Тепловые явления
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.
Определение 1
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.
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.
Определение 2
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
Замечание 1
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.
Пример 1
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.
Замечание 2
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.
spravochnick.ru
пример физических явления. ( механические-..)(тепловые-..)(Электрические-..)(Звуковые-..)Световые-..) очень нужно
Выбирай, что нравится: <a rel=»nofollow» href=»http://ru.wikipedia.org/wiki/Категория: Физические_эффекты_и_явления» target=»_blank» >http://ru.wikipedia.org/wiki/Категория: Физические_эффекты_и_явления</a> Короче: механическое — любое движение (машина. качели.. ) тепловое- плавление, испарение электрическое- молния магнитное — притяжение и отталкивание проводников с током световое — радуга, солнце. звуковое — эхо, гром.
1 — инерция, гироскопический эффект 2 — нагрев газов при сжатии, нагрев при трении, конвекция 3 — электрическая дуга, искра, статическое электричество 4 — отражение (эхо) 5 — дифракция. (радуга)
touch.otvet.mail.ru
Проект на тему «тепловые явления»
Исмаилов У.С.
В природе мы являемся свидетелями тепловых явлений, но порой, не обращаем внимания на их сущность. Например, летом идёт дождь, а зимой снег. Образуется роса на листьях. Появляется туман. Зимой моря и реки покрываются льдом, а весной этот лед тает. Можно привести множество подобных примеров
Значение тепловых явлений в жизни человека очень велико. К примеру, незначительное изменение температуры организма означает заболевание. Температура внешней среды в любом точке Земли меняется как в течение суток, так и в течение года. Организма сам по себе не может компенсировать изменение температуры при теплообмене со средой, и нужно принимать какие-то дополнительные меры: т.е. надеть соответствующую одежду, строить жильё с учетом условий местности, где живут люди, ограничивать пребывание человека в среде, температура которой отличается от температуры организма.
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.
Теплообмен происходит между телами, у которых разные температуры. Примерами теплообмена в природе и технике являются ветры, тяга, водяное отопление термос и.т.д. К тепловым процессам относятся нагревание, охлаждение, конденсация, испарение, плавление и кристаллизация и др. В тепловых процессах участвует не менее двух сред, имеющих разные температуры. При этом тепло может передаваться от одного тела к другому если температура этих тел разная, т.е. от более нагретого тела к менее нагретому телу. Среды с более высокой температурой называются горячими теплоносителями, а среды с более низкой температурой — холодными теплоносителями.
Процессы, скорость протекания которых определяется скоростью подвода или отвода теплоты(нагревание, охлаждение, испарение (или кипение), конденсация и др.), называют тепловыми. Движущей силой тепловых процессов является разность температур более нагретого и менее нагретого тела. Аппараты, в которых осуществляются тепловые процессы, называют теплообменниками.
II. Цель работы:
1. Рассказать о тепловых явлениях и тепловых процессах.
2. Показать важность тепловых процессов в жизни человека.
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, то беспорядочное движение, в котором всегда находятся молекулы или атомы, называется тепловым.
Тепловое движение частиц твердого тела носит колебательный характер: частицы колеблются около среднего положения с различными амплитудами в разных плоскостях.
Такой характер теплового движения частиц твердого тела обусловливается тем, что между ними имеются прочные связи, делающие твердое тело способным самостоятельно сохранять свой объем и форму.
Тепловое движение молекул жидкости носит в основном уже поступательный характер с различными скоростями, в разных направлениях; это объясняется меньшей прочностью связей между молекулами жидкости; жидкость способна сохранять самостоятельно только объем, но не форму.
Тепловое движение молекул газообразного вещества имеет только поступательный характер с очень слабым взаимодействием между молекулами, особенно при низких давлениях.
Свойства вещества в различных агрегатных состояниях.
Твёрдые тела в обычных условиях трудно сжать или растянуть. В отсутствии внешних воздействий оно сохраняют и форму и объём.
Жидкости легко меняют свою форму. В обычных условиях она принимает форму сосуда, в котором она находиться. Итак, жидкости не имеют форму, но сохраняют объём.
Газы не имеют ни форму, ни объём.
Теплово́е движе́ние — процесс хаотичного (беспорядочного) движения частиц, образующих вещество. Чем выше температура, тем больше скорость движения частиц. Чаще всего рассматривается тепловое движение атомов и молекул.
Хаотичность — важнейшая черта теплового движения. Важнейшими доказательствами существования движения молекул является Броуновское движение и диффузия.
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 ни куда. 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.
Кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия составляют внутреннюю энергию тела. 
∆U= Еk.+Еp
где Еk – кинетическая энергия, Еp – потенциальная энергия.
Внутренняя энергия зависит от температуры тела, агрегатного состояния вещества и других факторов и не зависит от механического положения тела и его механического движения. При повышении температуры внутренняя энергия тела увеличивается.
Внутренняя энергия тела изменяется в процессе теплопередачи и при совершении работы.
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.
Рис1. 
Рис3.
Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты Q. Количество теплоты зависит от массы тела, рода вещества и изменения температуры тела. Количество теплоты измеряется в джоулях (Дж).
Приёмник тепла нагревается и тепло переходит по шлангу к термометру (рис3)
Физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура увеличилась на 1 ºC, называется удельной теплоемкостью вещества c. Таким образом:
ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ
Тепловые процессы – разновидность тепловых явлений; процессы, при которых меняется температура тел и веществ, а также возможно изменение их агрегатных состояний.
К тепловым процессам относятся:
Нагревание
Охлаждение
Парообразование
Кипение
Испарение
Кристаллизация
Плавление
Конденсация
Сгорание
Сублимация
Десублимация
Рассмотрим в качестве примера вещество, которое может находиться в трёх агрегатных состояниях: вода. рис 4. — в жидком – вода, 0 < t< 100 0с>
рис 5. — в твёрдом – лёд, t < 0 0с
рис 6. — в газообразном – пар. t> 100 0с
Рис 4. Рис 5 Рис 6
Нагревание
Нагревание – процесс повышения температуры тела или вещества. Нагревание сопровождается поглощением теплоты из окружающей среды. При нагревании агрегатное состояние вещества не изменяется.
Формула для вычисления количества теплоты при нагревании:
Q = cm(t2 – t1), где Q – количество теплоты,
с – удельная теплоемкость вещества, m – масса вещества,
t1 – начальная температура, t2 – конечная температура,
Опыт 1: Нагревание.
Давайте покажем нагревание на опыте.
Наберём воду из крана в стакан и измерим её температуру (25°C), затем поставим стакан на теплое место, и через некоторое время измерим температуру воды (30°C).
Подождав ещё некоторое время, я еще раз измерил температуру (35°C).
Рис 7 Рис 8 Рис 9
Вывод: термометр показывает увеличение температуры сначала на 5°C, а потом и на 10°C.
Охлаждение
Охлаждение – процесс, понижения температуры вещества или тела; Охлаждение сопровождается выделением теплоты в окружающую среду. При охлаждении агрегатное состояние вещества не изменяется.
Q = cm(t2 – t1), где Q – количество теплоты,
с – удельная теплоемкость вещества, m – масса вещества,
t1 – начальная температура, t2 – конечная температура,
При охлаждении Q становиться отрицательным, так как конечная температура становиться меньше, чем начальная.
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).
Рис10 Рис 11
Вывод: вода охлаждается и термометр показывает понижение температуры.
Парообразование
Парообразование – процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. При парообразовании энергия (теплота) из окружающей среды поглощается.
Количество теплоты, поглощаемой из окружающей среды при парообразовании, вычисляется по формуле:
Q = rm, где Q – количество теплоты, m – масса вещества,
r – удельная теплота парообразования.
Парообразование может осуществляться двумя способами:
испарением и кипением.
Кипение
Кипение – процесс интенсивного парообразования, при котором внутри жидкости растут и поднимаются вверх пузырьки пара.
Температура кипения – температура, при которой то или иное вещество начинает закипать. Для разных веществ эта температура различна.
Во время процесса кипения температура жидкости не меняется, то есть остается постоянной.
Температура кипения зависит от давления оказываемого на свободную поверхность жидкости. При увеличении этого давления рост и подъём пузырьков внутри жидкости начинается при большей температуре, при уменьшении давления – при меньшей температуре. При понижении давлении температура кипения воды становится меньше 1000С. Например в горных районах (на высоте 3км, где давление атмосферы составляет 70кПа вода кипит при 900С
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.
Рис 12
Вывод: при кипении воды, пар из горлышка чайника выходит через маленькое отверстие и свистит и мы выключаем плиту.
Испарение.
Испарение – это парообразование , происходящее со свободной поверхности жидкости.
Испарение может происходить как с закрытой, так и с открытой поверхности жидкости.
Испарение зависит от:
Температуры вещества
Площади поверхности жидкости
Рода вещества
Наличия ветра
Опыт 4: Испарение.
Мы понаблюдаем за испарением на опыте.
Если Вы когда-нибудь лужайками после дождя, то Вы, несомненно, замечали, что лужи становятся меньше и меньше. Что произошло с водой?
Вывод: она испарилась!
Кристаллизация
Кристаллизация (отвердевание) – это переход вещества из жидкого агрегатного состояния в твердое. Кристаллизация сопровождается выделением энергии (теплоты) в окружающую среду.
Количество выделяемой теплоты вычисляется по формуле:
Q = λm, где λ – удельная теплота плавления, m— масса тела.
Жидкие вещества начинают свою кристаллизацию при той температуре, при которой аналогичные им твердые вещества начинают плавиться. Это температура называется температурой кристаллизации (отвердевания).
Во время кристаллизации температура также остается постоянной.
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.
Рис 13 Рис 14 Рис 15
Вывод: сначала вода охлаждается до 0 градусов, затем замерзает.
Плавление
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.
Количество теплоты, затрачиваемой на плавление тела, вычисляется по формуле:
Q = λm, где Q – количество теплоты, m – масса тела.
λ – удельная теплота плавления.
Для каждого вещества существует своя определенная температура плавления – температура, при которой начинается процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Во время плавления температура остается постоянной.
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.
Рис 16 Рис 17 Рис 18
Вывод: лёд с течением времени получает тепло от окружающей среды и со временем растает.
Конденсация.
Конденсация –переход вещества из газообразного состояния в жидкое.
Конденсация сопровождается выделением теплоты в окружающую среду.
Количество выделяемой теплоты при конденсации вычисляется формуле:
Q = rm, где Q – количество теплоты, m – масса вещества,
r – удельная теплота парообразования.
Опыт 7: Конденсация.
Давайте обнаружим на опыте конденсацию.
Мы вскипятили воду и поднесли к носику чайника холодное зеркало. Через несколько минут на зеркале четко видны капли конденсировавшегося водяного пара.
Рис 19 Рис 20
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
Сгорание – процесс сжигания топлива, сопровождающийся выделением энергии. Эта энергия используется в различных сферах нашей жизни.
Выделение энергии при сжигании объясняется тем, что атомы соединяются в молекулы, не совершая при этом работы по преодолению сил притяжения между ними.
Количество теплоты, выделяемой при сгорании, вычисляется по формуле:
Q = qm, где Q – количество выделяемой теплоты, q – удельная теплота сгорания топлива,
m – масса вещества.
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.
Рис 21 Рис 22
Вывод: при сгорании топлива выделяется тепло, может появиться специфический запах.
Сублимация.
Сублимация – переход вещества из твёрдого состояния в газообразное (минуя жидкое) от латинского слова «сублимо»- возношу.
Например, графит можно нагреть до двух тысяч градусов, тем не менее в жидкость он не превратится: он из твёрдого состояния сразу переходит в газообразное.
Десублимация.
Десублимация – переход вещества из газообразного состояния в твёрдое.
Например: образование на окнах зимой узоров из кристаллического льда. Эти красивые узоры являются результатом десублимации водяного пара, находящегося в воздухе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В своей проектной работе я изучал 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 теплообмен, способы теплообмена, тепловое движение, агрегатные состояния веществ, а также общая теория по тепловым явлениям и тепловым процессам.
Были изучены основные формулы вычисления количества теплоты в различных тепловых процессах
На основе простейших опытов рассматривалось то или иное тепловое явление. Опыты сопровождаются демонстрационными картинками.
ВЫВОДЫ:
Спасибо за внимание!
ЛИТЕРАТУРА
Учебник физики 8 класс (Пёрышкин).
Учебник занимательной физики Л.А. Горев
Учебник физики 8 класс. Шахмаев Н.М., Бунчук А.В.
infourok.ru
Феномен тепловых явлений: формулы, понятие, применение
Физический мир окружает нас повсюду. Его законы лежат в основе всего, что мы можем видеть и ощущать. Задача этой статьи — раскрыть тему тепловых явлений и формул тепловых процессов, на примере современных технологий объяснить их применение.
Изучением этого феномена занимались такие великие ученые, как Исаак Ньютон, Роберт Гук, Роберт Бойль, Даниил Бернулли. Уже в те времена ученым было известно, что мир состоит из атомов, которые тогда называли «корпускулами», что означало частицы. А теория тепловых явлений, в свою очередь, называлась корпускулярной.
Великий ученый Михаил Васильевич Ломоносов внес немалый вклад в науку, изучая тепловые явления. Рассматривая тепло как вращательные движения атомов, он смог объяснить такие сложные физические процессы, как плавление металлов, испарение жидкостей, теплопроводность тел, а также открыл миру наибольшую степень холода.
Понятие теплового явления в физике и формулы тепловых процессов
Без преуменьшения можно сказать, что тепловые явления представлены важной составляющей в природе. Это все то, что связано с изменением температуры физических тел. Изучением данных процессов занимается молекулярная физика и термодинамика, с помощью методов статистики и кинетики наблюдают движение атомов. В природе это можно увидеть, когда тает лед, кипит вода, плавится металл, светит солнце и происходят другие подобные процессы.
Известно, что все тела состоят из молекул, которые хаотично движутся внутри вещества. При нагревании скорость движения молекул увеличивается, а при охлаждении — уменьшается. Само это движение наделено кинетической энергией, которая высвобождается при изменении температуры. Этот феномен называется теплоотдачей.
Когда мы опускаем холодную ложку в чашку с горячим чаем, где температура равна 100°С, ложка постепенно нагревается, а чай немного остывает. Это самый простой пример теплоотдачи, который мы можем наблюдать в повседневной жизни
В физике существуют формулы тепловых явлений. С их помощью вычисляется абсолютная температура вещества по Кельвину, количество тепла, испарение и температура тепла, горение топлива и теплота плавления. Также температуру по шкале Фаренгейта можно перевести в показатель по шкале Цельсия, используя физические формулы.
Области применения теплового явления
Законы термодинамики широко используются в авиации, при конструировании обогревательной системы домов, в паровых двигателях и внутреннего сгорания, реактивных турбинах. Их используют для плавления различных металлов, в промышленности, для создания термостойких материалов и прочего (вплоть до космической промышленности).
На основании этого простого явления, которое мы встречаем повсеместно в окружающем нас мире, было изобретено невероятное количество механизмов. Мы и по сей день используем в быту эти изобретения. Так работает электрический чайник и холодильник. Даже то, что человек согревается под одеялом, тоже пример теплового явления.
fb.ru
Тепловые явления. Физика, 8 класс: уроки, тесты, задания.
Вход
Вход
Регистрация
Начало
Поиск по сайту
Учебные заведения
Предметы
Проверочные работы
Обновления
Новости
Переменка
Отправить отзыв
- Предметы
- Физика
- 8 класс
-
Тепловое движение. Термометр. Связь температуры тела со скоростью движения молекул
-
Внутренняя энергия. Два способа изменения внутренней энергии: работа и теплопередача
-
Виды теплопередачи
-
Количество теплоты
-
Удельная теплоёмкость вещества
-
Удельная теплота сгорания топлива
-
Закон сохранения энергии в механических и тепловых процессах
www.yaklass.ru
Урок-игра по физике «Тепловые явления»
Урок- игра по теме «Тепловые явления»
( урок обобщения и повторения в 8 классе)
Каждый тур — это мини-игра по типу известных телеигр: «Поле чудес», «Брейн-ринг», «Звездный час» и т.д. В каждом туре команды играют по очереди, и команда-победитель каждого тура получает эмблему с изображением совы — знака мудрости. В итоге побеждает команда, набравшая больше сов.
Цели урока, повторение, обобщение и углубление изученного материала; развитие познавательных и творческих способностей, умения самостоятельно выполнять задания; формирование навыков коллективной работы в сочетании с самостоятельностью учащихся.
Материалы и оборудование к уроку: презентация, эмблемы совы, фонограмма песни «Зима», карточки с цифрами 1-5, карточки с задачами
Ход урока
Учитель, Ребята! Вы знаете, что мы сегодня будем делать на уроке? Мы с вами будем вместе размышлять и думать, не боясь ошибиться.
А над чем же мы сегодня будем размышлять? Физика — это наука о природе. Ребята! Посмотрите и подумайте, Как вы считаете, почему именно эти картины о природе я подобрала к сегодняшнему кроку? (Демонстрирую репродукции картин «Грачи прилетели», А.К. Саврасова, «Зима»
И.М.Шишкина, «В голубом просторе» А.А.Рылова. )
Ученики. На картине «В голубых просторах» изображены облака. Образование облаков объясняется конденсацией пара. Пары воды, поднимающиеся над землей, превращаются в верхних, более холодных слоях воздуха в мельчайшие капельки воды, т.е. облака.
…На картине «Грачи прилетели» около деревьев изображены лужи чистой воды, которые образуются в результате таяния снега, т.е. плавления.
…На картине «Зима» деревья покрыты хлопьями пушистого снега. Снежинка — это кристалл, а образование снега — процесс кристаллизации.
…Я думаю, сегодня мы будем повторять материал о тепловых явлениях.
Учитель. Ребята, вы правы! Но мы с вами не просто будем их повторять, а попробуем их увидеть и услышать, а потом оценить, как мы это делаем. Посмотрите на слайд. На нем написаны слова великого итальянского мыслителя эпохи Возрождения, Джордано Бруно, о котором вы говорили в 7-м классе па уроках истории; «Особенностью живого ума является
то, что ему нужно лишь немного увидеть и услышать для того, чтобы он мог потом долго размышлять и многое понять».
Мы с вами уже увидели примеры тепловых явлений в живописи, давайте попробуем услышать и пронаблюдать Я вам предлагаю прослушать фрагмент песни и найти слова, которые имеют отношения к нашей теме.
(Звучит фрагмент песни «Зима».)
У леса на опушке
Жила зима в избушке
Она снежки солила
В березовой кадушке,
Она сучила пряжу,
Она ткала холсты,
Ковала ледяные да над речкою мосты.
Потолок ледяной,
Дверь скрипучая,
За шершавой стеной
Тьма колючая.
Как пойдешь за порог,
Всюду иней,
А из окон парок синий, синий.
Ученики: В этой песне прозвучали слова: «ледяной», «снежки», «иней»., «парок»..Я заметила ошибку в тексте песни: парок синим быть не может. Сам водяной пар невидим. Водяной пар конденсируется в воздухе при охлаждении, образуя мельчайшие капельки — туман. Правильно будет спеть: «А из окон туман синий, синий
Учитель. Молодцы! Приготовьте «Листы самооценки» и поставьте первую оценку за знание тепловых явлений, умение их увидеть, услышать и объяснить.
Учитель. Сегодня мы вновь будем говорить о тепловых явлениях, но в необычной форме. Надеюсь, что сегодня вы сделаете еще один шаг к пониманию того, что физика — это не только формулы – определения -учебник-объяснение учителя, но еще и истории открытий, судеб и эпох. Разминка
В быстром темпе команды дают разъяснения:
Способы изменения внутренней энергии.
Теплопередача. Виды теплопередачи.
Конвекция.
Теплопроводность.
Теплопроводники, теплоизоляторы.
Излучение.
Количество теплоты. Единица количества теплоты.
Удельная теплоемкость. Единица удельной теплоемкости.
Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг • °С). Что это значит?
Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении или необходимое для нагревания тела.
Удельная теплота сгорания. Единица удельной теплоты сгорания.
Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива.
Удельная теплота сгорания нефти 4,4 • 107 Дж/кг. Что это значит?
Плавление, температура плавления? Законы плавления.
Удельная теплота плавления. Единица удельной теплоты плавления.
Количество теплоты необходимое для плавления кристаллического тела массой т, взятого при температуре плавления.
Удельная теплота плавления льда 3,4 • IQ5 Дж/кг. Что это значит?
Удельная теплота парообразования. Единицы удельной теплоты парообразования
Первый конкурс. «Брейн-ринг»
На вопрос учителя отвечает та команда, где быстрее подняли руку.
1. Современная и старая единицы измерения количества теплоты. {Ответ. Джоуль, калория.)
2. Прибор, применяемый во многих опытах по тепловым явлениям. (Ответ. Калориметр.)
3. Самый плохой проводник тепла. (Ответ. Вакуум.)
4. Бытовой сосуд, предохраняющий воду или пищу от теплообмена с окружающей средой. (Ответ. Термос.)
Второй конкурс- «Поле чудес»
Каждая команда называет по букве, пока не будет отгадано все слово, но сначала слушаем сообщение «Теория теплорода», подготовленное учеником.
«В XVIII в. многие ученые считали, что теплота — это особое вещество теплород, невесомая жидкость, содержащаяся в телах. Приток теплорода в тело вызывает его нагревание, убыль — охлаждение. Количество теплорода при всех тепловых процессах должно оставаться неизменным. Интересно, что теория теплорода удовлетворительно объяснила многие известные в то время тепловые явления.
Решительным противником теории теплорода был М.В.Ломоносов. Он считал, что природа теплоты состоит в движении молекул тела. На основе своих представлений Ломоносов объяснил такие тепловые явления, как теплопроводность, плавление и т.д. Однако голос русского ученого тонул в хоре, восхвалявшем теорию теплорода. Решить вопрос о том, верна ли эта теория, мог только наглядный, убедительный опыт.
Такой опыт в 1798 г. поставил английский ученый Румфорд. В металлической болванке, помещенной под воду, сверлили отверстие тупым сверлом, которое приводилось в движение двумя лошадьми. Спустя 2,5 ч вода закипела. Из этого опыта Румфорд сделал вывод, что никакого теплорода не существует, а причина теплоты заключается в движении. В 1799 г. английский химик Хемфри Дэви провел новый эксперимент, который тоже свидетельствовал против теории теплорода.
Опыты Румфорда и Дэви нанесли теории теплорода сокрушительный удар. Но прошло еще много лет, прежде чем ученые полностью отказались от привычных теплородных представлений.»
Учитель. А теперь — внимание! — первое задание: назовите решительного противника теплорода.
л
о
м
о
н
о
с
о
в
Учитель. Теперь прослушаем второе сообщение.
«От Солнца на Землю в течение года идет тепловой поток огромной энергии, которую можно использовать с пользой для человека. Есть несколько направлений ее преобразования и применения.
1. Использование солнечного излучения для отопления зданий, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения, сушки различных материалов и сельскохозяйственных продуктов, опреснения морской воды. Основным устройством всех гелиотехнических установок является «горячий ящик» — прибор, представляющий собой металлическую раму с трубками, по которым проходит вода или другие жидкости. Со всех сторон рама окружена теплоизоляционным корпусом, а верхняя ее часть закрыта стеклом. 2. Преобразование солнечной энергии в электрическую. Для этого служат солнечные батареи. Но эти батареи являются маломощными источниками тока и используются пока в основном для питания электронной аппаратуры на спутниках и космических кораблях.»
Учитель: Второе задание: назовите инженерную науку о непосредственном использовании солнечной энергии.
г
е
л
и
о
т
е
х
н
и
к
А
Учитель: А сейчас — третье сообщение.
«Мысль об измерении температуры возникла только в конце XVI в. Еще до 1597 г. один известный ученый демонстрировал свой прибор (термоскоп), который представлял собой небольшой полый стеклянный шарик, заполненный водой, с припаянной к нему стеклянной трубочкой. Его современники усовершенствовали термоскоп, снабдив его шкалой. Но и такой прибор не был точным: на его показания влияло изменение атмосферного давления. Этот недостаток был устранен в приборе, изготовленном в 1641 г. для герцога Тосканы Фердинанда II. Шарик прибора был заполнен спиртом, а воздух из стеклянной трубочки, герметично закрытой сургучом, удален. При нагревании спирт увеличивался в объеме, и уровень жидкости в трубочке поднимался. Этот прибор можно считать первым термометром. Только в 1694 г. итальянский физик К.Ринальдини предложил принять температуры таяния льда и кипения воды за основные точки шкалы термометра. В 1714 г. голландский стеклодув Фаренгейт изготовил ртутный термометр и принял точку таяния льда за 32 градуса, а точку кипения воды — за 212 градусов. Термометром Фаренгейта пользуются в наше время в США. Около 1740 г. французский физик Р.Реомюр предложил спиртовой термометр с основными точками таяния льда (0 0R) и кипения воды (80 0R).
В Швеции физик А.Цельсий пользовался ртутным термометром, у которого промежуток между точками таяния льда и кипения воды был разделен на 100 интервалов. Чтобы избежать отрицательных чисел при измерении низких температур, он принял точку замерзания воды за 100°, а точку кипения воды — за 0°. Однако более удобной оказалась «перевернутая» шкала, на которой температуру таяния льда обозначили 0 °С, а температуру кипения воды 100 0С. Таким термометром впервые пользовались шведские ученые — ботаник К.Линней и астроном М.Штремер. Новый термометр получил широкое распространение под названием шведского термометра».
Учитель. Что же означает буква «С» на шкале термометра? {Ответ. Исторически сложилось, что под ней понимают первую букву фамилии ученого (Цельсия), но исходно «С» означал стоградусный).
Третье задание;
Г
а
л
и
л
е
й
Физическая пауза
Самый большой термометр в мире имеет длину 65 м. Его шкала равна 45 м.
Самая низкая температура {—88,3 °С) зафиксирована в Антарктиде на станции «Восток».
Самая высокая температура в тени (+58 С) зафиксирована в Африке.
Третий конкурс. «Звездный час»
На столах команд карточки с цифрами 0, 1, 2, 3, 4, 5- Прослушав задание, на счет «3—4» поднять нужную карточку (одну или две), а если, на взгляд отвечающей команды, нет правильною ответа, то карточку с цифрой «О».
1-е задание, 200 лет назад американский ученый и общественный деятель Вениамин Франклин проделал интересный опыт: «Я взял у портного несколько квадратных кусочков сукна различных цветов: черного, темно-синего, зеленого, красного, желтого, белого. В одно солнечное утро я положил все эти кусочки на снег. Через несколько часов один кусочек, нагревшийся сильнее другим, погрузился в снег так глубоко, что лучи солнца на достигали до наго, другие кусочки опустились меньше. А один совсем не опустился».
Учитель: Какой кусочек ткани не опустился совсем, а какой погрузился глубже всех?
1
Черный
2
Красный
3
Белый
4
Синий
5
Желтый
(Ответ. 3; 1.)
2-е задание. Прослушайте условия задач и укажите номер правильного решения из представленных на доске.
1.Q=qm 3.Q1=qmсп 5. Q1=Cmл
t1
m=V
Q2=Cmвt Q2=
m
Q=qV qmсп= Cmвt Q3=Cmвt2
mсп= Cmвt/q Q=Q1+Q2+Q3
2. E=Nt 4.Q1=-m
Q=CVt Q2=-Cmt
Nt= CVt Q=Q1+Q2
t=Nt/ CV
? Сколько теплоты выделится при полном сгорании сухих береговых дров объемом 5 м3? (Ответ. 1.)
?Двигатель мощностью 75 Вт в течение 5 мин вращает лопасти винта внутри калориметра, в котором находится вода объемом 5 л. Вследствие трения о воду лопастей винта вода нагрелась. Считая, что вся энергия пошла на нагре-вание воды, определите, как изменилась ее температура. (Ответ. 2.)
? Сколько спирта нужно сжечь, чтобы изменить температуру воды массой 2 г от 14 до 50 °С, если вся теплота, выделенная спиртом, пойдет на нагревание воды? (Ответ. 3.)
? Масса серебра 10 г. Сколько энергии выделится при его кристаллизации и охлаждении до 60 °С, если серебро взято при температуре плавления? {Ответ. 4.)
? Какое количество теплоты пошло на приготовление в полярных условиях питьевой воды изо льда массой 10 кг, взятого при температуре —20 °С, если температура воды равна 15 °С? (Ответ. 5.)
Физическая пауза
Опыт Франклина получил в наше время точную количественную характеристику. Так, например, установлено, что снежный покров отражает до 80—85%, падающих на него лучей, а обнаженная почва или растительный покров, наоборот, 80—85% солнечных лучей поглощают. Черные же тела поглощают практически все падающее на них излучение. Это используют для ускорения освобождения рек от ледяного покрова, таяния горных ледников и других целей. Первые такие опыты были проделаны весной 1955 г. на Рыбинском водохранилище. Зачерненные мелким угольным порошком участки освобождались ото льда на 8—10 суток раньше, чем те, на которых снег был не тронут. Еще эффективнее оказались опыты, проведенные на Иртыше. Здесь зачерненный снег таял в 10—18 раз быстрее «контрольного». Зачерненный лед на реке таял под лучами солнца за двое суток, причем температура воздуха все это время держалась на уровне —5 °С. Отметим, что удлинение срока навигации имеет огромное значение, особенно для северных районов с коротким летом.
Четвертый конкурс. «Великолепная семерка»
Каждая команда прослушивает небольшую часть рассказа и ищет ошибку.
Учитель: «Начался новый учебный год. И как назло в расписание ненавистную нам с Мишкой физику всю неделю ставят. Но мы ждали первого воскресения и наконец дождались. Родители разрешили нам поехать на дачу и отдохнуть там. Вечером, не заходя из школы домой, на катере мы добрались до дачи. К ужину решили вскипятить чай.
! Нашли в чулане старый самовар, почистили его и стали греть воду. Вдруг Мишка говорит: «Смотри, у самовара на одной ручке есть деревянная накладка, а на другой — нет. Потерялась, наверное». Стали мы искать, но так и не нашли, А Мишка опять: «Слушай, а зачем у самовара ручки деревянными делают?» Подумал я немного и сказал: «Чтобы удобнее было рукой держать, а то металлические скользят».
! Чай нагрелся. Взяли мы самовар, чтобы на стол поставить, Мишка за одну ручку взялся, я — за другую. Да так я и ахнул: металл до того нагрелся, что мы не удержали самовар. Вся вода разлилась.
! По второму разу решили не греть самовар, а взять у тети Маши электрический чайник. Через 10 мин мы сидели за столом и слушали, как медленно начинает закипать вода. А у Мишки любопытство через край: «Димка, зачем электрические чайники блестящими делают?» — «Ну, для красоты наверное, чтобы глаз радовался, когда смотришь на него».
! Так за разговорами и не заметили, как вода закипела. Разлили чай. Мне досталась алюминиевая кружка, а Мишке — фарфоровая. Я пить не могу: мне кружка губы жжет, а у друга уже половины чая нет. «Не пойму что-то, — говорю я, — ты пьешь, а мне даже притронуться нельзя!» — «Это из-за того, что я горячего не боюсь», — говорит Мишка.
! После чаепития решили мы нагреть самовар снова, чтобы утром не холодную воду из колодца греть, а теплую. Я принес куклу, которой самовары и чайники накрывают. «А это еще зачем?» — спросил Мишка. «Для красоты, наверное», — отвечаю я.
! Легли спать. Никак заснуть не могу, задача по физике мучает. Когда скорее остынет чайник с кипятком: когда его поставили на лед или когда лед положили на крышку? Долго я думал и вот к чему пришел: лед надо положить на крышку чайника, потому что верхний слой воды охлаждается и опускается вниз, т.е. происходит конвекция. Тут же вспомнил происшедшее с нами сегодня. И тогда я сделал вывод: физику надо учить!»
Физическая пауза
• В Англии создан градусник на жидких кристаллах, с помощью которого можно измерять температуру от 30 до 150 0С с точностью до 0,1 0С. Градусник представляет собой набор полосок полистироловой ленты, в которую вделаны кристаллы, каждый из которых реагирует на определенную температуру. Одним из термометров можно измерять температуру тела, прикладывая полоску, например, ко лбу. Соответствующий этой температуре кристалл мгновенно меняет цвет. Особенно удобны такие градусники при лечении детей.
Пятый конкурс.
Решение качественных задач
За неделю до урока ученикам было дано задание подобрать вопросы по физике и изложить их на карточках. В конкурсе участвуют все команды; одна задает вопрос другой, игра идет по кругу.
?Что теплее: три рубашки или рубашка тройной толщины? (Ответ. Три рубашки теплее. Воздуха между тремя рубашками больше, чем в рубашке тройной толщины, а воздух плохо проводит тепло.)
?Почему коньки легко скользят по льду, а по стеклу, поверхность которого более гладкая, кататься невозможно? (Ответ. Когда человек стоит на коньках, он производит очень сильное давление на поверхность. От этого у льда понижается температура плавления. Он тает, и между коньками и льдом образуется тонкая пленка воды. Поэтому лед скользкий. Этим свойством обладает только лед.)
?Одна бутылка с водой положена в лед, имеющий температуру 0 «С, другая — в воду, также при О °С. В какой бутылке вода замерзнет раньше? (Ответ. Вода не замерзнет ни в одной, ни в другой бутылке. Раз температура в обоих случаях равна 0 °С, то вода в бутылке охладится до 0 °С, но не замерзнет, потому что не сможет отдать окружающей среде скрытую теплоту кристаллизации: при равных температурах не происходит передачи тепла.)
? На больших высотах (300—400 км) скорости молекул газов, входящих в состав атмосферного воздуха, достигают величин, соответствующих температуре приблизительно 2000 0С. Отчего же не плавятся оболочки искусственных спутников Земли, летящих на такой высоте? (Ответ. Плотность воздуха на больших высотах весьма мала. Поэтому количество тепла, которое предается оболочке спутника, незначительно.)
?Температура плавления стали 1400 0С, при сгорании пороха в канале ствола орудия температура достигает 3600 0С. Почему ствол орудия не плавится при выстреле? {Ответ. Сгорание пороха при выстреле происходит очень быстро, и ствол орудия не успевает прогреться до температуры плавления.)
? В одной из статей французского журнала «География» написано: «Насколько же нам легче переносить зиму, чем жителям Верхоянска в Сибири, где приходилось видеть, как ртуть в термометре опускается до отметки —70 °С». Может ли такое быть? {Ответ. Здесь допущена ошибка. Для измерения температуры —70 0С ртутный термометр непригоден, т.к. ртуть замерзает при температуре —39 0С.)
? На втором этаже здания потенциальная энергия вязанки дров больше, чем на первом. Будет ли энергия, полученная от сжигания дров на втором этаже больше энергии, которая была бы получена при их сжигании на первом этаже? (Ответ. Энергии, полученная от сжигания дров, зависит лишь от их массы. Потенциальная энергия поднятых дров перейдет в потенциальную энергию продуктов сгорания.)
? У железа или стали удельная теплоемкость значительно больше, чем у меди. Почему же паяльники делают из меди, а не из железа или стали? (Ответ. Медь обладает лучшей теплопроводностью. Благодаря этому припой и материал, на который наносится припой, быстро нагреваются. Медь также хорошо смачивается припоем, что позволяет удерживать его на паяльнике.)
? Зачем зимой дороги посыпают солью? (Ответ. Температура замерзания раствора соли ниже температуры замерзания воды. Поэтому лед тает, а проскальзывание прекращается.)
? Почему колеса поездов и трамваев при движении «стучат»?. (Ответ. Потому что между рельсами специально предусматривают тепловой зазор во избежание изгиба рельсов при нагревании вследствие их удлинения.)
? Как влияет ветер на показания термометра в морозный день? (Ответ. Никакого влияния на показания термометра ветер оказать не может, если термометр сухой, хотя многим и кажется, что ветер должен его охлаждать. Думающие так смешивают действие ветра на наш организм с действием его на прибор. Мороз в ветреную погоду переносится нами гораздо хуже, чем в тихую. Это объясняется тем, что ветер быстро сгоняет слои воздуха, нагреваемые нашим телом, заменяя их холодными и удаляя насыщенные влагой слои, прилегающие к телу. То и другое вызывает усиленный расход тепла, а следовательно, и резкое ощущение холода.)
Учитель. Я тоже подготовилась к этому конкурсу. Вот мои вопросы.
Она жила и по стеклу текла,
Но вдруг ее морозом оковало,
И неподвижной льдинкой капля стала,
А в мире поубавилось тепла.
? Прав ли поэт? (Ответ. При отвердевании происходит выделение тепла, поэтому тепла а мире «прибавляется».)
? Почему горбат верблюд? (Ответ. Если бы жировые запасы верблюда были распределены равномерно по всему телу, то вследствие плохой теплопроводности жира в знойной пустыне верблюд не смог бы охлаждаться и погиб бы от перегрева.)
? Вода нагревается на разогретой электрической плитке постоянной мощности. На что потребуется больше времени – чтобы нагреть ее от 10 до 20 0С или от 80 до до 90 0С? (Ответ. Нагревание горячей воды длится всегда дольше, чем нагревание холодной на то же количество градусов, несмотря на потери массы при испарении. Объясняется это так: тепло, выделяемое плиткой, расходуется не только на усиленное испарение воды, но и на потери тепла водой вследствие излучения. При высоких температурах (80—90 °С) вода излучает больше энергии, чем при низких (10—20 °С). Поэтому, несмотря на равномерное подведение тепла, температура ее повышается тем медленнее, чем сильнее она нагрета.)
Шестой конкурс. «Вопрос на засыпку»
Каждая команда в течение 1 мин отвечает на 6 вопросов (время на обдумывание отсчитывается по песочным часам).
1-я команда
1. Какой буквой обозначается количество теплоты?
2.Шерсть, пух, мех — это теплопроводники или теплоизоляторы?
3.Каким видом теплопередачи объясняется образование ветра?
4. Какова единица удельной теплоемкости?
5. Какого цвета одежду вы наденете, отправляясь в Африку?
6. Почему на самовар или чайник надевают матерчатый колпак?
2-я команда
1. Какой буквой обозначается удельная теплоемкость?
2. Металлы относят к тепло проводникам или к теплоизоляторам?
3. Чем пользуются, чтобы сохранить горячей воду или пищу?
4. Какова единица удельной теплоты плавления?
5.Греет ли шуба?
6. Какая кружка с чаем обжигает губы: фарфоровая или алюминиевая?
3-я команда
1. Какой буквой обозначается удельная теплота сгорания?
2. Какие по цвету тела лучше поглощают энергию излучения?
3. Каким видом теплопередачи объясняется тяга в трубах?
4. Каким опытом подтверждается первое положение МКТ?
5. Какова единица количества теплоты?
6. Как называется прибор, в котором происходит смешивание холодной и горячей воды?
Седьмой конкурс. Чайнворд
Каждый ученик получает листок с чайнвордом, который он должен разгадать. Чайнворд разгадывается «змейкой»: первая строка слева направо, затем на одну клеточку вниз, затем справа налево и т.д. Последняя буква предыдущего слова является первой буквой последующего.
1
3
2
4
5
6
7
8
9
Деление шкалы термометра — Жидкость, используемая в термометрах — Степень нагретости тела — Воздушный корабль — Прибор для измерения степени нагретости тела -Явление, происходящее с телами при нагревании — Число, показывающее, чему равна плотность воды при 4 °С — Прибор для определения плотности жидкости — Металл, находящийся при нормальных условиях в жидком состоянии.
(Ответы. Градус — Спирт -Температура — Аэростат -Термометр — Расширение — Единица — Ареометр — Ртуть.)
Литература
1.Книга для чтения по физике. //Учебное пособие для учащихся 7-8-го классов средней школы. — М.: Просвещение, 1986. Физика — юным. — М.: Просвещение, 1969.
2.Материалы газеты «Физика» приложение к газете «Первое сентября»
infourok.ru
Почему тепловые явления изучаются в молекулярной физике
Почему тепловые явления изучаются в молекулярной физике
«Физика — 10 класс»
Дадим общее представление о значении и смысле того, что вы сейчас начнете изучать.
Макроскопические тела.
Мы живем в мире макроскопических тел. Наше тело — это тоже макроскопическое тело.
В физике макроскопическими телами называются большие тела, состоящие из огромного числа молекул. Газ в баллоне, вода в стакане, песчинка, камень, стальной стержень, земной шар — все это примеры макроскопических тел (рис.7.7).
Механика и механическое движение.
В механике Ньютона имеют дело с механическим движением макроскопических тел — перемещением одних тел относительно других в пространстве с течением времени.
Механика изучает движение тел, но она не в состоянии объяснить, почему существуют твердые, жидкие и газообразные тела и почему эти тела могут переходить из одного состояния в другое. Исследование внутренних свойств тел не входит в задачу механики.
В механике говорят о силах как о причинах изменения скоростей тел, но природа этих сил, их происхождение не выясняются. Остается непонятным, почему при сжатии тел появляются силы упругости, почему возникает трение. На многие, очень многие вопросы механика Ньютона ответов не дает.
Все это хорошо понимал сам Ньютон. Ему принадлежат знаменательные слова: «Я не знаю, чем я кажусь миру; мне самому кажется, что я был только мальчиком, играющим на берегу моря и развлекающимся тем, что от времени до времени находил более гладкие камушки или более красивую раковину, чем обыкновенно, в то время как Великий океан истины лежал передо мной совершенно неразгаданным».
Тепловые явления.
После механического движения самые заметные явления связаны с нагреванием или охлаждением тел, с изменением их температуры. Эти явления называются тепловыми.
Механическое движение не вызывает в теле каких-либо существенных изменений, если не происходит катастрофических столкновений. Но нагревание или охлаждение тела способно изменить его до неузнаваемости. Сильно нагрев прозрачную, но все же видимую воду, мы превратим ее в невидимый пар. Сильное охлаждение превратит воду в кусок льда. Если вдуматься, то эти явления загадочны и достойны изумления. Не удивляемся мы потому, что привыкли к ним с детства.
Надо найти законы, которые могли бы объяснить изменения в телах, когда сами тела неподвижны и когда с точки зрения механики с ними не происходит ничего. Эти законы описывают особый вид движения материи — тепловое движение, присущее всем макроскопическим телам независимо от того, перемещаются они в пространстве или нет.
Тепловое движение молекул.
Все тела состоят из атомов и молекул.
Тепловые явления происходят внутри тел и всецело определяются движением этих частиц. Движение атомов и молекул мало напоминает движение собаки или автомобиля. Атомы и молекулы вещества совершают беспорядочное движение, в котором трудно усмотреть следы какого-либо порядка и регулярности. Беспорядочное движение молекул называют тепловым движением.
Движение молекул беспорядочно из-за того, что число их в телах, которые нас окружают, необозримо велико. Каждая молекула беспрестанно меняет свою скорость при столкновениях с другими молекулами. В результате ее траектория оказывается чрезвычайно запутанной, движение -хаотичным, несравненно более хаотичным, чем движение муравьев в разоренном муравейнике.
Беспорядочное движение огромного числа молекул качественно отличается от упорядоченного механического перемещения тел. Оно представляет собой особый вид движения материи со своими особыми свойствами. Об этих свойствах и пойдет речь в дальнейшем.
Значение тепловых явлений.
Привычный облик нашей планеты существует и может существовать только в довольно узком интервале температур. Если бы температура превысила 100°С, то на Земле при обычном атмосферном давлении не было бы рек, морей и океанов, не было бы воды вообще. Вся вода превратилась бы в пар. А при понижении температуры на несколько десятков градусов океаны превратились бы в громадные ледники.
Даже изменение температуры лишь на 20-30°С при смене времен года меняет на средних широтах весь облик планеты.
С наступлением весны начинается пробуждение природы. Леса одеваются листвой, начинают зеленеть луга. Зимой же жизнь растений замирает. Толстый слой снега покрывает поверхность Земли.
Еще более узкие интервалы температур необходимы для поддержания жизни теплокровных животных. Температура животных и человека поддерживается внутренними механизмами терморегуляции на строго определенном уровне. Достаточно температуре повыситься на несколько десятых градуса, как мы уже чувствуем себя нездоровыми. Изменение же температуры на несколько градусов ведет к гибели организмов. Поэтому неудивительно, что тепловые явления привлекали внимание людей с древнейших времен. Умение добывать и поддерживать огонь сделало человека относительно независимым от колебаний температуры окружающей среды. Это было одним из величайших изобретений человечества.
Изменение температуры оказывает влияние на все свойства тел. Так, при нагревании или охлаждении изменяются размеры твердых тел и объемы жидкостей. Значительно меняются механические свойства тел, например упругость. Кусок резиновой трубки уцелеет, если ударить по нему молотком. Но при охлаждении до температуры ниже — 100°С резина становится хрупкой, как стекло, и от легкого удара резиновая трубка разбивается на мелкие кусочки. Лишь после нагревания резина вновь обретает свои упругие свойства.
Кроме механических свойств, при изменении температуры меняются и другие свойства тел, например сопротивление электрическому току, магнитные свойства и др. Так, если сильно нагреть постоянный магнит, то он перестанет притягивать железные предметы.
Все перечисленные выше и многие другие тепловые явления подчиняются определенным законам. Открытие законов тепловых явлений позволяет с максимальной пользой применять эти явления на практике и в технике. Современные тепловые двигатели, установки для сжижения газов, холодильные аппараты и многие другие устройства конструируют на основе этих законов.
Молекулярно-кинетическая теория.
Еще философы древности догадывались о том, что теплота — это вид внутреннего движения. Но только в XVIII в. начала развиваться последовательная молекулярно-кинетическая теория.
Большой вклад в развитие молекулярно-кинетической теории был сделан М. В. Ломоносовым. Он рассматривал теплоту как вращательное движение частиц тела.
Цель молекулярно-кинетической теории — объяснение свойств макроскопических тел и тепловых процессов, происходящих в них, на основе представлений о том, что все тела состоят из отдельных, беспорядочно движущихся частиц.
Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский
Основные положения МКТ. Тепловые явления — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика
Почему тепловые явления изучаются в молекулярной физике — Основные положения молекулярно-кинетической теории. Размеры молекул — Примеры решения задач по теме «Основные положения МКТ» — Броуновское движение — Силы взаимодействия молекул. Строение газообразных, жидких и твёрдых тел — Идеальный газ в МКТ. Среднее значение квадрата скорости молекул — Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов — Примеры решения задач по теме «Основное уравнение молекулярно-кинетической теории» — Температура и тепловое равновесие — Определение температуры. Энергия теплового движения молекул — Абсолютная температура. Температура — мера средней кинетической энергии молекул — Измерение скоростей молекул газа — Примеры решения задач по теме «Энергия теплового движения молекул» — Уравнение состояния идеального газа — Примеры решения задач по теме «Уравнение состояния идеального газа» — Газовые законы — Примеры решения задач по теме «Газовые законы» — Примеры решения задач по теме «Определение параметров газа по графикам изопроцессов»
class-fizika.ru