Конвекция. Излучение

На прошлом уроке мы с вами подробно рассмотрели один из видов теплопередачи — теплопроводность. Давайте вспомним, что теплопроводность — это явление передачи внутренней энергии от одного тела к другому или от одной части тела к другой при их непосредственном контакте.

Ещё раз обратим внимание на то, что при теплопроводности не происходит переноса вещества.

Однако существуют и другие виды теплопередачи — это конвекция и излучение. Именно этим явлениям и будет посвящён наш с вами сегодняшний урок.

Мы уже знаем, что газы и жидкости обладают плохой теплопроводностью. Однако возникают закономерные вопросы: почему же нагревается вода в кастрюле, поставленной на включённую плиту? И почему же прогревается воздух в комнате от батарей водяного отопления?

Ответим на первый вопрос, проделав следующий опыт. Нальём в колбу воду и аккуратно опустим на дно несколько кристалликов марганцовки. Затем поставим колбу на спиртовку так, чтобы её пламя касалось колбы в том месте, где лежат кристаллики.

Через некоторое время мы с вами увидим, как со дна колбы начнут подниматься окрашенные струйки воды. А достигнув верхних слоёв воды, эти струйки начнут опускаться.

Наблюдаемое нами явление можно объяснить следующим образом. Нижний слой воды нагревается от стенки колбы. Вы знаете, что при увеличении температуры тело начинает расширяться. Вследствие чего уменьшается плотность тела. На этот тёплый слой воды действует архимедова сила, которая выталкивает его вверх. На место тёплого слоя опускается холодный слой воды. После нагревания, этот слой воды также начнёт двигаться вверх, а его места займёт новый слой. И так будет происходить до тех пор, пока температура воды не выровняется по всему своему объёму. Таким образом, энергия переносится посредством поднимающихся потоков жидкости.

А кто из вас не замечал такую картину: в морозное утро дым из печной трубы серебристым столбом поднимается вверх?

Найдём объяснение и этому факту. Нагретый в печной трубе воздух становится легче холодного, и по закону Архимеда холодный воздух, подтекая под нагретую часть, заставляет его подниматься вверх. При таком перемещении нагретого объёма вещества и переносится теплота.

В рассмотренных нами примерах мы наблюдали ещё один вид теплопередачи — конвекцию.

Конвекция — это вид теплопередачи, при котором энергия передаётся потоками жидкости или газа, то есть сопровождается переносом вещества.

Конечно же у вас может возникнуть закономерный вопрос: а возможна ли конвекция в твёрдых телах? Очевидно, что нет, так как конвекция связана с переносом вещества. А в твёрдом теле вещество не может перемещаться по объёму.

Конвекция обуславливает множество явлений природы и процессов, происходящих в повседневной жизни. Так, например, благодаря конвекции создаётся нужная тяга в печах и каминах, чтобы полностью сжечь в них топливо. Для создания нужной тяги даже в очень небольших котельных трубы делают высотой в несколько десятков метров.

А, самой высокой дымовой трубой в мире является труба Экибастузской ГРЭС-2 в Казахстане. Её высота равна 420 м.

Экибазстузская ГРЭС-2

Примером использования конвекции является система водяного отопления домов. Вы наверняка замечали, что отопительные батареи в основном размещаются внизу (под окнами).

Это сделано для того, чтобы ускорить конвекцию воздуха в помещении. Холодный воздух от окна спускается вниз, где он соприкасается с батареями. Получив от них теплоту, он поднимается вверх, уступая место холодному воздуху. В результате такой конвекции и происходит прогревание воздуха по всему объёму комнаты.

Конвекцией объясняются ночные и дневные ветры — бризы, возникающие на берегах морей и океанов.

На берегу водоёмов в жаркий летний день вода нагревается Солнцем медленнее, чем суша, так как вода обладает малой теплопроводностью. Это вызывает понижение давления воздуха над сушей. Поэтому холодный воздух перемещается с водоёма на сушу. Это — дневной бриз.

Дневной бриз

Ночью же наоборот, суша охлаждается быстрее, чем вода. Поэтому ночной бриз дует от суши к водоёму.

Ночной бриз

Рассмотренные примеры — это примеры естественной конвекции. Когда же естественной конвекции недостаточно, то используют вынужденную конвекцию. При вынужденной конвекции перемещение вещества обусловлено действием внешних сил. Примерами такой конвекции могут служить движение воздуха в помещении под действием вентилятора. Или добыча нефти из глубинных слоёв Земли при помощи мощных насосов.

Добыча нефти

Проведём такой опыт. Возьмём теплоприёмник — это металлическая коробочка, одна сторона которой блестящая, а другая покрыта матовой чёрной краской.

Внутри коробочки находится воздух.

Установим вертикально электрическую плитку, а возле неё укрепим теплоприёмник, соединённый с манометром. И начнём нагревать плитку.

Через некоторое время мы заметим, что уровень жидкости в колене манометра, соединённом с теплоприёмником, начнёт понижаться, что говорит о нагревании воздуха внутри теплоприёмника и повышении вследствие этого его давления.

Могло ли это произойти за счёт теплопроводности воздуха? Очевидно, нет, так как теплопроводность воздуха мала, а теплота к приёмнику была перенесена достаточно быстро.

Тогда может быть это произошло за счёт конвекции? Опять нет, так как конвекционные потоки идут вверх.

Оказывается, существует ещё один способ передачи теплоты — излучение

. Его главной особенностью является то, что оно возможно не только в среде, но и в вакууме. Значит, основным способом переноса теплоты от электрической плитки к теплоприёмнику было излучение. Нагревание воздуха в теплоприёмнике произошло потому, что он поглотил энергию, переданную излучением. Любое тело излучает энергию. Но эта энергия зависит от многих факторов, в частности от температуры тела. Чем она выше, тем больше энергии излучает тело, и наоборот.

А теперь зададимся вопросом, одинаково ли излучают и поглощают тела? Чтобы на него ответить, проведём такой опыт. Возьмём два теплоприёмника и укрепим их на одинаковом расстоянии от сосуда, в котором находится вода, так, чтобы черные поверхности теплоприёмников были обращены к сосуду.

Присоединим к теплоприёмникам манометры. Обратите внимание, что одна из стенок сосуда покрашена чёрной, а другая белой краской. Будем нагревать сосуд с водой на плитке и проследим за изменением уровней жидкостей в коленах манометра, присоединённого к теплоприёмникам. Через некоторое время уровень жидкости в колене манометра, соединённом с левым теплоприёмником, понизится, что говорит о большем нагревании в нём воздуха, чем в правом приёмнике.

Так как левый теплоприёмник получил теплоту, излучаемую чёрной поверхностью сосуда, то можно сделать важный вывод о том, что чёрные поверхности излучают больше энергии, чем белые.

Тогда возникает закономерный вопрос: а одинаково ли поглощают энергию черные и белые поверхности? Опять ответим на вопрос с помощью опыта. В схему предыдущего опыта внесём небольшие изменения. Заменим сосуд на другой, полностью окрашенный в чёрный цвет, а правый теплоприёмник повернём к сосуду белой стороной. Опять нагреем сосуд с водой и будем следить за уровнями жидкостей в коленах манометра.

Можно заметить, что уровень жидкости в колене манометра, соединённого с левым теплоприёмником, ниже, чем в другом колене. Значит, температура воздуха в этом теплоприёмнике выше, чем во втором. Но оба теплоприёмника поглощали энергию от одного сосуда, только один теплоприёмник был повернут к нему чёрной поверхностью, а другой — белой. Значит, чёрная поверхность поглощает энергии больше, чем белая.

Именно поэтому, в летний солнечный день в чёрной одежде значительно жарче, чем в белой.

На основании проделанных опытов и наблюдений можно утверждать, что черные поверхности при равной температуре и поглощают, и излучают энергии больше, чем белые.

Урок физики по теме » Виды теплопередачи. Конвекция, 8 класс»

Урок по теме «Конвекция».

ФИО (полностью)

Вяткина Татьяна Борисовна

Место работы

МБОУ «СОШ № 3 г. Осы»

Должность

Учитель

Предмет

Физика

Класс

8

Тема и номер урока в теме

«Тепловые явления», урок № 5

Базовый учебник

А.В. Перышкин. Физика. 8 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений.- М.: Дрофа, 2010..

8. Цель урока: формирование у учащихся представления о процессе конвекции как одном из видов теплопередачи, раскрытие механизма передачи энергии в жидкостях и газах.

9. Задачи:

— обучающие: расширить и углубить знания учащихся по теме “Тепловые явления”; раскрыть и отработать понятия, «температура», «те­плопередача», «конвекция», помочь учащимся осмыслить практическую значимость, полезность приобретаемых знаний и умений;

-развивающие продолжить формирование у обучающихся ключевых умений, имеющих универсальное значение для различных видов деятельности – выделение проблемы, принятие решения, поиска, анализа и обработки информации;

-воспитательные способствовать развитию навыков общения в процессе совместной деятельности, созданию условий для повышения интереса к изучаемому материалу посредством применения информационно-коммуникативных технологий обучения.

10. Тип урока: изучение нового материала.

11. Формы работы учащихся: индивидуальная, групповая, парная.

12. Необходимое техническое оборудование: компьютер, электронные образовательные ресурсы (ЭОР). ноутбуки.

13. Структура и ход урока

I Организационный момент (3 мин)

II Актуализация знаний: (10 мин)

III Мотивация. (5 мин)

IV Целеполагание. (3 мин)

V Изучение нового материала.(10 мин)

VI Первичное закрепление знаний. (5 мин)

VII Рефлексия. (3 мин).

VIII Домашнее задание. (1 мин)

Эпиграф урока на доске:

Владея опытом естественных наук,

Изучим все, что есть в подлунном мире,

Тогда лишь станет ясным все вокруг,

И пониманье человеческое шире. (слайд 2)

Действия учителя

Действия ученика

I Организационный момент ( 3 мин)

* проверка наличия учащихся в классе;

* напоминание ТБ работы в кабинете;

* доброжелательный настрой учителя и учащихся;

* организация внимания всех учащихся

II Актуализация знаний: ( 10 мин)

(каждой группе раздаются карточки с заданием)

1 гр. Ответить на вопросы:

1. Что такое внутренняя энергия?

2.Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела?

2 гр. Провести эксперимент и сделать вывод.

На столе лежат несколько предметов. Посмотрите на них и постарайтесь продемонстрировать изменение внутренней энергии путем совершения работы и теплопередачи.

Оборудование: стакан с теплой водой, ложка, молоток, гвоздь, дощечка)

Вопросы:

1. Почему гвоздь, пока мы его забивали, не нагревался, а как только мы несколько раз ударили по шляпке, она сразу нагрелась?

2. Чашку с горячим чаем поставили со стола на полку. Как при этом изменилась внутренняя энергия чая?

3. Автомобиль в процессе своего движения измени л свою скорость с 72 до 36 км/ч. Как при этом изменилась его внутренняя энергия?

Итак, мы вспомнили, что внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами:

Внутренняя энергия изменяется:

совершением теплопередачей

работы.

Теплопроводност конвекция излучение

3гр. Провести эксперимент и сделать вывод.

Оборудование ( стеклянная и металлическая палочки, спички, спиртовка).

Вопросы:

1. Что такое теплопроводность?

2. Какие вещества являются хорошими проводниками тепла?

3. Назовите вещества, которые являются плохими проводниками тепла.

III Мотивация. (5 мин)

4 гр. Ответить на вопросы:

1. Почему красиво оформленные радиаторы отопления не помещают в комнате у потолка?

2. Почему чайник с водой подогревают снизу?

3. Дым от костра восходит ввысь

И тает, уходя во тьму.

Ты у костра, ты приглядись:

Уход ввысь… А почему?

Чтобы ответить правильно на эти и другие интересные вопросы, обратимся к опыту.

Проводится опыт (см. рисунок)

Можно ли этот опыт объяснить с помощью теплопроводности?

Почему?

IV Целеполагание. (3 мин)

Каким же видом теплопередачи мы сможем объяснить этот опыт?

Для ответа на этот вопрос откройте параграф 5 учебника.

Попробуйте назвать тему и цели урока.

V Изучение нового материала.(10 мин)

Обратите внимание на план изучения видов теплообмена, который находится у вас в ноутбуках.

Пользуясь этим планом, анимациями видеофрагментами и текстом параграфа, вам предстоит заполнить вторую колонку таблицы.

В чем отличие теплопроводности и конвекции?

VI Первичное закрепление знаний. (5 мин)

VII Рефлексия. (3 мин).

Вспомните тему нашего урока.

Какую вы ставили перед собой цель в начале урока?

Смогли ли вы реализовать свою цель?

В чем были ваши затруднения?

Какова практическая значимость этой темы для вас лично?

Учитель отмечает работу лучшей группы в групповой работе и работу лучших учеников в парной работе.

VIII Домашнее задание. (1 мин)

(Записывается на доске заранее в начале урока.)

1. Параграф 5, ответить на вопросы в конце параграфа устно.

2. По выбору (письменно)

А. Когда парусным судам удобнее входить в гавань: днем или ночью. Почему?

Б. Почему в безветрие дым от костра поднимается вертикально вверх?.

1.Взаимопроверка учащимися готовности к уроку.

2.взаимопроверка учащимися наличия письменного домашнего задания

3.учащиеся образуют группы для дальнейшего изучения материала.

Отвечают на поставленные вопросы.

Внутренняя энергия- это кинетическая энергия движения всех молекул, из которых состоит тело и потенциальная энергия их взаимодействия.

Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: работой и теплопередачей.

Ученики демонстрируют опыты:

1. опускают в стакан с водой ложку.

2. опыт по забиванию гвоздя.

Отвечают на вопросы.

Пока вбивали гвоздь, энергия распределялась по всему гвоздю, а затем только по шляпке.

Внутренняя энергия тела не изменилась, так как она не зависит от расположения тела относительно других тел.

Внутренняя энергия тела не изменилась, так как она не зависит от механического движения тела.

Слайд 3

Проводят эксперимент, делают вывод:

Теплопроводность металла гораздо больше, чем теплопроводность стекла.

Теплопроводность — это явление передачи внутренней энергии от одного тела к другому при соприкосновении или от одной его части к другой.

Все металлы очень хорошо проводят тепло.

Например, воздух, пористые материалы, так как в порах содержится воздух, который является плохим проводником теплоты.

В ходе обсуждения делается вывод:

— холодный воздух в процессе нагревания у радиаторов становится теплым и поднимается вверх;

— плотность теплого воздуха меньше, чем холодного и потоки тёплого воздуха под действием Архимедовой силы устремляются вверх..

Слайд 4

Слайд 5

Идет обсуждение результатов опыта.

С помощью теплопроводности этот опыт объяснить нельзя, так как здесь мы видим, что струйки марганца устремляются кверху от места нагревания. То есть более теплые струи воды поднимаются кверху. При теплопроводности же вещество не перемешивается.

Слайд 6

Пользуясь текстом учебника, учащиеся называют тему урока — конвекция.

Формулируются цели:

1.Изучить конвекцию, как способ передачи тепла.

2.Научиться понимать физический смысл конвекции.

3.Изучить два вида конвекции.

4.Рассмотреть практическое применение явления.

Слайд 7, 8, 9, 10, 11.

Учащиеся работают по ноутбукам и заполняют таблицу. (приложение 1)

Видеофрагменты, анимации:

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b7974-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/1_5.swf

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b7974-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/1_5.swf

отличие конвекции от теплопроводности: при конвекции происходит перенос вещества

( конвекция воздуха в комнате при открытом окне)

(Идет обсуждение, приводят свои примеры из жизни)

Примеры конвекции:

1.холодные и теплые морские и океанские течения;

2.система отопления помещений;

3. процессы горообразования

4. тяга

5. дневной и ночной бриз.

Слайд 12.,13,14, 15.

Дети решают тест на ноутбуках и проверяют его.- самопроверка(приложение 2).

Учащиеся отвечают на вопросы учителя.

Учащиеся анализируют свою работу на уроке.

Слайд 16.

Литература по теме:

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. /Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. Физика 8. – М.: Мнемозина.

2. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Приложение 1

Характеристика.

Теплопроводность

Конвекция

Определение

Передача энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым

Перенос энергии потоками жидкости или газа

Переносится ли вещество?

Перенос вещества не происходит

Происходит перенос вещества

В каких средах осуществляется?

1. Твердые тела

2. Жидкости

3. Газы

1.Жидкости

2.Газы

Рисунок

Причина.

расстояние между молекулами

колебания молекул.

действие архимедовой силы, движение молекул.

Особенности

Высокая

• металлы

• вода

• алмаз

Низкая

Теплоизоляторы

• воздух

• войлок

• вата

• мех

Естественная

Ветры

Горообразование

Холодные и теплые течения

Вынужденная

Насосы

вентиляторы

Приложение 2

Вопрос №1

Что остынет быстрее – стакан компота или стакан киселя? Почему?

1.Если массы компота и киселя одинаковы, то они остынут одновременно

2.Стакан компота, т.к. в нем лучше конвекция

3.Ответить однозначно невозможно, нужно знать температуру окружающей среды и материал стакана

4.Стакан киселя, т.к. в нем лучше теплопроводность

Вопрос №2

Свечу боковой поверхностью прикрепили к стене дома. Зажгли ее. Куда будет стекать стеарин?

1.По бокам

2.Во все стороны равномерно

3.По стороне, удаленной от стены

4.К стене

Вопрос №3

Когда скорее остынет чайник с кипятком: когда его поставили на лед, когда лед положили на крышку чайника или безо льда вообще?

1.На льду

2.Безо льда

3.Одинаково

4.Если лед под крышкой чайника

Вопрос №4

Возможны ли конвекционные потоки в жидкостях или газах в искусственном спутнике Земли в состоянии невесомости?

1.Возможны, но только если речь идет о естественной конвекции

2.Возможны, но только если речь идет об искусственной конвекции

3.Возможны в любом случае

4.Невозможны ни при каких условиях

Вопрос №5

Какой из видов теплопередачи играет основную роль в нагревании воды в чайнике, стоящем на плите?

1.Теплопроводность

2.Конвекция

3.Излучение

4.Все в равной мере

Правильные ответы:

1-2

2-4

3-4

4-2

5-2

Конспект урока по физике на тему «Конвекция» (8 класс)

Конспект урока: « Конвекция»

Цели урока: ввести понятие конвекции, показать её практическое применение.

План урока

1. Организационный момент.

2. Проверочная работа .

3. Мотивация.

4. Изучение нового материала .

5. Закрепление нового материала.

6. Рефлексия .

7. Домашнее задание .

Ход урока.

1. Организационный момент.

Готовность учеников к уроку.

2. Мотивация.

Учащимся предлагаем ответить на несколько вопросов.

1. Почему радиаторы водяного отопления располагаются под окнами?

2. Почему тэны в электрочайниках находятся внизу, а не вверху?

3. Проверочная работа

Теплопроводность

ВАРИАНТ № 1

1. Почему походная алюминиевая кружка с чаем обжигает губы, а фарфоровая — нет?

2. Почему оренбургские платки, связанные из тончайших волокон козьего пуха, хорошо защищают от холода?

3. Человек не чувствует прохлады на воздухе при температуре 20 °С, а в воде ощущает холод даже при 25 °С. Почему?

4. Почему в зимнее время года в электричках устанавливают вторую раму, а летом ее снимают?

5. Что защищает животных от зимних морозов?

Теплопроводность

ВАРИАНТ № 2

1. 1. Стоит ли подогревать суп вместе с ложкой, чтобы иметь возможность попробовать его в любой момент?

   2. Почему в строительстве широко применяют пористые материалы (стекловату, пенопласт и т.д.)?

   3. Ускорится ли процесс таяния мороженого, если его положить в шубу?

   4. В какой обуви больше мерзнут ноги: в просторной или тесной? Какую роль может сыграть шерстяной носок?

   5. При какой температуре и металл, и дерево будут на ощупь казаться одинаково нагретыми?

5. Изучение нового материала

Красивый опыт с конвекцией жидкости.

Возьмите большую стеклянную банку с широким горлышком и заполните ее чистой холодной водой. В другой небольшой (чтобы проходил через горло большой банки) керамический сосуд налейте очень горячей подкрашенной обычными красками или марганцовкой (зеленкой) воды. Закрыв, пальцем горлышко маленького сосуда, опустите его на дно большой банки с водой.

Струйки горячей подкрашенной жидкости, извиваясь, начнут подниматься к поверхности. Вы будете наблюдать явление конвекции в жидкости, когда более легкая горячая жидкости, перемешиваясь с холодной водой, устремится вверх.

Учитель помогает учащимся при изучении нового материала сделать следующие выводы.

КОНВЕКЦИЯ- это перенос энергии струями жидкости или газа.

При конвекции происходит перенос веществав пространстве.

Объяснить явление конвекции можно тепловым расширением тел и законом Архимеда.

Конвекция невозможна в твёрдых телах.

Интенсивность конвекции зависит от разности температур слоев жидкости или газа и агрегатного состояния вещества.

Конвекция может быть двух видов: естественная и вынужденная

так, например, в лампе для ее возникновения требуется подогрев жидкости снизу (или в другом устройстве — охлаждение сверху).когда под действием вентиляторов, насосов, движения ложки и т.п. переносятся потоки газа или жидкости.

6. Закрепление нового материала

Применение конвекции в быту и в природе.

1. Почему листья осины колеблются в безветренную погоду?

2. Почему оконные стекла начинают замерзать снизу раньше и в большей мере, чем сверху?

3. Почему тонкая полиэтиленовая пленка предохраняет растение от ночного холода?

4. Когда парусным судам удобнее входить в гавань: днем или ночью?

5. Объясните, почему батареи центрального отопления ставят обычно под окнами (смотри рисунки).

6.Зачем в верхних и нижних частях корпусов проекционных аппаратов, больших электрических фонарей, киноаппаратов делают отверстия?

7. Почему в печах с высокими трубами тяга больше, чем в печах с низкими трубами?

8. Почему в металлических печных трубах тяга меньше, чем в кирпичных трубах?

7. Рефлексия

1. Что называют конвекцией?

Ответ: Это вид теплопередачи, при котором энергия передается потоками (или струями) жидкости или газа.

2. Чем отличается естественная конвекция от вынужденной?

Ответ: Вынужденная конвекция протекает под действием внешнего воздействия.

3. Почему жидкости и газы нагревают снизу?

Ответ: Для того чтобы жидкости и газы прогревались полностью.

8. Домашнее задание

§ 5. Упр. 2.

План-конспект урока по физике (8 класс) по теме: Урок 8 класс. Конвекция. Излучение

Урок 5.5.                                Конвекция, излучение

Цель урока: Раскрыть механизм передачи энергии в жидкостях и газах;                                                   Объяснить явление излучения и его особенности.

Демонстрации:

• Шевеление бумаги электрического султана над включенной плиткой
• Нагревание марганца в колбе с водой
• Естественная и вынужденная конвекции
• Взаимодействие источника излучения с теплоприемником.

Оборудование: мультимедийный проектор, презентация.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Проверка изученного материала.

Слайд 3-4. Теоретический опрос.

• Дайте определение теплопередачи. Перечислите три ее вида.
• Объясните процесс распространения тепла по проволоке. Происходит ли при теплопроводности перенос вещества?
• Сравните теплопроводности твердых, жидких тел и газов. Почему шерсть, пух, мех и другие пористые тела обладают плохой теплопроводностью?
• Дайте объяснение очень малой теплопроводности разряженных газов.
• Почему ватные пальто и меховые шапки предохраняют тело человека и от мороза и от сильной жары?
• Зачем ствол винтовки покрывают деревянной ствольной накладкой?
• Почему вы обжигаете губы, когда пьете чай из металлической кружки, и не обжигаете, когда пьете из фарфоровой кружки? (Температура чая одинаковая).
• В какой обуви больше мерзнут ноги зимой: в просторной или тесной?
• Почему глубокий рыхлый снег предохраняет озимые хлеба от вымерзания?

3. Объяснение нового материала.

Итак, сегодня на уроке мы познакомимся с еще с двумя способами  теплообмена – конвекцией и излучением.

Помещая руку над горячей плитой или над горячей электрической лампочкой, можно почувствовать тепло.

Учитель: Почему красиво оформленные радиаторы отопления не помещают в комнате у потолка?

Ученик: (на этот вопрос 1-2 учащихся дают верный ответ).

Слайд 5. Демонстрация опыта 1: включенная электрическая лампа, сверху к которой подносят электрический султан.

Учитель: Почему бумага шевелится?

Ученик: Воздух, соприкасаясь с теплой лампой, нагревается, расширяется и становится менее плотным, чем окружающий его холодный воздух.

Ученик: сила Архимеда, действующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше чем сила тяжести, которая действует на теплый воздух.

В результате обсуждения – вывод: нагретый воздух поднимается вверх (поднимается по закону Архимеда) и шевелит бумагу.

Слайд 6. Демонстрация опыта 2: колба с водой и крупинкой марганца нагревается снизу.

Учитель: Что наблюдаем?

Ученик: нагретые слои жидкости поднимаются вверх, т.к. они менее плотные и более легкие. Их место занимают холодные.

Ученик: Холодные слои жидкости, опустившись вниз, в свою очередь нагреваются от источника тепла и вновь поднимаются. 

Учитель: Так что же такое конвекция?

Слайд 7.         Конвекция – это вид теплообмена, при котором тепло переносится самими струями газа или жидкости. (запись в тетрадь).

Демонстрация опыта 3: одна колба с водой и крупинкой марганца нагревается сама, а другая нагревается и постепенно перемешивается.

Учитель: Чем они отличаются? В обоих происходит конвекция. Так чем? В результате обсуждения делается вывод, записывается в тетрадь.

Ученик: их 2 вида: естественная и вынужденная.

Слайд 8. Какие особенности вы увидели? Запишите особенности в тетрадь

1) само вещество переносится;

2) существует только в жидкостях и газах, ее нет в твердых телах;

3) чтобы она происходила, нагревать нужно снизу.

Учитель: Мы с вами подошли к ответу на вопрос: “Почему красиво оформленные радиаторы отопления не помещают в комнате у потолка?”

Ученик: Нагревание воздуха в комнате происходит в результате конвекции, а чтобы она происходила, нагревать нужно снизу, значит, радиаторы отопления должны быть внизу, под окном, т.е. в самом холодном месте комнаты.

Учитель: Попытаемся ответить на следующий вопрос. Почему в жаркий солнечный летний день мы надеваем легкую, и светлую одежду, закрываем голову светлой шляпой, панамой и т.д.?

Ученик: (версий тоже много, но редко — правильная).

Учитель: Вам хорошо известно, что основным источником тела на Земле является Солнце. Земля находится от Солнца на расстоянии 15*10 в 7 степени км. Все это пространство за пределами нашей атмосферы содержит очень разреженное вещество. В вакууме перенос энергии путем теплопроводности почти невозможен. Не может происходить он и за счет конвекции. Следовательно, существует еще одни вид теплопередачи.

Демонстрация опыта 4: включенная электрическая плитка, к которой сбоку подносится теплоприемник, соединенный с жидкостным манометром.

Учитель: Что наблюдаем? Почему изменился уровень воды в манометре?

Ученик: Воздух в теплоприемнике нагрелся, расширился, в этом колене манометра жидкость опустилась, а в другом поднялась.

Учитель: Каким способом нагрелся воздух в теплоприемнике? Есть здесь теплопроводность? Конвекция?

Ученик: Теплопроводности нет, т.к. между ним и плиткой есть воздух, а у него очень маленькая теплопроводность. Конвекции тоже нет, т.к. теплоприемник не над плиткой, а рядом с ней.

Учитель: Это действительно новый вид теплообмена — излучение (лучистый теплообмен).

Слайд 9. Излучение — это теплообмен, при котором энергия переносится   электромагнитными лучами.

Особенности: 1) излучают все нагретые тела (твердые, жидкие, газообразные),

  2) происходит в вакууме,

  3) зависит от цвета поверхностей: темная поверхность лучше излучает и поглощает   тепло, светлая – наоборот; тела с темной поверхностью охлаждаются быстрее путем излучения, чем тела со светлой.

Теперь мы с вами можем ответить на вопрос, поставленный в начале урока:

“Почему в жаркий солнечный летний день мы надеваем легкую, и светлую одежду, закрываем голову светлой шляпой, панамой и т.д.?”

Ученик: Одежда светлого цвета меньше нагревается в жаркий солнечный летний день, и нам не так жарко.

Учитель: А где на практике используются полученные нами знания? Найдите ответ на стр.17, последний абзац и далее. Выясняется практическое применение веществ с разной теплопроводностью.

4. Закрепление изученного материала. Слайд 10.

• Объясните как и почему происходит перемещение воздуха над нагретой лампой.
• Почему конвекция не возможна в твердых телах.
• Почему форточки для проветривания комнаты помещают в верхней части окна?
• В каком из двух сосудов закипит быстрее вода? Одни сосуд светлый, а другой закопченный.
• Почему в светлом чайнике горячая вода остывает дольше, чем в темном?

Все ли было на уроке понятно? Было ли на уроке интересно? Усвоена ли тема урока?

5. Домашнее задание. Слайд 11.

П.5-6 читать, записи в тетради учить, упражнение 2(1,3),  3. Желающие ученики могут подготовить к следующему уроку небольшие сообщения о применении теплопередач в природе и технике (“Виды теплопередач в быту, в авиации, в сельском хозяйстве” и др.)

План-конспект урока по физике (8 класс) по теме: Сценарий урока по теме «Конвекция» в 8 классе

Сценарий урока в 8 классе (1 час).

Преподавателя физики Майи Вячеславовны Дмитрук.

Тема: «Конвекция».

Цели:

Образовательные: Познакомить  с конвекцией, как способом передачи энергии; научить учащихся объяснять тепловые явления на основании молекулярно-кинетической теории; формировать интеллектуальные умения анализировать, сравнивать, систематизировать знания; совершенствовать умения планировать свои действия.

Развивающие: Развивать интерес, логическое мышление, творчество учащихся путем решения учебных проблем.

Воспитывающая: воспитывать чувство товарищества, взаимопомощи.

Задачи урока

1.Изучить конвекцию, как способ передачи тепла.

2.Научиться понимать физический смысл конвекции.

3.Научиться объяснять тепловые явления.

4. Развивать интерес к предмету.

5. Развивать логическое мышление, творчество учащихся путем решения учебных проблем.

Оборудование: Экран, проектор, вертушка, электрическая лампа на подставке, кристаллики марганца, спиртовка.

Демонстрации:1) презентация «Конвекция»,2) конвекция в газах — вращение вертушки над горящей лампой, 3) конвекция в жидкостях — нагревание воды с растворенной марганцовкой.

Основной материал: Конвекция как способ теплопередачи, конвекция в жидкостях и газах. Объяснение явления.

Этапы урока.

1.Организационный момент.

2.Повторение изученного материала.

3.Актуализация знаний. Постановка учебной проблемы.

4. Изучение нового материала.

5.Закрепление.

6. Домашнее задание.

Ход урока.

1.Организационный момент.

Проверить готовность к уроку.

2.Повторение изученного материала.

Фронтальный опрос.

1.Что называется внутренней энергией?

2.Как можно изменить внутреннюю энергию?

3.Что такое теплопередача?

4.Какой вид теплопередачи мы изучили?

5.Что называется теплопроводностью?

6.Какие вещества обладают хорошей теплопроводностью?

7.Почему шерсть, пух, мех, и другие пористые вещества обладают плохой теплопроводностью?

Вывод

Способы изменения внутренней энергии

Излучение

Конвекция

Теплопроводность

Теплопередача

Совершение работы

3.Актуализация знаний. Постановка учебной проблемы.

Учебная проблема

Жидкости и газы нагревают снизу. Чайник с водой ставят на огонь, батареи отопления, от которых нагревается воздух в комнате, помещают под окнами около пола. Случайно ли это?

Тема урока: «Конвекция».

 Перед нами стоят следующие задачи на уроке:

1.Изучить конвекцию, как способ передачи тепла.

2.Научиться понимать физический смысл конвекции.

3.Изучить два вида конвекции.

4.Рассмотреть практическое применение явления.

4. Изучение нового материала.

Демонстрации

1.Конвекции в жидкостях.

2. Конвекция в газах.

3.Анимация: Объяснение конвекции в жидкостях на основе молекулярно-кинетической теории.

Зарисовать рисунок процесса конвекции в жидкостях.

В опытах мы  наблюдали еще один из видов теплопередачи, называемый конвекция (от лат. Слова конвекцио- перенесение).

Конвекция – один из способов теплопередачи, при котором происходит перенос энергии струями жидкости или газами.

 Различаются два вида конвекции: естественную и вынужденную. Рассмотренные нагревания жидкости, а также воздуха в комнате являются примерами естественной конвекции. Вынужденная конвекция наблюдается , если перемешивать жидкость мешалкой, ложкой или насосом и т.д.

Демонстрации:

4.Анимация: Конвекция в отапливаемой комнате.

5. Анимация: Практическое применение конвекции. Образование ночного и дневного бриза.

5.Закрепление.

Задания.

1.В каких телах – жидких, твердых телах, газах – наблюдается конвекция?

2.Какой из видов теплопередачи играет основную роль в нагревании вода в чайнике, стоящем на плите?

3.Почему форточки для проветривания комнат помещают в верхней части окна, а батареи – у пола?

4.Почему подвал – самое холодное место в доме?

5. Когда парусным судам удобнее входить в гавань днем или ночью?

6. Домашнее задание.

Параграф 5. Сборник задач  В. И. Лукашик № 757,760,761 (письменно)

 Подготовить сообщения о проявлении конвекции в природе и технике.

 

Презентация к уроку по физике (8 класс) по теме: Презентация. Конвекция. 8 класс

Слайд 1

КОНВЕКЦИЯ

Слайд 2

Цель урока: Раскрыть механизм передачи энергии в жидкостях и газах;

Слайд 3

Теоретический опрос. Дайте определение теплопередачи. Перечислите три ее вида. Объясните процесс распространения тепла по проволоке. Происходит ли при теплопроводности перенос вещества? Сравните теплопроводности твердых, жидких тел и газов. Почему шерсть, пух, мех и другие пористые тела обладают плохой теплопроводностью? Дайте объяснение очень малой теплопроводности разряженных газов.

Слайд 4

Почему ватные пальто и меховые шапки предохраняют тело человека и от мороза и от сильной жары? Зачем ствол винтовки покрывают деревянной ствольной накладкой? Почему вы обжигаете губы, когда пьете чай из металлической кружки, и не обжигаете, когда пьете из фарфоровой кружки? (Температура чая одинаковая). В какой обуви больше мерзнут ноги зимой: в просторной или тесной? Почему глубокий рыхлый снег предохраняет озимые хлеба от вымерзания?

Слайд 5

ОПЫТ 1. Почему бумага шевелится?

Слайд 6

Конвекция в жидкостях

Слайд 7

Конвекционные потоки в жидкостях и газах

Слайд 8

Принцип действия комнатного отопления

Слайд 9

Особенности само вещество не переносится; разные вещества имеют разную теплопроводность: у металлов – хорошая, у жидкостей – мала, у газов – почти нет, в вакууме – самая, самая низкая.

Слайд 10

Конвекция – это вид теплообмена, при котором тепло переносится самими струями газа или жидкости . естественная вынужденная

Слайд 11

Закрепление. Объясните как и почему происходит перемещение воздуха над нагретой лампой. Почему конвекция не возможна в твердых телах. Почему форточки для проветривания комнаты помещают в верхней части окна?

Слайд 12

Домашнее задание: параграф 5 читать; Записи в тетради выучить; ответить устно на вопросы в конце параграфа; упражнение 2 письменно.

Теплопередача — урок. Физика, 8 класс.

В природе существует три вида теплопередачи:
1) теплопроводность;
2) конвекция;
3) излучение.

Теплопроводность

Теплопроводность — переход теплоты с одного тела на другое при их соприкосновении или с более тёплой части тела на холодную.

 

…………………………………………………………. Теплопроводность происходит потому, что частицы с большей энергией при взаимодействии отдают энергию частицам с меньшей энергией.

Различные вещества имеют разную теплопроводность. Большую теплопроводность имеют все металлы. Малую теплопроводность имеют газы, вакуум не имеет теплопроводности (в вакууме нет частиц, которые бы обеспечивали теплопроводность).

Вещества, которые плохо проводят теплоту, называют теплоизоляторами.

Искусственно созданными теплоизоляторами являются каменная вата, пенопласт, поролон, металлокерамика (используется в производстве космических кораблей).

Конвекция

Распространение тепла перемещающимися струями газа или жидкости называется конвекцией.

 

Конвекция около электрического масляного радиатора.	Конвекция в помещении. Тёплый воздух поднимается вверх, холодный опускается вниз.

 

При конвекции тепло переносит само вещество. Конвекция наблюдается только в жидкостях и газах.

Тепловое излучение

Распространение тепла от тёплого тела при помощи инфракрасных лучей называют тепловым излучением.

Тепловое излучение — единственный вид теплопередачи, который может осуществляться в вакууме. Чем выше температура, тем сильнее тепловое излучение. Тепловое излучение производят, например, люди, животные, Земля, Солнце, печь, костёр. Инфракрасное излучение можно изображать или измерять термографом (термокамерой).
  

	Инфракрасные термокамеры воспринимают невидимое инфракрасное или тепловое излучение и осуществляют точные бесконтактные измерения температуры. Инфракрасная термография позволяет полностью визуализировать тепловое излучение. На рисунке видно инфракрасное излучение ладони человека.
	………………………………………………………………….. Во время термографического обследования зданий и сооружений имеется возможность обнаружить конструкционные места с повышенной тепловой проницаемостью, проверить качество соединений различных конструкций, найти места с повышенным воздухообменом.