветра (при наличии ветра испарение происходит быстрее).

Опыт 4: Испарение.

Если Вы когда-нибудь наблюдали за лужами после дождя, то Вы, несомненно, замечали, что лужи становятся меньше и меньше. Что произошло с водой?

Вывод: она испарилась!

Кристаллизация (отвердевание) – это переход вещества из жидкого агрегатного состояния в твердое. Кристаллизация сопровождается выделением энергии (теплоты) в окружающую среду.

Опыт 5: Кристаллизация. Чтобы обнаружить кристаллизацию, проведём опыт.

Наберём воду из крана в стакан и поставим в морозильную камеру холодильника. Через некоторое время происходит процесс отвердевания вещества, т.е. на поверхности воды появляется корка. Затем вся вода в стакане полностью превратилась в лед, то есть кристаллизуется.

Вывод: сначала вода охлаждается до 0 градусов, затем замерзает.

Плавление – переход вещества из твердого состояния в жидкое. Этот процесс сопровождается поглощением теплоты из окружающей среды. Чтобы расплавить твёрдое кристаллическое тело ему необходимо передать некоторое количество теплоты.

Опыт 6: Плавление.Плавление легко обнаруживается на опыте.

Достаём из морозильной камеры холодильника стакан с замёрзшей водой, который поставили мы. Через некоторое время в стакане появилась вода – лед начал таять. Спустя некоторое время весь лед растаял, то есть полностью перешел из твердого в жидкое.

Вывод: лёд с течением времени получает тепло от окружающей среды и со временем растает.

Конденсация –переход вещества из газообразного состояния в жидкое.

Конденсация сопровождается выделением теплоты в окружающую среду.

Опыт 7: Конденсация.

Мы вскипятили воду и поднесли к носику чайника холодное зеркало. Через несколько минут на зеркале четко видны капли конденсировавшегося водяного пара.

Вывод: пар оседая на зеркале превращается в воду.

Явление конденсации можно наблюдать летом, ранним прохладным утром.

Капельки воды на траве и цветах – роса – свидетельствуют о том, что водяной пар, содержавшийся в воздухе, конденсировался.

Сгорание – процесс сжигания топлива, сопровождающийся выделением энергии.

Эта энергия используется в различных

сферах нашей жизни.

Опыт 8: Сгорание. Каждый день мы можем наблюдать, как сгорает природный газ в горелке плиты. Это и есть процесс сгорания топлива.

Также процессом сгорания топлива является процесс сжигания дров. Поэтому, чтобы провести опыт по сгоранию топлива, достаточно только зажечь газовую

горелку или спичку.

Вывод: при сгорании топлива выделяется тепло, может появиться специфический запах.

Результат работы над проектом:в своей проектной работе я изучила наиболее распространенные тепловые процессы: нагревание, охлаждение, парообразование, кипение, испарение, плавление, кристаллизация, конденсация, сгорание, сублимации и десублимации.

Кроме того, в работе были затронуты такие темы, как тепловое движение, агрегатные состояния веществ, а также общая теория по тепловым явлениям и тепловым процессам.

На основе простейших опытов рассматривалось то или иное тепловое явление. Опыты сопровождаются демонстрационными картинками.

На основе опытов рассмотрено:

– существование различных тепловых процессов;

доказана актуальность тепловых процессов в жизни человека.

Также мною был проведен блиц-опрос учащихся 9 «А» класса в составе 15 человек.

Блиц – опрос учащихся 9 класса.

Вопросы:

1. Что такое тепловые явления?

2. Приведите примеры тепловых явлений

3. Какое движение называют тепловым?

4. Что такое теплопроводность?

5. Агрегатные превращения – это…

6. Явление превращения жидкости в пар?

7. Явление превращения пара в жидкость?

8. Какой процесс называется плавлением?

9. Что такое испарение?

10. Назовите процессы, обратные нагреванию, плавлению, испарению?

Ответы:

1. Тепловые явления – физические явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел

2. Примеры тепловых явлений: нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация

3. Тепловое движение – беспорядочное, хаотическое движение молекул

4. Теплопроводность – передача тепла от одной части к другой

5. Агрегатные превращения – это явления перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое

6. Парообразование

7. Конденсация

8. Плавление – переход вещества из твердого состояния в жидкое. Этот процесс сопровождается поглощением теплоты из окружающей среды

9. Испарение – это парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости

10. Процессы, обратные нагреванию, плавлению, испарению – охлаждение, кристаллизация, конденсация

Результаты блиц – опроса:

1. Правильный ответ – 7 чел – 47%

Неправильный ответ – 8 чел – 53%

2. Правильный ответ –6 чел – 40%

Неправильный ответ –9 чел – 60%

3. Правильный ответ – 10 чел – 67%

Неправильный ответ – 5 чел – 33%

4. Правильный ответ –6 чел – 40%

Неправильный ответ – 9 чел – 60%

5. Правильный ответ – 8 чел – 53%

Неправильный ответ – 7 чел – 47%

6. Правильный ответ – 12 чел – 80%

Неправильный ответ – 3 чел – 20%

7. Правильный ответ – 8 чел – 53%

Неправильный ответ – 7 чел – 47%

8. Правильный ответ – 10 чел – 67%

Неправильный ответ – 5 чел – 33%

9. Правильный ответ – 13 чел – 87%

Неправильный ответ – 2 чел – 13%

10. Правильный ответ – 8 чел –53%

Неправильный ответ – 7 чел – 47%

Блиц-опрос показал, что ученики не достаточно знакомы с этой темой, и я надеюсь, что мой проект поможет им восполнить недостающие пробелы по данной теме.

Поставленная мною цель и задачи проектной работы выполнены.

Закончить свою работу хочу стихотворением, которое мы сочинили вместе с моим дедушкой.

Тепловые явления

Мы явления изучаем,

Про тепло познать желаем.

Мы живем в чудесном мире –

Все, как дважды два – четыре.

Выполняем мы работу,

Раскачав молекул роту,

Колем на дрова бревно –

Нам становится тепло.

Очень важная задача-

Тепло можно передать,

От воды нагретой взять.

Все тела теплопроводны:

Вода греет радиатор,

Воздух снизу вверх идет,

В дом тепло передает.

А оконное стекло

В доме бережет тепло.

В раме есть воздушный слой –

Для тепла стоит горой.

Он тепло не пропускает

И в квартире сохраняет.

Ну а днем, мы знаем сами,

Солнце даст тепло лучами…

Чтоб познать все свойства эти,

В дружбе жить с теплом на свете,

И на деле применить –

Надо ФИЗИКУ учить.

Список литературы

1. Рахимбаев М.М. Флеш-учебник: «Физика. 8 класс». 2. Преподавание физики, развивающее ученика. Кн.1. Подходы, компоненты, уроки, задания / Сост.и под ред. Э.М. Браверман:- М.: Ассоциация учителей физики, 2003. – 400 с. 3. Дубовицкая Т.Д. Диагностика значимости учебного предмета для развития личности учащихся. Вестник ОГУ, №2, 2004. 4. Колеченко А.К. Энциклопедия педагогических технологий: Пособие для преподавателей. – СПб.: КАРО, 2004. 5. Селевко Г.К. Педагогические технологии на основе активизации, интенсификации и эффективного управления УВП. М.: НИИ школьных технологий, 2005. 6. Электронные ресурсы:Сайт http://school-collection.edu.ru Сайт http://obvad.ucoz.ru/index/0Сайт http://zabalkin.narod.ru Сайт http://somit.ru

Старт в науке

Учредителями Конкурса являются Международная ассоциация учёных, преподавателей и специалистов – Российская Академия Естествознания, редакция научного журнала «Международный школьный научный вестник», редакция журнала «Старт в науке».