Температура тела повысится если физика: ФИЗИКА 8 КЛАСС!!Тест 1. Температура тела повысится, если…1) …его молекулы будут

Содержание

ФИЗИКА 8 КЛАСС!!Тест 1. Температура тела повысится, если…1) …его молекулы будут

ФИЗИКА 8 КЛАСС!!

Тест
1. Температура тела повысится, если…

1) …его молекулы будут вести взаимодействие посильнее,

2) …возрастет его масса,

3) …скорость его молекул возрастет.

2. Термическое движение это…

1) …прыткое движение тела, при котором оно нагревается,

2) …движение молекул в нагретом (теплом) теле,

3) …неизменное хаотическое движение частиц, из которых состоит тело.

3. Внутренняя энергия тела зависит от…

1) …теплового движения частиц, из которых состоит тело,

2) …его внутреннего строения,

3) …количества молекул, входящих в состав тела,

4) …возможной и кинетической энергий всех частиц тела.
4. Температуру тела повысили с 200С до 600С. Какая энергия и как поменялась при этом?

1) Кинетическая энергия частиц тела возросла.

2) Кинетическая энергия тела повысилась.

3) Внутренняя энергия тела уменьшилась.

4) Возможная энергия частиц тела увеличилась.

Задать свой вопрос

Женя Пузаненкова

Отметить нарушение ?

Семён Алчиев

МНОГО вопросов

Jana Erina

нельзя размещать испытания

Valek Ganassi

надобно прибавлять по одному вопросу

Рацылина Виолетта

Ну если так будет удобнее, то хорошо

Тренировочный тест по физике 10 класс.

№82

Тренировочный тест по физике 10 класс. №82

1. Внутренняя энергия тела зависит…

А. От скорости движения тела.

Б. От энергии движения частиц, из которых состоит тело.

В. От энергии взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Г. От энергии движения частиц и от энергии их взаимодействия.

  1. Температура тела повысится, если…

  1. …его молекулы будут взаимодействовать сильнее. 

Б. …увеличится его масса. 

  1. …скорость его молекул возрастет.

  1. Первый стакан с водой охладили, получив от него 1 Дж количества теплоты, а второй стакан подняли вверх, совершив работу в 1 Дж. Изменилась ли внутренняя энергия воды в первом и втором стаканах?

  1. Ни в одном стакане не изменилась.

Б. 1 — уменьшилась, во 2 — не изменилась.

В. 1 — не изменилась, во 2 — увеличилась.

Г. В обоих стаканах уменьшилась.

Д. В 1 — уменьшилась, во 2 — увеличилась.

  1. Тепловое движение — это…

  1. …быстрое движение тела, при котором оно нагревается. 

Б. …движение молекул в нагретом (теплом) теле. 

В. …постоянное хаотическое движение частиц, из которых состоит тело.

5. После того как распилили бревно, пила нагрелась. Каким способом изменили внутреннюю энергию пилы?

А. При совершении работы.       

Б. При теплопередаче.

6. Внутренняя энергия тела зависит от…

  1. …теплового движения частиц, из которых состоит тело,

Б. …его внутреннего строения. 

  1. …количества молекул, входящих в состав тела. 

7. Внутренняя энергия тела зависит…

А. От скорости движения тела.

Б. От энергии движения частиц, из которых состоит тело.

В. От энергии взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Г.  От энергии движения частиц и от энергии их взаимодействия.

8. Температура тела повысится, если…

  1. …его молекулы будут взаимодействовать сильнее. 

Б. …увеличится его масса. 

  1. …скорость его молекул возрастет.

  1. Первый стакан с водой охладили, получив от него 1 Дж количества теплоты, а второй стакан подняли вверх, совершив работу в 1 Дж. Изменилась ли внутренняя энергия воды в первом и втором стаканах?

  1. Ни в одном стакане не изменилась.

Б. 1 — уменьшилась, во 2 — не изменилась.

В. 1 — не изменилась, во 2 — увеличилась.

Г. В обоих стаканах уменьшилась.

Д. В 1 — уменьшилась, во 2 — увеличилась.

10.Тепловое движение — это…

  1. …быстрое движение тела, при котором оно нагревается. 

Б. …движение молекул в нагретом (теплом) теле. 

В. …постоянное хаотическое движение частиц, из которых состоит тело.

11. После того как распилили бревно, пила нагрелась. Каким способом изменили внутреннюю энергию пилы?

А. При совершении работы.       

Б. При теплопередаче.

Тест по физике для 8 класс по теме «Температура»

Тепловое движение. Температура. Внутренняя энергия.

1. Температура — это физическая величина, характеризующая…

а) …способность тел совершать работу.

б) …разные состояния тела.

в) …степень нагретости тела.

2. Единица измерения температуры…

а) …джоуль. в) …ватт.

б)…паскаль. г)…градус Цельсия.

3. Температура тела зависит от…

а) …его внутреннего строения. в) …скорости движения его молекул.

б) …плотности его вещества. г) …количества в нем молекул.

4. В одном стакане находится теплая вода (№ 1), в другом — горячая (№ 2),
в третьем — холодная (№ 3). В каком из них температура воды самая высокая, а в каком — молекулы воды движутся с наименьшей скоростью?

a) №2; №3. б) №3; №2. в) №l; №3. г) №2; №1.

5. Чем отличаются молекулы горячего чая от молекул этого же чая, когда он остыл?

а) Размером. б) Скоростью движения. в) Числом атомов в них. г) Цветом.

6. Какие из перечисленных явлений тепловые?

а) Падение на пол ложки. в) Таяние на солнце снега.

б) Разогревание на плите супа. г) Купание в бассейне.

7. Какое движение называют тепловым?

а) Движение тела, при котором оно нагревается.

б) Постоянное хаотическое движение частиц, из которых состоит тело.
в) Движение молекул в теле при высокой температуре.

8. Какие молекулы тела участвуют в тепловом движении? При какой температуре?

а) Находящиеся на поверхности тела; при комнатной температуре.

б) Все молекулы; при любой температуре.

а) Расположенные внутри тела; при любой температуре,
г) Все молекулы; при высокой температуре.

9. Внутренняя энергия — это энергия частиц тела. Она состоит из…

а) …кинетической энергии всех молекул.

б) …потенциальной энергии взаимодействия молекул.

в) …кинетической и потенциальной энергий всех молекул.

10. Какой энергией обладает шар-зонд, запущенный метеорологами?

а) Кинетической. в) Внутренней.

б) Потенциальной. г) Всеми этими видами энергии.

Способы изменения внутренней энергии тела

1. В каком из приведенных случаев внутренняя энергия тела изменяется?

а) Камень, сорвавшись с утеса, падает все быстрее и быстрее.

б) Гантели подняты с пола и положены на полку.

в) Электроутюг включили в сеть и начали гладить белье,
г) Соль пересыпали из пакета в солонку.

2. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела?

а) Приведением его в движение.

б) Совершением телом или над ним работы.

в) Подняв его на некоторую высоту.

г) Путем теплопередачи.

3. Изменение внутренней энергии какого тела происходит в результате теплопередачи в названных ситуациях?

а) Нагревание сверла, когда делают отверстие с помощью дрели.

б) Понижение температуры газа при его расширении.

в) Охлаждение пачки масла в холодильнике,

г) Нагревание колес движущегося поезда.

4. В каком примере внутренняя энергия тела изменяется в результате совершения механической работы?

а) Чайная ложка опущена в стакан с горячей водой.

б) При резком торможении грузовика от тормозов пошел запах гари,
а) В электрочайнике закипает вода.

г) Замерзшие руки человек согревает, прижав их к теплому радиатору.

5. Четыре металлических бруска положили вплотную друг к другу, как показано на рисунке. Стрелки указывают направление теплопередачи от бруска к бруску. Температуры брусков в данный момент 100° С, 80°С, 60°С, 40°С.

Укажите температуру каждого бруска.

Брусок

А

В

С

D

Температура

Виды теплопередачи

1. Теплопроводность — это…

а) …явление изменения внутренней энергии тел.

б) …явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их контакте.

в) …распространение внутренней энергии по телу.

г) …нагревание одних тел и охлаждение других при их взаимодействии.

2. Какие твердые тела обладают хорошей теплопроводностью?

а) Пластмассовые. в) Резиновые.

б) Деревянные. г) Металлические.

3. Какие вещества из названных здесь обладают плохой теплопроводностью?

а) Шерсть и бумага. в) Сталь и бумага.

б) Латунь и шерсть. г) Цинк и медь.

4. Во что лучше всего завернуть кастрюлю, чтобы сохранить ее содержимое
горячим?

а) Газету. б) Пуховое одеяло. в) Фольгу. г) Полотенце.

5. В каком состоянии — твердом, жидком, газообразном — вещество обладает наибольшей теплопроводностью?

а) Жидком. б) Твердом. в) Газообразном.

6. Какое из этих трех тел сможет при контакте с двумя другими увеличить их
внутреннюю энергию благодаря теплопроводности?


а) №1 [Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку «Работа с надписями».]

б) №2

[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку «Работа с надписями». ]

в) №3

[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку «Работа с надписями».]

00 С

50 С

200 С

7. Конвекция — это…

а) …явление циркуляции жидкости или газа.

б) …вид теплопередачи, отличающийся от теплопроводности.

в) …явление нагревания или охлаждения газов и жидкостей.

г) …вид теплопередачи, при которой энергия переносится струями жидкости или газа.

8. В каком случае происходит вынужденная конвекция?

а) Согревание помещения электронагревателем с вентилятором.

б) Нагревание воздуха стоящим на полу баком с кипятком.

в) Обогревание северных районов Европы Гольфстримом.

г) Образование прохладного ветерка вблизи водоема.

9. В каких телах — твердых, жидких, газообразных — возможна теплопередача конвекцией?

а) Твердых. б) Жидких. в) Газообразных. г) Во всех.

10. Почему для возникновения конвекции в жидкости ее надо подогревать снизу?

а) Иначе жидкость не прогреется.

б) Потому что нагретые верхние слои жидкости, как более легкие, останутся наверху.

в) Потому что подогревать сверху неудобно.

11. Каким способом осуществляется теплопередача от Солнца к Земле?

а) Теплопроводностью. в) Излучением.

б) Конвекцией. г) Всеми этими способами.

12. Какие тела излучают энергию?

а) Горячие. б) Теплые. в) Холодные. г) Все тела.

13. Тело излучает энергию тем интенсивнее, чем…

а) …оно больше. в) …быстрее оно движется.

б) …больше его плотность. г) …выше его температура.

14. Эти шары нагреты и имеют одинаковую температуру, но разный цвет:
черный, серый, белый. Какой из них остынет быстрее всего?

а) №1 б) №2 в) № 3. г) остынут одновременно.


15. Чтобы поверхность тела, например дирижабля, как можно меньше нагревалась солнцем, ее покрывают краской. Какую краску следует выбрать
для этого — черную, синюю, красную, серебристую?

в) Черную. б) Синюю. в) Красную. г) Серебристую.

16. В твердых телах энергия передается…

а) …теплопроводностью. в) …излучением.

б) …конвекцией. г) …всеми тремя видами теплопередачи.

17. В жидкостях и газах теплопередача осуществляется…

а) …теплопроводностью. в) …излучением.

б) …конвекцией. г) …всеми тремя видами теплопередачи.

18. В вакууме энергия передается…

а) …теплопроводностью. б) …конвекцией. в) …излучением.

19. Какой способ теплопередачи позволяет людям греться у костра?

в) Излучение. б) Теплопроводность. в) Конвекция.

20. Как изменится температура тела, если оно теряет при излучении меньше
энергии, чем получает от окружающих тел?

а) Его температура не изменится. б) Она повысится. в) Понизится.

Количество теплоты. Единицы количества теплоты

1. Количество теплоты — это…

а) …изменение внутренней энергии при излучении.

б) …энергия, которую тело получает или отдает при теплопередаче.
в) …работа, которая совершается при нагревании тела.

г) …энергия, получаемая телом при нагревании.

2. Количество теплоты зависит от…

а) …массы тела.

б) …того, на сколько градусов изменилась его температура.

в) …вещества, из которого оно состоит.

г) …всех этих причин.

3. В каком случае телу передано большее количество теплоты, когда его нагревали от 0°С до 10°С(№ 1), от 100С до200С (№2), от 200С до300С (№ 3)?

а) № 1. б) № 2. в) №3. г) Количества теплоты одинаковы.

4. В каком из этих одинаковых сосудов вода нагреется до самой высокой
температуры, если ее начальная температура одна и та же и сосуды получают равные количества теплоты?

а) № 1. б) № 2. в) №3.

5. Количество теплоты измеряют в…

в) джоулях. б) ваттах. в) калориях. г) паскалях.

6. Выразите количества теплоты, равные 6000 Дж и 10 000 кал, в килоджоулях.

а) 6 кДж и 4,2 кДж. в) 6 кДж и 42 кДж.

б) 60 кДж и 42 кДж. г) 60 кДж и 4,2 кДж.

7. Переведите количества теплоты, равные 7,5 кДж и 25 кал, в джоули.

а) 750 Дж и 10,5 Дж. в) 750 Джи 105 Дж.

б) 7500 Дж и 105 Дж. г) 7500 Дж и 10,5 Дж.

8. Чтобы нагреть чашку воды, потребовалось количество теплоты, равное
600 Дж. На сколько и как изменилась внутренняя энергия воды?

а) На 600 Дж; уменьшилась. в) На 300 Дж; уменьшилась.

б) На 300 Дж; увеличилась. г) На 600 Дж; увеличилась.

9. При нагревании воды ей передано 400 Дж энергии. Какое количество теплоты выделится при ее охлаждении до первоначальной температуры?

а) 100 Дж. в) 400Дж.

б) 200 Дж. г) Для ответа нужны дополнительные данные.

Тема №9665 Ответы к тестам по физике 8 класс 56546 (Часть 1)

Тема №9665

1. Диффузия происходит быстрее, если
а) движение молекул замедляется
б) движение молекул прекращается
в) скорость движения молекул увеличивается
2. Чем теплая вода отличается от холодной?
а) скоростью движения молекул
б) строением молекул
в) прозрачностью
3. Какое из явлений относится к тепловым?
а) вращение Земли вокруг Солнца
б) радуга
в) таяние снега
4. По какой траектории движутся молекулы газов?
а) по прямолинейной
б) по криволинейной
в) по ломаной
5. В каких телах молекулы могут колебаться, вращаться
перемещаться относительно друг друга?
а) в газах
б) в жидкостях
в) в твердых телах
6. Температура тела связана
а) с кинетической энергией тела
б) с потенциальной энергией тела
в) со средней кинетической энергией молекул
ТЕСТ 1. Тепловое движение. Температура
Вариант 1
X
1. Температуру тела измеряют
а) манометром
б) термометром
в) градусником
2. Температура тела зависит от
а) времени года
б) ветра
в) скорости движения молекул
3. Какое из явлений относится к тепловому?
а) по небу плывут облака
б) идет дождь
в) высыхает лужа
4. Как движутся молекулы вещества?
а) упорядоченно
б) беспорядочно (хаотично)
в) молекулы, находясь на определенных местах, неподвижны
5. Чем отличается тепловое движение от механического?
а) механическое и тепловое движения не имеют отличий
б) скоростью движения молекул
в) огромным числом хаотически движущихся мельчайших час
тиц
6. Если средняя кинетическая энергия молекул тела умень
шится, то температура тела
а) повысится
б) понизится
в) не изменится
ТЕСТ 1. Тепловое движение. Температура
Вариант 2
2
1. Кинетическая энергия тела зависит
а) только от массы тела
б) только от скорости тела
в) от массы и от скорости тела
2. При падении выпущенного из рук тела
а) происходит переход потенциальной энергии в кинетическую
б) происходит переход кинетической энергии в потенциальную
в) кинетическая и потенциальная энергии не меняются
3. Механическая энергия куска пластилина, упавшего на пол,
а) не изменится
б) бесследно исчезнет
в) превратится в другую форму энергии
4. Какая энергия называется внутренней энергией тела?
а) энергия движения тела
б) энергия взаимодействия частей тела
в) кинетическая и потенциальная энергия частиц тела
5. Внутренняя энергия тела зависит от
а) скорости движения тела
б) температуры тела и его состояния (твердое, жидкое или газо­
образное)
в) положения тела относительно других тел
6. Может ли тело не иметь внутренней энергии?
а) может, если тело имеет очень низкую температуру
б) может, если тело не имеет механической энергии
в) не может ни при каких условиях
ТЕСТ 2. Внутренняя энергия
Вариант 1
X
з
1. Потенциальная энергия тела зависит от
а) скорости тела
б) взаимного расположения тел или частей тела
в) температуры тела
2. Какой энергией обладает летящий самолет относительно
Земли?
а) только кинетической
б) только потенциальной
в) кинетической и потенциальной
3. Механическая энергия свинцового шара, упавшего на свин­
цовую плиту,
а) бесследно исчезнет
б) не изменится
в) превратится в другой вид энергии
4. Что произойдет с частицами стального шара, упавшего на
стальную плиту?
а) увеличится только кинетическая энергия частиц
б) увеличится только потенциальная энергия частиц
в) увеличится и потенциальная, и кинетическая энергия частиц
5. Что происходит с внутренней энергией тела, если его меха­
ническая энергия уменьшается?
а) увеличивается б) уменьшается в) не изменяется
6. Величина кинетической и потенциальной энергии отдель­
ной молекулы
а) очень велика б) очень мала в) равна нулю
ТЕСТ 2. Внутренняя энергия
Вариант 2
4
ТЕСТ 3. Способы изменения внутренней энергии тела.
Т еплопроводность
Вариант 1
1. Что является одним из признаков увеличения внутренней
энергии тела?
а) повышение температуры тела
б) увеличение скорости движения тела
в) понижение температуры тела
2. Внутренняя энергия тела, совершающего работу,
а) увеличивается
б) не изменяется
в) уменьшается
3. Когда в горячий чай опускают холодную ложку,
а) чай совершает работу и его внутренняя энергия уменьшается
б) над ложкой совершается работа и ее внутренняя энергия
увеличивается
в) внутренняя энергия чая и ложки изменяется в результате
теплопередачи
4. Расположите вещества в порядке возрастания их тепло­
проводности: дерево (1), железо (2), медь (3).
а) 1,2,3 б) 2, 1,3 в) 3,2, 1
5. Каким образом передается энергия при теплопроводности?
а) переносом вещества
б) движением и взаимодействием частиц
в) переносом вещества, движением и взаимодействием частиц
6. Низкая теплопроводность газов объясняется
а) малой подвижностью молекул
б) большими расстояниями между молекулами
в) малыми размерами молекул газа по сравнению с молекулами
твердого тела
X
5
ТЕСТ 3. Способы изменения внутренней энергии тела.
Т еплопроводность
Вариант 2
1. Что является одним из признаков уменьшения внутренней
энергии тела?
а) повышение температуры тела
б) уменьшение скорости движения тела
в) понижение температуры тела
2. Внутренняя энергия тела, над которым совершают работу,
а) увеличивается б) уменьшается в) не изменяется
3. На рисунке показаны температуры тел. Где правильно
обозначено направление теплопередачи?
*-
-*■
4. Расположите вещества в порядке возрастания их тепло­
проводности: резина (1), серебро (2), воздух (3).
а) 3,1,2 б) 1,2,3 в) 3,2,1
5. Происходит ли перенос вещества при теплопроводности?
а) происходит в сторону части тела с большей температурой
б) происходит в сторону части тела с меньшей температурой
в) не происходит
6. Высокая теплопроводность металлов объясняется
а) большой подвижностью частиц
б) небольшими расстояниями между частицами
в) большими размерами частиц
6
Вариант 1
ТЕСТ 4. Конвекция
1. Нагретый воздух поднимается вверх, потому что уменьша­
ется … воздуха.
а) масса б) вес в) плотность
2. Где выше температура воздуха в отапливаемом помеще­
нии?
а) у пола
б) у потолка
в) температура одинакова во всем объеме комнаты
3. В каких телах может наблюдаться конвекция?
а) в жидкостях и газах
б) в твердых телах
в) в жидкостях, газах и сыпучих телах
4, Естественная конвекция не наблюдается
а) на планетах с большой силой тяжести
б) на больших глубинах
в) в условиях невесомости
5. В случае / кастрюлю поставили
на лед. В случае 2 лед положили
на крышку кастрюли. В каком
случае содержимое кастрюли
охладится быстрее?
2
а) в случае 1
б) в случае 2
в) время охлаждения одинаково для обоих случаев
6. Каким образом может осуществляться теплопередача в
жидкостях?
а) конвекцией и теплопроводностью
б) только теплопроводностью
в) только конвекцией
X
7
Вариант 2
ТЕСТ 4. Конвекция
1. Какой закон объясняет конвекцию?
а) закон всемирного тяготения
б) закон Паскаля
в) закон Архимеда
2. Перенос энергии при конвекции происходит
а) струями жидкости или газа
б) в результате взаимодействия частиц
в) самыми быстрыми молекулами
3. Может ли происходить вынужденная конвекция в твердых
телах?
а) может при любых условиях
б) может, если частицы сыпучего тела очень малы
в) не может ни при каких условиях
4. Какой вид конвекции, естественный или вынужденный,
может наблюдаться в условиях невесомости?
а) только вынужденный
б) только естественный
в) и вынужденный, и естественный
5. Один кусок льда положили
на стол, второй — на тарелку.
В каком случае таяние льда
будет происходить быстрее?
а) в случае 1
б) в случае 2
в) таяние будет происходить с одинаковой скоростью
6. Каким образом может осуществляться теплопередача в
газах?
8
а) только конвекцией
б) только теплопроводностью
в) конвекцией и теплопроводностью
Вариант 1
1. Батарея отопления нагрела стоящий рядом стул. Каким
образом в этом случае передается энергия?
а) теплопроводностью
б) конвекцией
в) излучением
2. Термоскоп служит для
а) измерения температуры
б) измерения объема газов
в) обнаружения теплового излучения
3. Какая из поверхностей сильнее излучает энергию, если их
температуры одинаковы?
а) белая
б) черная
в) черная и белая поверхности излучают энергию одинаково
4. Две звезды одинаковых размеров имеют разные темпера­
туры поверхностей: 6000 °С и 15 000 °С. Какая из звезд
излучает больше энергии?
а) более горячая
б) менее горячая
в) звезды излучают одинаковое количество энергии
5. Какой снег быстрее тает: грязный или чистый?
а) чистый
б) грязный
в) чистый и грязный снег тают с одинаковой скоростью
6. На столе стоит стакан с горячей водой. Ка­
кой вид теплопередачи имеет место при из­
мерении температуры в указанных точках?
а) 1 — излучение, 2 — конвекция, 3 — теплоп- *~
роводность
б) 1 — конвекция, 2 — теплопроводность, 3 — излучение
в) 1 — конвекция, 2 — излучение, 3 — теплопроводность
ТЕСТ 5. Излучение
2 Физика, 8 кл. Тесты
X
9
ТЕСТ 5. Излучение
Вариант 2
1. Каким образом передается на Землю тепло от Солнца?
а) конвекцией и излучением
б) теплопроводностью
в) только излучением
2. Почему поверхность термоскопа покрывают копотью или
закрашивают черной краской?
а) для повышения чувствительности прибора
б) светлый термоскоп отражает излучение и не работает
в) для красоты
3. Какой алюминиевый чайник быстрее остывает: закопчен­
ный или почищенный?
а) закопченный
б) почищенный
в) чайники остывают с одинаковой скоростью
4. Электрокамин охладился с 90 °С до 80 °С. Что произошло
с излучением камина?
а) увеличилось
б) не изменилось
в) уменьшилось
5. В какой одежде, светлой или темной, лучше переносится
жаркая погода?
а) в светлой
б) в темной
в) это не зависит от цвета одежды
6. На рисунке изображен стакан с горячей водой.
Какой вид теплопередачи имеет место для
указанных точек при измерении температуры
с помощью термометра?
•3
а) 1 — конвекция, 2 — теплопроводность, 3 — излучение
б) 1 — излучение, 2 — конвекция, 3 -— теплопроводность
в) 1 — теплопроводность, 2 — излучение, 3 — конвекция
10
ТЕСТ 6. Количество теплоты.
Единицы количества теплоты.
Удельная теплоемкость
Вариант 1
1. К какому способу изменения внутренней энергии относит­
ся термин “количество теплоты”?
а) совершение работы над телом
б) совершение работы самим телом
в) теплопередача
2. В каких единицах измеряется количество теплоты в СИ?
а) в джоулях (Дж)
б) в градусах Цельсия (°С)
в) в калориях (кал)
3. Как зависит изменение температуры жидкости от сообща­
емого ей количества теплоты?
а) изменение температуры не зависит от количества теплоты
б) чем больше количество теплоты, тем больше изменение
температуры
в) чем меньше количество теплоты, тем больше изменение
температуры
4. На одинаковых горелках в одинаковых сосудах нагревают
воду и масло одинаковой массы на одно и то же число
градусов. Какой сосуд нужно греть большее время?
а) время нагревания одинаково
б) сосуд с маслом
в) сосуд с водой
5. Удельная теплоемкость свинца равна 140 Дж/кг • °С. Какое
количество теплоты потребуется для нагревания 1 кг свин­
ца на 2 °С?
а) 280 Дж б) 70 Дж в) 140 Дж
X
11
ТЕСТ 6. Количество теплоты.
Единицы количества теплоты.
Удельная теплоемкость
Вариант 2
1. В каких единицах может быть измерено количество теп­
лоты?
а) в градусах Цельсия (°С)
б) в килограммах (кг)
в) в калориях (кал)
2. Как зависит количество теплоты, отданное телом, от массы
тела?
а) чем больше масса, тем меньше количество теплоты
б) чем меньше масса, тем меньше количество теплоты
в) количество теплоты не зависит от массы тела
3. На одинаковых горелках в одинаковых сосудах нагревают
воду и масло одинаковой массы в течение одного и того же
времени. Температура какого вещества повысится на боль­
шее количество градусов?
а) воды
б) масла
в) температуры воды и масла изменятся одинаково
4. Удельная теплоемкость меди равна 400 Дж/кг-°С. На
сколько градусов нагрели 0,5 кг меди, если ей было пере­
дано 800 Дж энергии?
а) на 1 °С б) на 2 °С в) на 4 °С
5. Отличаются ли удельные теплоемкости льда и воды?
а) не отличаются, т.к. лед и вода — одно и то же вещество
б) отличаются, т.к. лед и вода — разные вещества
в) отличаются, т.к. лед и вода — разные состояния одного ве­
щества
12
ТЕСТ 7. Расчет количества теплоты
(при выполнении использовать таблицу удельных теплоемкостей)
Вариант 1
1. Три шара одинаковой массы — стальной,
латунный и алюминиевый — нагреты до
одинаковой температуры и помещены на
лед. Под каким шаром выделится больше
воды?
а) под стальным
б) под алюминиевым
в) под латунным
ш &
////////
2. Стальную заготовку массой 2 кг нагрели на 500 °С. Какое
количество теплоты для этого потребовалось?
а) 500 МДж б) 50 МДж в) 0,5 МДж
3. Какое количество теплоты выделится при остывании 1 л
воды на 50 °С?
а) 2,1 кДж б) 21 кДж в) 210 кДж
4. Чему равна удельная теплоемкость кирпича массой 3 кг,
если при его остывании на 50 °С выделилось 135 кДж теп­
лоты?
а) 880 Дж/кг • °С б) 900Дж/кг- °С в) 920Дж/кг- °С
5. На сколько градусов остынет золотое кольцо массой 2 г,
снятое с пальца, если при этом выделится 2,6 Дж энергии?
а) на 2 °С б) на 5 °С в) на 10 °С
6. В горячую воду опустили холодный металлический ци­
линдр. При этом внутренняя энергия цилиндра увеличилась
на 500 Дж. На сколько уменьшилась внутренняя энергия
воды?
а) на500Дж б) на 1000 Дж в) на 4200 Дж
X
13
1. Масса стальной кастрюли равна массе налитой в нее воды.
На нагревание кастрюли или воды расходуется большее
количество теплоты?
а) на нагревание воды
б) на нагревание кастрюли
в) на нагревание кастрюли и воды расходуется одинаковое коли­
чество теплоты
2. Золотой брусок массой 20 г нагрелся на 10 °С. Какое коли­
чество теплоты передано бруску?
а) 2,6 Дж б) 26 Дж в) 0,26 Дж
3. Какое количество теплоты выделится при остывании ла­
тунной детали массой 2 кг на 100 °С?
а) 8 кДж б) 80 кДж в) 0,8 кДж
4. На сколько градусов нагреется 1 л воды при передаче ей
210 кДж теплоты?
а) на 100 °С б) на 75 °С в) на 50 °С
5. Чему равна удельная теплоемкость стекла, если пробирка
массой 5 г, нагреваясь на 100 °С, получила 400 Дж энергии?
а) 840Дж/кг- °С б) 800Дж/кг- °С в) 750Дж/кг- °С 6
6. В процессе закалки в масло опустили раскаленную сталь­
ную деталь, при этом внутренняя энергия детали уменьши­
лась на 100 кДж. Какое количество теплоты получило
масло?
а) 100 Дж б) 1000 Дж в) 100 000 Дж
ТЕСТ 7. Расчет количества теплоты
(при выполнении использовать таблицу удельных теплоемкостей)
Вариант 2
14
1. Какая энергия топлива используется при его сгорании?
а) кинетическая
б) потенциальная
в) внутренняя
2. Что происходит с энергией при распаде молекул?
а) выделяется
б) поглощается
в) не выделяется и не поглощается
3. Что является единицей удельной теплоты сгорания?
а) 1 Дж б) 1 Дж/кг- °С в) 1 Дж/кг
4. Чему равна удельная теплота сгорания пороха, если во вре­
мя выстрела полностью сгорает 2 г пороха и выделяется
8 кДж энергии?
а) 0,40-106 7 Дж/кг б) 0,38 • 107 Дж/кг в) 1,6 107 Дж/кг
5. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании
керосина массой 5 кг? Удельная теплота сгорания керосина
q = 4,6 • 107 Дж/кг.
а) 2,3 МДж б) 23 МДж в) 230 МДж
6. Какая масса спирта сгорела, если при этом выделилось
54 кДж энергии? Удельная теплота сгорания спирта
q = 2,7 ДО7 Дж/кг.
а) 2 г б) 20 г в) 0,2 кг
ТЕСТ 8. Энергия топлива. Удельная теплота сгорания
Вариант 1
X
15
1. Что является основным источником энергии в промышлен­
ности, транспорте, быту?
а) атомная энергия
б) солнечная энергия
в) внутренняя энергия топлива
2. Атомы водорода, соединяясь с атомами кислорода, образу­
ют молекулы воды. Что при этом происходит с энергией?
а) выделяется
б) поглощается
в) не выделяется и не поглощается
3. Как называется физическая величина, показывающая, какая
энергия выделяется при полном сгорании 1 кг топлива?
а) удельная теплоемкость
б) количество теплоты
в) удельная теплота сгорания
4. Чему равна удельная теплота сгорания водорода, если при
полном сгорании 10 г газа выделяется 1,2 МДж тепла?
а) 1,2 • 108 Дж/кг б) 12 • 108 Дж/кг в) 1,2 Дж/кг
5. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании
2 кг природного газа, удельная теплота сгорания которого
q = 4,4-106 7 Дж/кг?
а) 88 МДж б) 8,8 МДж в) 0,88 МДж
6. Какая масса древесного угля сгорела, если при этом выде­
лилось 340 МДж энергии? Удельная теплота сгорания
древесного угля q = 3,4 • 107 Дж/кг.
а) 1кг б) 10 кг в) 100 кг
ТЕСТ 8. Энергия топлива. Удельная теплота сгорания
Вариант 2
16
ТЕСТ 9. Закон сохранения и превращения энергии
в механических и тепловых процессах
Вариант 1
1. Как называется энергия движения и взаимодействия частиц
тела?
а) механическая б) внутренняя в) молекулярная
2. Что называется полной механической энергией?
а) кинетическая энергия тела Ек
б) потенциальная энергия тела Е
в) сумма кинетической и потенциальной энергии Е = Ек + Еп
3. Что происходит с полной механической энергией камня
при его падении, если учитывать сопротивление воздуха?
а) не изменяется б) увеличивается в) уменьшается
4. Можно ли сказать, что при охлаждении тела его внутренняя
энергия исчезает?
а) можно, если тело охлаждается до температуры окружающей
среды
б) можно, если температура тела становится меньше темпера­
туры окружающей среды
в) нельзя, т.к. энергия не исчезает, а передается от одного тела
другому
5. Камень массой 10 кг в момент падения на землю имел
скорость 5 м/с. Как изменилась внутренняя энергия камня
и грунта после падения?
а) уменьшилась на 125 Дж
б) увеличилась на 0,125 кДж
в) энергия не изменилась 6
6. Пластилин массой 20 г упал на пол с высоты 1 м. Как изме­
нилась внутренняя энергия пластилина и пола?
а) увеличилась на 0,2 Дж
б) уменьшилась на 0,2 Дж
в) энергия не изменилась
X
17
ТЕСТ 9. Закон сохранения и превращения энергии
в механических и тепловых процессах
Вариант 2
1. Как называется энергия движения и взаимодействия тел?
а) механическая б) внутренняя в) атомная
2. Полная механическая энергия камня при его падении, если
не учитывать сопротивление воздуха,
а) не изменяется б) увеличивается в) уменьшается
3. Закон сохранения механической энергии выполняется, если
на тело не действует
а) сила упругости
б) сила тяготения
в) сила трения
4. Можно ли сказать, что при сгорании топлива возникает
энергия?
а) можно, если топливо полностью сгорает
б) можно, если топливо не обладает механической энергией
в) нельзя, т.к. до сгорания энергия была “спрятана” в самом
топливе
5. Камень массой 1 кг упал на грунт с высоты 5 м. Как изме­
нилась внутренняя энергия камня, грунта и воздуха?
а) уменьшилась на 50 Дж
б) увеличилась на 50 Дж
в) энергия не изменилась
6. Пуля массой 10 г, летящая со скоростью 500 м/с, попала
в дерево и застряла в нем. Внутренняя энергия пули и
дерева
а) увеличилась на 1,25 кДж
б) уменьшилась на 1250 Дж
в) не изменилась
18
1. В каком состоянии может находиться водород?
а) только в газообразном
б) в газообразном и жидком
в) в газообразном, жидком и твердом
2. Какое состояние веществ используется при получении
сплавов?
а) твердое
б) жидкое
в) газообразное и жидкое
3. Молекулы одного и того же вещества в различных агрегат­
ных состояниях
а) различаются числом атомов
б) различаются размерами
в) абсолютно одинаковы
4. Массы воды, льда, водяного пара одинаковы. Что обладает
наименьшей внутренней энергией?
а) лед б) вода в) водяной пар
5. Вещество из жидкого состояния переведено в другое агре­
гатное состояние. Затвердело оно или испарилось, если его
внутренняя энергия уменьшилась?
а) затвердело
б) испарилось
в) для ответа недостаточно данных
6. Можно ли назвать туман водяным паром?
а) можно, т.к. туман и есть водяной пар
б) нельзя, т.к. туман состоит из капелек воды
в) можно, если размеры капелек чрезвычайно малы
ТЕСТ 10. Агрегатные состояния вещества
Вариант 1
X
19
1. В каком состоянии может находиться железо?
а) только в твердом
б) в твердом и жидком
в) в твердом, жидком и газообразном
2. Состояние вещества, вращающего турбины на тепловых
электростан циях:
а) газообразное б) твердое в) жидкое
3. Агрегатное состояние вещества определяется
а) характером взаимодействия молекул
б) скоростью движения молекул
в) строением молекул
4. Что характеризует внутреннюю энергию вещества?
а) только температура
б) только агрегатное состояние
в) температура и агрегатное состояние
5. Вещество из жидкого состояния переведено в другое агре­
гатное состояние. Затвердело оно или испарилось, если его
внутренняя энергия увеличилась?
а) затвердело
б) испарилось
в) для ответа недостаточно данных
6. Что можно сказать о внутренней энергии льда и воды
одинаковой массы при 0 °С?
а) внутренние энергии льда и воды одинаковы
б) внутренняя энергия воды больше, чем внутренняя энергия
льда
в) внутренняя энергия не зависит от агрегатного состояния
вещества
ТЕСТ 10. Агрегатные состояния вещества
Вариант 2
20
ТЕСТ 11. Плавление и отвердевание
кристаллических тел
Вариант 1
1. Как перевести тело из жидкого состояния в твердое?
а) отнять энергию у тела
б) передать телу энергию
в) переход в твердое состояние происходит самопроизвольно
2. Как называется переход тела из твердого состояния в
жидкое?
а) нагревание б) кристаллизация в) плавление
3. Температура плавления серебра 962 °С. Что можно сказать
о температуре кристаллизации серебра?
a) t° = 962 °С б) t° > 962 °С в) t° < 962 °С кр кр кр
4. Пробирка с водой, имеющей температуру О °С, опущена
в стакан со снегом, температура которого тоже О °С. Что
будет происходить?
а) вода в пробирке начнет замерзать
б) снег в стакане начнет таять
в) ничего не изменится
5. Температура тела во время его плавления
а) повышается
б) понижается
в) не изменяется
6. Золото плавится при температуре 1064 °С. В каком состо­
янии оно находится при температуре 1064,1 °С?
а) часть золота в твердом состоянии, часть в жидком
б) в твердом состоянии
в) в жидком состоянии
X
21
ТЕСТ 11. Плавление и отвердевание
кристаллических тел
Вариант 2
1. Известно, что при плавлении температура тела не изменя­
ется. При этом внутренняя энергия тела
а) тоже не меняется
б) увеличивается
в) уменьшается
2. Может ли лед плавиться при температуре меньше О °С?
а) не может
б) может в безвоздушном пространстве
в) может при повышенном давлении
3. Что происходит с температурой тела при его кристаллиза­
ции?
а) не изменяется б) уменьшается в) повышается
4. Можно ли кусочек серебра расплавить в алюминиевой
ложке? Температура плавления алюминия 660 °С, сереб­
р а — 962 °С.
а) можно
б) нельзя
в) можно, если очень быстро нагреть ложку
5. Пробирка со льдом, имеющим температуру 0 °С, опущена
в воду той же температуры. Что будет происходить?
а) лед начнет плавиться
б) вода начнет замерзать
в) ничего не изменится
6. Температура плавления ртути -39 °С. Жидкая ртуть начала
кристаллизоваться, и через некоторое время ее температура
стала равна -39,1 °С. В каком состоянии находится ртуть?
а) часть ртути в жидком состоянии, часть в твердом
б) в твердом состоянии
в) в жидком состоянии
22
ТЕСТ 12. Удельная теплота плавления
Вариант 1
1. При плавлении тела энергия расходуется на
а) увеличение кинетической энергии молекул
б) увеличение потенциальной энергии тела
в) разрушение связи между молекулами
2. Внутренняя энергия тела, график плав­
ления которого изображен на рисунке,
в точке В
а) больше энергии в точке С
б) меньше энергии в точке С
в) равна энергии в точке С
3. п л б )Х кр<Хпл
5. На рисунке изображены графики
кристаллизации двух тел. Что мож­
но сказать об их удельной теплоте
плавления?
а) Л,, >Х2
б) X, <Х2
в) Хх = Х2
6. Какое количество теплоты потребуется для плавления золо­
та массой 500 мг, нагретого до температуры плавления?
Удельная теплота плавления золота 0,67 • 105 Дж/кг.
а) 33,5 Дж б) 33,5 кДж в) 33,5 МДж
в)
nt, ° С
23
/
X
1. Энергия, выделяемая при кристаллизации, расходуется на
а) поддержание постоянной температуры
б) нагревание окружающей среды
в) образование кристаллов
2. Внутренняя энергия тела, график отвер­
девания которого изображен на рисунке,
в точке Е
а) больше энергии в точке F
б) равна энергии в точке F
в) меньше энергии в точке F
ТЕСТ 12. Удельная теплота плавления
Вариант 2
3. Может ли удельная теплота плавления одного и того же
вещества иметь различные значения?
а) не может
б) может, если масса вещества разная
в) может, если атмосферное давление изменится
4. При кристаллизации 1 кг олова выделилось 0,59 -105 Дж
энергии. Что можно сказать об удельной теплоте плавления
олова?
а) Х т > 0,59-105 Дж/кг в) Аш< 0,59 • 105 Дж/кг
б) Апл = 0,59-105 Дж/кг
5. На рисунке изображены графики плавле­
ния двух тел. Что можно сказать об их
удельной теплоте плавления?
а) А, >А2 в) А, = А2
б) А,, <А2
6. Какое количество теплоты потребуется для плавления же­
лезного лома массой 0,5 т, нагретого до температуры плав­
ления? Удельная теплота плавления железа 2,7-105 Дж/кг.
а) 135 кДж б) 1,35 кДж в) 135 МДж
24
ТЕСТ 13. Испарение. Поглощение энергии
при испарении и выделение ее при конденсации.
Насыщенный и ненасыщенный пар
Вариант 1
1. Испарением называется
а) парообразование с поверхности жидкости
б) парообразование, происходящее в объеме жидкости
в) кипение
2. Что можно сказать о скорости движения молекул жидко­
сти?
а) скорость движения молекул мала
б) скорость движения молекул велика
в) скорости движения молекул различны
3. Скорость испарения зависит от температуры, т.к. при ее
изменении изменяется(-ются)
а) силы притяжения между молекулами
б) скорость молекул
в) плотность вещества
4. Скорость испарения зависит от рода жидкости, потому что
в разных жидкостях
а) разная сила притяжения между молекулами
б) разные скорости молекул
в) разные молекулы
5. При испарении жидкости внутренняя энергия
а) выделяется б) поглощается в) не меняется
6. Каким является пар жидкости, находящейся в открытом
сосуде?
а) насыщенным
б) ненасыщенным
в) насыщенным вблизи поверхности жидкости 3
3 Физика, 8 кл. Тесты
X
25
ТЕСТ 13. Испарение. Поглощение энергии
при испарении и выделение ее при конденсации.
Насыщенный и ненасыщенный пар
Вариант 2
1. Явление превращения жидкости в пар — это
а) испарение
б) парообразование
в) кипение
2. В каком случае молекула может покинуть “свою” жид­
кость?
а) если скорость молекулы, находящейся у поверхности, доста­
точно велика
б) если другие молекулы “подтолкнут” данную молекулу
в) все молекулы, независимо от скорости, могут покинуть
“свою” жидкость
3. Вода испаряется быстрее масла, потому что
а) средняя скорость молекул воды больше средней скорости
молекул масла
б) притяжение между молекулами масла больше, чем между
молекулами воды
в) масло — более густая жидкость
4. Как зависит скорость испарения от температуры жидкости?
а) чем выше температура, тем быстрее испаряется жидкость
б) чем выше температура, тем медленнее испаряется жидкость
в) скорость испарения не зависит от температуры
5. При конденсации пара внутренняя энергия
а) выделяется б) поглощается в) не изменяется
6. Каким является пар жидкости, находящейся в закрытом
сосуде?
а) ненасыщенным
б) насыщенным
в) насыщенность пара определяется его температурой
26
1. Почему перед началом кипения воды слышен характерный
шум?
а) всплывающие пузырьки с насыщенным паром схлопываются
б) шум объясняется очень быстрым ростом пузырьков
в) шум объясняется отрывом пузырьков от дна сосуда
2. При кипении температура жидкости
а) увеличивается
б) уменьшается
в) не меняется
3. Может ли вода кипеть при температуре более 100 °С?
а) не может, т.к. 100 °С — это температура кипения воды
б) может, если нагреватель выделяет очень много тепла
в) может, если атмосферное давление больше нормального
4. Удельная теплота парообразования воды при 100 °С равна
2,3 • 106 Дж/кг. Какое количество теплоты Q выделится при
конденсации 1 кг пара, температура которого равна 100 °С?
а) Q = 2,3 МДж б) Q > 2,3 МДж в) Q < 2,3 МДж
5. Какое количество воды, доведенной до температуры кипе­
ния, испарится при сообщении ей 23 кДж энергии?
а) 1 г б) 10 г в) 100 г
6. Будет ли кипеть вода в пробирке, опущенной
в сосуд с кипящей водой?
а) будет, т.к. вода в пробирке нагреется до темпера­
туры кипения
б) будет, т.к. давление над водой в пробирке равно
атмосферному
в) не будет, т.к. при равенстве температур энергия к воде в про­
бирке не поступает
ТЕСТ 14. Кипение. Удельная теплота
парообразования и конденсации
Вариант 1
X
27
1. Что находится в пузырьках, всплывающих после начала
нагревания воды?
а) воздух
б) насыщенный пар
в) насыщенный пар и воздух
2. При какой температуре кипит вода в герметично закрытом
сосуде (например в скороварке)?
а) большей, чем 100 °С
б) при 100 °С
в) меньшей, чем 100 °С
3. Может ли при нормальном давлении не кипеть вода, если
ее температура превышает 100 °С?
а) не может
б) может, если нагреватель выделяет мало тепла
в) может, если в воде нет посторонних примесей
4. Удельная теплота парообразования измеряется в
а) Дж б) Дж/кг-°С в) Дж/кг
5. Удельная теплота парообразования воды 2,3 • 106 Дж/кг. Ка­
кое количество теплоты необходимо, чтобы превратить
3 л воды, нагретой до 100 °С, в пар такой же температуры?
а) 2,3 МДж б) 4,6 МДж в) 6,9 МДж
6. На что расходуется подводимая к жидкости энергия во вре­
мя ее кипения?
а) на поддержание постоянной температуры
б) на образование пузырьков пара
в) на отрыв молекул от поверхности жидкости
ТЕСТ 14. Кипение. Удельная теплота
парообразования и конденсации
Вариант 2
28
1. Что показывает абсолютная влажность воздуха?
а) плотность насыщенного водяного пара
б) плотность водяного пара в атмосфере
в) связь между температурой и плотностью пара
2. Пар приближается к насыщению при
а) понижении температуры
б) повышении температуры
в) любом изменении температуры
3. Единица измерения точки росы:
а) проценты (%)
б) джоуль (Дж)
в) градус Цельсия (°С)
4. Какой тип гигрометров определяет влажность по разности
показаний двух термометров?
а) конденсационный
б) волосной
в) психрометрический
5. Что можно сказать о показаниях сухого и влажного термо­
метров психрометра?
а) показания всегда одинаковы
б) показания сухого термометра всегда ниже
в) показания влажного термометра всегда ниже 6
6. Какая относительная влажность воздуха считается нор­
мальной для жилых помещений?
а) 40% б) 60% в) 80%
ТЕСТ 15. Влажность воздуха.
Способы определения влажности воздуха
Вариант 1
X
29
ТЕСТ 15. Влажность воздуха.
Способы определения влажности воздуха
Вариант 2
1. Влажность воздуха характеризует
а) содержание водяного пара в атмосфере
б) температуру воздуха
в) плотность насыщенного водяного пара
2. Что показывает относительная влажность воздуха?
а) плотность водяного пара в атмосфере
б) близость водяного пара к насыщению
в) скорость испарения воды с поверхности водоемов
3. Как называют приборы для измерения влажности воздуха?
а) манометры
б) термометры
в) гигрометры
4. Какой тип гигрометров определяет влажность по точке
росы?
а) конденсационный
б) волосной
в) психрометрический
5. Единица измерения абсолютной влажности:
а) проценты (%)
б) грамм на кубический метр (г/м3)
в) килограмм на кубический метр (кг/м3)
6. При какой относительной влажности температура сухого
термометра в психрометре равна температуре влажного?
а) 0% б) 50% в) 100%
30
ТЕСТ 16. Работа газа и пара при расширении.
КПД теплового двигателя
Вариант 1
1. Что из перечисленного является примером превращения
внутренней энергии в механическую?
а) Солнце нагревает Землю
б) нагретый воздух поднимается вверх
в) молекулы воды вылетают с ее поверхности
2. Общим для всех тепловых двигателей является наличие
а) систем охлаждения двигателя
б) систем смазки
в) нагревателя
3. Почему во всех тепловых двигателях рабочим телом явля­
ется газ?
а) газы обладают небольшой теплопроводностью
б) газы обладают небольшой плотностью
в) газы способны значительно изменять свой объем
4. Может ли температура холодильника быть равной темпе­
ратуре рабочего тела?
а) может, если КПД двигателя равен 100%
б) может, если температура нагревателя равна температуре ра­
бочего тела
в) не может ни при каких условиях
5. Чему равен КПД паровой машины, если для совершения
полезной работы используется сотая часть энергии, выде­
лившейся при сгорании топлива?
а) 1% б) 10% в) 100%
6. Работа, совершенная двигателем внутреннего сгорания за
четыре такта, равна 40 кДж. Чему равен КПД двигателя,
если за четыре такта работы тело получает от нагревателя
100 кДж энергии?
а) 20% б) 40% в) 10%
X
31
ТЕСТ 16. Работа газа и пара при расширении.
КПД теплового двигателя
Вариант 2
1. Какой из примеров соответствует превращению внутренней
энергии в механическую?
а) вода кипит в открытой кастрюле
б) кипящая вода приподнимает крышку кастрюли
в) кипящая вода активно испаряется
2. Общим для всех тепловых двигателей является наличие
а) поршня
б) клапанов
в) холодильника
3. В тепловых двигателях в качестве рабочих тел не исполь­
зуют твердые тела и жидкости, потому что
а) они малосжимаемы
б) они обладают большой плотностью
в) их трудно нагреть
4. Что чаще всего выступает в роли холодильника в тепловом
двигателе?
а) радиатор системы охлаждения
б) охлаждающая жидкость
в) атмосфера
5. КПД двигателя внутреннего сгорания составляет 20%.
Во сколько раз совершенная работа меньше энергии, полу­
ченной рабочим телом от нагревателя?
а) в 2 раза б) в 5 раз в) в 8 раз
6. Количество теплоты, полученное рабочим телом от нагре­
вателя за 1 мин, равно 5МДж, а количество теплоты, полу­
ченное холодильником за то же время, равно ЗМДж. Чему
равен КПД теплового двигателя?
а) 40% б) 20% в) 50%
32
ТЕСТ 17. Электризация тел при соприкосновении.
Взаимодействие заряженных тел. Два рода зарядов
Вариант 1
1. Термин “электричество” произошел от
а) словосочетания “электрический ток”
б) словосочетания “электрическое напряжение”
в) греческого слова “электрон” — “янтарь”
2. Заряд от одного тела к другому может передаваться при
а) сближении тел
б) соприкосновении тел
в) движении одного тела относительно другого
3. Как взаимодействуют эбонитовые палочки, потертые о мех?
а) отталкиваются
б) они не взаимодействуют
в) притягиваются
4. Какой заряд получает стеклянная палочка, потертая о
шелк?
а) не получает заряд
б) отрицательный
в) положительный
5. Какой заряд получает мех, которым натирают эбонитовую
палочку?
а) отрицательный
б) положительный
в) не получает заряд
6. Какой заряд имеет вторая бумажная
гильза, если первая заряжена положи­
тельно?
а) не имеет заряда
б) положительный
в) отрицательный
X
33
ТЕСТ 17. Электризация тел при соприкосновении.
Взаимодействие заряженных тел. Два рода зарядов
Вариант 2
1. Наэлектризованными являются
а) тела, которые притягивают металлические предметы
б) все тела
в) тела, которые после натирания способны притягивать другие
тела
2. Чтобы наэлектризовать тела, их потирают друг о друга для
а) увеличения температуры тел
б) увеличения площади соприкосновения
в) устранения шероховатостей
3. Каков принцип работы копировального аппарата типа
Xerox?
а) намагничивание тел при соприкосновении
б) электризация тел при соприкосновении
в) распыление краски через трафарет
4. Как взаимодействуют эбонитовая палочка, потертая о мех,
и стеклянная, потертая о шелк?
а) отталкиваются
б) не притягиваются и не отталкиваются
в) притягиваются
5. Какой заряд получает шелк после натирания стеклянной
палочки?
а) положительный в) не получает заряд
б) отрицательный
6. Какой заряд имеет бумажная гильза,
изображенная на рисунке, если тело,
которое к ней подносят, заряжено отри­
цательно?
а) не имеет заряда
б) положительный
в) отрицательный
/ / / / / / / / / / / / / /
34
Вариант 1
1. Если к незаряженному телу прикоснуться стеклянной па­
лочкой, имеющей положительный заряд, то тело
а) не получит заряд
б) получит отрицательный заряд
в) получит положительный заряд
2. Электроскоп служит для
а) обнаружения и оценки зарядов
б) измерения зарядов
в) определения знаков зарядов
3. Заряд какого знака находится на элек­
троскопе, если его листочки опусти­
лись при приближении отрицательно
заряженной палочки?
а) положительный
б) отрицательный
в) знак заряда определить невозможно
4. Непроводниками электричества называют вещества,
а) способные накапливать большой заряд
б) через которые могут проходить только положительные заряды
в) через которые не могут проходить электрические заряды
5. Что из перечисленного является проводником электричес­
тва?
а) тело человека
б) масло
в) эбонит
6. Какой из перечисленных химических элементов является
полупроводником?
а) железо
б) германий
в) фосфор
ТЕСТ 18. Электроскоп.
Проводники и непроводники электричества
X
35
Вариант 2
1. Если к незаряженному телу прикоснуться эбонитовой
палочкой, потертой о шерсть, то тело
а) получит избыток протонов
б) не получит заряда
в) получит избыток электронов
2. Для чего служит электроскоп?
а) для обнаружения зарядов и приблизительного их измерения
б) только для определения знака заряда
в) только для обнаружения зарядов
?
3. Какой заряд имеет палочка, поднесен­
ная к электроскопу, если его лепесточ­
ки опустились?
а) положительный
б) отрицательный
в) знак заряда определить невозможно
4. Полупроводниками называют вещества,
а) не способные накапливать большой заряд
б) через которые может проходить очень маленький электричес­
кий заряд
в) способные накапливать большой заряд
5. Какое из перечисленных веществ является диэлектриком?
а) янтарь
б) медь
в) раствор поваренной соли
6. Какой из перечисленных химических элементов является
полупроводником?
а) азот
б) алюминий
в) кремний
ТЕСТ 18. Электроскоп. Проводники и непроводники
электричества
36
1. В вакууме заряженные тела
а) не взаимодействуют
б) взаимодействуют, если заряды велики
в) всегда взаимодействуют
2. Кто ввел в науку термин “электрическое поле”?
а) Архимед б) И. Ньютон в) М. Фарадей
3. Электрическое поле создается
а) любыми телами
б) любыми заряженными телами
в) вакуумом
4. Как называется сила, с которой электрическое поле дей­
ствует на заряженное тело?
а) магнитная
б) выталкивающая
в) электрическая
5. \ ‘
у © :2\з
х
37
1. Как зависит сила взаимодействия между зарядами от рас­
стояния между ними?
а) такой зависимости нет
б) чем больше расстояние, тем меньше сила
в) чем больше расстояние, тем больше сила
2. Заряды взаимодействуют посредством
а) воздуха
б) электрического поля
в) электромагнитных волн
3. Электрическое поле можно обнаружить по его действию на
а) органы чувств (например по запаху)
б) незаряженные тела
в) заряды
4. Какая сила называется электрической силой?
а) любая сила, действующая на заряженное тело
б) любая сила, действующая на заряженное тело, находящееся
в электрическом поле
в) сила, с которой электрическое поле действует на заряженное
тело
5. Модули электрических сил, действующих на одинаковые
заряды, которые помещены в точки 1 и 2, равны. Где может
находиться заряженное тело, создающее это поле?
а) в точке А А С В
б) в точке В © • © * О
в) в точке С 1 2
6. Что представляет собой электрическое поле?
а) вещество
б) особый вид материи
в) физическое тело
ТЕСТ 19. Электрическое поле
Вариант 2
38
1. Можно ли объяснить явление электризации с помощью
молекулярной теории строения вещества?
а) можно, т.к. молекулярная теория объясняет тепловые явления
б) можно, т.к. молекулы состоят из атомов
в) нельзя, т.к. молекулы и атомы в целом не имеют электриче­
ского заряда
2. Если предположить, что в природе существуют заряжен­
ные частицы, то деление заряда должно привести к
а) обнаружению частицы, имеющей наименьший заряд
б) доказательству сложного строения молекул
в) доказательству сложного строения атомов
3. В опыте по делению электрического заряда заряд пылинки
оказался равным —1,6 -10~15 Кл. Сколько “избыточных”
электронов находится на пылинке?
а) 100 б) 1000 в) 10 000
4. Отрицательно заряженная пылинка находится в равновесии
в поле положительно заряженной пластины. Что произой­
дет, если пылинка потеряет половину своего заряда, а заряд
пластины увеличится в 2 раза?
а) останется в равновесии — •
б) начнет двигаться вниз _ _
в) начнет двигаться вверх
5. Существует ли заряд без частицы?
а) существует, т.к. при электризации масса тела не меняется
б) существует, т.к. во время электризации мы не видим движения
частиц
в) не существует, т.к. заряд — это свойство частиц

Тематический тест по теме «Тепловые явления», 8 класс

Итоговый тест по физике для 8 класса

Тема: «Тепловые явления»

Цель: проверить усвоение учащимися изученного материала; выяснить теоретические знания по теме и умение применять их при решении качественных и расчётных задач.


 

Спецификация:

Итоговое тестирование состоит из трёх вариантов. Данное тестирование включает в себя Часть А (А1-А10), часть В (В1-В2) Время выполнения -1 урок

Задания части А представляют собой задания с выбором ответа (предлагается выбрать один из четырёх или трёх предложенных вариантов ответа). Задания части А предполагают знание основных определений физических понятий (физических величин, явлений, закономерностей между ними) на тему: «Тепловые явления».

Задания части В — физические задачи. Для решения данных заданий требуются умения решать физические задачи в одно — два действия. Задания части В предполагают выбор ответа (необходимо выбрать один из четырёх или трёх предложенных вариантов ответа).

Тестовые задания предполагают вариативность для разных классов. Можно комбинировать различные задания, упрощать или усложнять в зависимости от уровня успеваемости учащихся.

В итоговом тестировании по теме: «Тепловые явления» проверяются следующие темы:

1. Температура. Внутренняя энергия. 2. Виды теплопередачи. 3. Количество теплоты. 4. Закон сохранения и превращения энергии

 

Критерии оценок:

Задания части А- 1 балл

Задания части В – 3 балла

 

«5» — 14-16 баллов

«4» — 11-13 баллов

«3» — 6-10 баллов

«2» — 0-5 баллов


 

Итоговый тест по теме: «Тепловые явления»

Вариант 1

Часть А

1. Температура тела зависит от…

а).. .количества в нем молекул.

б) …скорости движения частиц, из которых состоит тело

в)…их размеров.

г).. .расположения молекул в теле.

2. В пробирках находится ртуть во всех трех состояниях: в одной — в жидком в другой — газообразном (пар), в третьей — твердом. Чем отличаются частицы ртути в этих пробирках?

а) Ничем. б) Размером в) Скоростью движения и расположением

3. Какую энергию называют внутренней энергией тела?

а) Энергию теплового движения частиц тела.

б) Кинетическую и потенциальную энергию всех частиц тела.

в) Энергию их взаимодействия.

4. Изменение какой физической величины свидетельствует об изменении внутренней энергии тела?

а) Кинетической энергии тела. в) Температуры тела.

б) Его потенциальной энергии. г) Его скорости движения.

5. Укажите два способа изменения внутренней энергии газа.

а) Теплопередача.

б) Приведение газа в движение.

в) Подъем его на некоторую высоту.

г) Совершение газом или над ним работы.

6. Имеются два тела, температура которых 25 °С (№ 1) и 75 °С (№ 2). Внутрен­няя энергия, какого из них будет уменьшаться в процессе теплопередачи ме­жду ними?

а)№1. б)№2.

в) Она не изменится.

г) Обоих тел увеличится.

7. Какое из названных веществ обладает наилучшей теплопроводностью?

а) Мех. в) Древесина.

б) Резина г) Серебро

8. В каком теле — газообразном, жидком, твердом — конвекция невозможна?

а) Газообразном. в) Твердом.

б) Жидком. г) Таких тел нет.

9. В каком случае телу передано меньшее количество теплоты, когда его нагрели на 14 °С (№ 1) или на 42 °С (№ 2)? Во сколько раз?

а) № 1; 3 раза. в) № 1; 2 раза.

б) № 2; 3 раза. г) № 2; 2 раза.

10. В каких единицах измеряют количество теплоты?

а) Ньютонах и килоньютонах. в) Паскалях и мм рт. ст.

б) Ваттах и мегаваттах. г) Джоулях и калориях.

Часть В

(Задания части В оформляются как физические задачи)

1. Удельная теплоемкость кирпича 880 . Какое количество теплоты потребуется для нагревания одного кирпича массой 1 кг на 1 °С?

а) 8800Дж. в) 880Дж.

б) 880кДж. г) 88Дж.

2. Вычислите количество теплоты, необходимое для повышения температуры стальной заготовки на 200 °С. Ее масса 35 кг.

а) 3,5 ·104Дж.

б) 17,5 · 105Дж.

в) 17,5 · 104Дж.

г) 3,5 · 106Дж.

Итоговый тест по теме: «Тепловые явления»

Вариант 2

Часть А

1. Температура тела повысится, если…

а) …его молекулы будут взаимодействовать сильнее.

б) .. . увеличится его масса.

в) …скорость его молекул возрастает

2. Тепловое движение — это…

а) .. .быстрое движение тела, при котором оно нагревается.

б) …движение молекул в нагретом (теплом) теле.

в) …постоянное хаотическое движение частиц, из которых состоит тело.

3. Внутренняя энергия тела зависит от…

а) . ..теплового движения частиц, из которых состоит тело.

б)… его внутреннего строения.

в)… количества молекул, входящих в состав тела.

г) …потенциальной и кинетической энергий всех частиц тела.

4. Температуру тела повысили с 20 °С до 60 °С. Какая энергия и как изменилась при этом?

а) Кинетическая энергия частиц тела — одна из составляющих его внутренней энергии; повысилась.

б) Кинетическая энергия тела; повысилась.

в) Внутренняя энергия; уменьшилась.

г) Потенциальная энергия частиц тела — другая составляющая внутренней энергии; увеличилась.

5. Какими двумя способами можно изменить внутреннюю энергию тела?

а) Сообщив телу большую скорость.

б) Подняв тело на меньшую высоту.

в) Теплопередачей.

г) Совершением работы телом или над телом.

6. Температура одного тела —10 °С, другого —20 °С. Если привести их в прикосновение, то температура какого тела будет повышаться?

а) Первого. в) Теплопередача не произойдет.

б) Второго. г) Температуры обоих тел будут повышаться.

7. Что из названного обладает самой малой теплопроводностью?

а) Медь. в) Железо.

б) Пористый кирпич. г) Вакуум.

8. Внутренняя энергия при теплопроводности передается…

а) …в результате взаимодействия частиц и передачи при этом их кинети­ческой энергии от одних к другим.

б)… путем взаимодействия тел и изменения при этом их скорости.

в)… в результате перемещения нагретых частей тела к холодным.

9. По какой формуле рассчитывают количество теплоты, полученное на­греваемым телом или выделенное остывающим телом?

а) б) в) г)

10. В каких единицах измеряют удельную теплоемкость веществ?

а) б) в) г)

Часть В

(Задания части В оформляются как физические задачи)

1. Какое количество теплоты потребуется для нагревания 10 кг меди на 1 °С?

а) 40Дж.

б) 400Дж.

в) 4000Дж.

2. Ведро горячей воды, температура которой 100 °С, а масса 10 кг, остывает до комнатной температуры (20 °С). Какое количество теплоты вода от­дает окружающим телам и воздуху?

а) 3360кДж. б) 336кДж. в) 33,6кДж. г) 3360Дж.

8 класс — Физика

Как вы думаете, от чего зависит скорость растворения сахара в воде? Можете провести простой эксперимент. Возьмите два куска сахара и киньте один в стакан с кипятком, другой – в стакан с холодной водой.

Вы увидите, как сахар в кипятке растворится в несколько раз быстрее, чем в холодной воде. Причиной растворения является диффузия. Значит, диффузия происходит быстрее при более высокой температуре. А причина диффузии – это движение молекул. Следовательно, мы делаем вывод, что молекулы при более высокой температуре движутся быстрее. То есть, скорость их движения зависит от температуры. Именно поэтому беспорядочное хаотическое движение молекул, из которых состоят тела, называют тепловым движением.

При повышении температуры усиливается тепловое движение молекул, меняются свойства вещества. Твердое тело тает, превращаясь в жидкость, жидкость испаряется, переходя в газообразное состояние. Соответственно, если температуру понижать, то будет уменьшаться и средняя энергия теплового движения молекул, а соответственно, процессы изменения агрегатного состояния тел будут происходить в обратном направлении: вода будет конденсироваться в жидкость, жидкость будет замерзать, переходя в твердое состояние. При этом, мы всегда говорим о средних значениях температуры и скорости молекул, так как всегда присутствуют частицы с большими и меньшими значениями этих величин.

Молекулы в веществах движутся, проходя определенное расстояние, следовательно, совершают некую работу. То есть, мы можем говорить о кинетической энергии частиц. Вследствие их взаимного расположения существует также и потенциальная энергия молекул. Когда идет речь о кинетической и потенциальной энергии тел, то мы говорим о существовании полной механической энергии тел. Если кинетической и потенциальной энергией обладают частицы тела, следовательно, можно говорить о сумме этих энергии, как о самостоятельной величине.

Рассмотрим пример. Если мы кидаем упругий мячик об пол, то кинетическая энергия его движения полностью переходит в потенциальную в момент касания пола, а потом вновь переходит в кинетическую, когда он отскакивает. Если же мы бросим тяжелый железный мячик на твердую неупругую поверхность, то мячик приземлится, не отскакивая. Его кинетическая и потенциальная энергии после приземления будут равны нулю. Куда же подевалась энергия? Она просто исчезла? Если мы изучим шарик и поверхность после столкновения, то увидим, что шарик немного сплющился, на поверхности осталась вмятина, и оба они слегка нагрелись. То есть произошло изменение в расположении молекул тел, а также увеличилась температура. Это означает, что изменились кинетическая и потенциальная энергия частиц тела. Энергия тела никуда не пропала, она перешла во внутреннюю энергию тела. Внутренней энергией называют кинетическую и потенциальную энергию всех частиц тела. Столкновение тел вызвало изменение внутренней энергии, она увеличилась, а механическая энергия уменьшилась. В этом и состоит закон сохранения энергии. Энергия не возникает из ниоткуда и не исчезает в никуда. Она только переходит из одного состояния в другое.

Как изменить механическую энергию тела? Да очень просто. Поменять его местоположение или придать ему ускорение. Например, пнуть мячик или поднять его над землей повыше.

В первом случае мы изменим его кинетическую энергию, во втором потенциальную. А как обстоит дело с внутренней энергией? Каким способом изменить внутреннюю энергию тела? Для начала разберемся, что же это такое. Внутренняя энергия – это кинетическая и потенциальная энергия всех частиц, из которых состоит тело. В частности, кинетическая энергия частиц – это энергия их движения. А скорость их движения, как известно, зависит от температуры. То есть, логичный вывод – повышая температуру тела, мы повысим его внутреннюю энергию. Самый простой способ повысить температуру тела – это теплообмен. При контакте тел с разной температурой более холодное тело нагревается за счет более теплого. Более теплое тело в этом случае охлаждается.

Простой ежедневный пример: холодная ложка в чашке с горячим чаем очень быстро нагревается, а чай при этом чуть-чуть остывает.  Повышение температуры тела возможно и другими способами. Как мы все поступаем, когда у нас на улице замерзают лицо или руки? Мы трем их. При трении предметы нагреваются. Также предметы нагреваются при ударах, давлении, то есть, иными словами, при взаимодействии. Всем известно, как добывали огонь в древности – либо терли деревяшки друг о друга, либо стукали кремнием по другому камню. Также и в наше время в кремниевых зажигалках используется трение металлического стержня о кремень. 

До сих пор речь шла о изменении внутренней энергии путем изменения кинетической энергии составляющих его частиц. А как насчет потенциальной энергии этих же самых частиц? Как известно, потенциальная энергия частиц – это энергия их взаиморасположения. Таким образом, для изменения потенциальной энергии частиц тела, нам надо тело деформировать: сжать, скрутить и так далее, то есть, изменить расположение частиц друг относительно друга. Это достигается путем воздействия на тело. Мы меняем скорость отдельных частей тела, то есть совершаем над ним работу.

Таким образом, все случаи воздействия на тело с целью изменения его внутренней энергии достигаются двумя способами. Либо путем передачи ему тепла, то есть теплопередачей, либо путем изменения скорости его частиц, то есть совершением над телом работы.

Примеры изменения внутренней энергии – это практически все происходящие в мире процессы. Не меняется внутренняя энергия частиц в случае, когда с телом абсолютно ничего не происходит, что согласитесь, крайняя редкость — закон сохранения энергии действует. Вокруг нас все время что-то происходит. Даже с предметами, с которыми на первый взгляд ничего не происходит, на самом деле происходят различные незаметные нам изменения: незначительные изменения температуры, небольшие деформации и так далее. Стул прогибается под нашей тяжестью, у книги на полке чуть-чуть изменяется температуру от каждого движения воздуха, не говоря уже про сквозняки. Ну а что касается живых тел – тут понятно без слов, что в них внутри все время что-то происходит, и внутренняя энергия меняется практически в каждый момент времени.

 

Что быстрее нагреется на плите – чайник или ведро воды? Ответ очевиден – чайник. Тогда второй вопрос – почему?

Ответ не менее очевиден – потому что масса воды в чайнике меньше. Отлично. А теперь вы можете проделать самостоятельно самый настоящий физический опыт в домашних условиях. Для этого вам понадобится две одинаковые небольшие кастрюльки, равное количество воды и растительного масла, например, по пол-литра и плита. На одинаковый огонь ставите кастрюльки с маслом и водой. А теперь просто наблюдайте, что быстрее будет нагреваться. Если есть градусник для жидкостей, можно применить его, если нет, можно просто пробовать температуру время от времени пальцем, только осторожно, чтобы не обжечься. В любом случае вы вскоре убедитесь, что масло нагревается значительно быстрее воды. И еще один вопросик, который тоже можно реализовать в виде опыта. Что быстрее закипит – теплая вода или холодная? Все снова очевидно – теплая будет на финише первой. К чему все эти странные вопросы и опыты? К тому, чтобы определить физическую величину, называемую «количеством теплоты».

Количество теплоты

Количество теплоты – это энергия, которую тело теряет или приобретает при теплопередаче. Это понятно и из названия. При остывании тело будет терять некое количество теплоты, а при нагревании – поглощать. А ответы на наши вопросы показали нам, от чего зависит количество теплоты?Во-первых, чем больше масса тела, тем большее количество теплоты надо затратить на изменение его температуры на один градус. Во-вторых, количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от того вещества, из которого оно состоит, то есть от рода вещества. И в-третьих, разность температур тела до и после теплопередачи также важна для наших расчетов. Исходя из всего вышесказанного, мы можем определить количество теплоты формулой:

Q=cm(t_2-t_1 )  ,

где Q – количество теплоты,
m – масса тела,
(t_2-t_1 ) – разность между начальной и конечной температурами тела,
c – удельная теплоемкость вещества, находится из соответствующих таблиц.

По этой формуле можно произвести расчет количества теплоты, которое необходимо, чтобы нагреть любое тело или которое это тело выделит при остывании.

Измеряется количество теплоты в джоулях (1 Дж), как и всякий вид энергии. Однако, величину эту ввели не так давно, а измерять количество теплоты люди начали намного раньше. И пользовались они единицей, которая широко используется и в наше время – калория (1 кал). 1 калория – это такое количество теплоты, которое потребуется для нагреванияь 1 грамма воды на 1 градус Цельсия. Руководствуясь этими данными, любители подсчитывать калории в съедаемой пище, могут ради интереса подсчитать, сколько литров воды можно вскипятить той энергией, которую они потребляют с едой в течение дня.

 

Как вы думаете, что быстрее нагревается на плите: литр воды в кастрюльке или же сама кастрюлька массой 1 килограмм? Масса тел одинакова, можно предположить, что нагревание будет происходить с одинаковой скоростью.

А не тут-то было! Можете проделать эксперимент – поставьте пустую кастрюльку на огонь на несколько секунд, только не спалите, и запомните, до какой температуры она нагрелась. А потом налейте в кастрюлю воды ровно такого же веса, как и вес кастрюли. По идее, вода должна нагреться до такой же температуры, что и пустая кастрюля за вдвое большее время, так как в данном случае нагреваются они обе – и вода, и кастрюля.

Однако, даже если вы выждете втрое большее время, то убедитесь, что вода нагрелась все равно меньше. Воде потребуется почти в десять раз большее время, чтобы нагреться до такой же температуры, что и кастрюля того же веса. Почему это происходит? Что мешает воде нагреваться? Почему мы должны тратить лишний газ на подогрев воды при приготовлении пищи? Потому что существует физическая величина, называемая удельной теплоемкостью вещества.

Удельная теплоемкость вещества

Эта величина показывает, какое количество теплоты надо передать телу массой один килограмм, чтобы его температура увеличилась на один градус Цельсия. Измеряется в Дж/(кг * ˚С). Существует эта величина не по собственной прихоти, а по причине разности свойств различных веществ.

Удельная теплоемкость воды примерно в десять раз выше удельной теплоемкости железа, поэтому кастрюля нагреется в десять раз быстрее воды в ней. Любопытно, что удельная теплоемкость льда в два раза меньше теплоемкости воды. Поэтому лед будет нагреваться в два раза быстрее воды. Растопить лед проще, чем нагреть воду. Как ни странно звучит, но это факт.

Расчет количества теплоты

Обозначается удельная теплоемкость буквой c и применяется в формуле для расчета количества теплоты:

Q = c*m*(t2 — t1),

где Q – это количество теплоты,
c – удельная теплоемкость,
m – масса тела,
t2  и t1 – соответственно, конечная и начальная температуры тела.

Формула удельной теплоемкости: c = Q / m*(t2 — t1)

По этой формуле можно рассчитать количество тепла, которое нам необходимо, чтобы нагреть конкретное тело до определенной температуры. Удельную теплоемкость различных веществ можно найти из соответствующих таблиц.

Также из этой формулы можно выразить:

  • m = Q / c*(t2-t1) — массу тела
  • t1 = t2 — (Q / c*m) — начальную температуру тела
  • t2 = t1 + (Q / c*m) — конечную температуру тела
  • Δt = t2 — t1 = (Q / c*m) — разницу температур (дельта t)

А что насчет удельной теплоемкости газов? Тут все запутанней. С твердыми веществами и жидкостями дело обстоит намного проще. Их удельная теплоемкость – величина постоянная, известная, легко рассчитываемая. А что касается удельной теплоемкости газов, то величина эта очень различна в разных ситуациях. Возьмем для примера воздух. Удельная теплоемкость воздуха зависит от состава, влажности, атмосферного давления.

При этом, при увеличении температуры, газ увеличивается в объеме, и нам надо ввести еще одно значение – постоянного или переменного объема, что тоже повлияет на теплоемкость. Поэтому при расчетах количества теплоты для воздуха и других газов пользуются специальными графиками величин удельной теплоемкости газов в зависимости от различных факторов и условий.

 

Всем известно, что в нашей жизни огромную роль играет использование топлива. Топливо применяют практически в любой отрасли современной промышленности. Особенно часто применяется топливо, полученное из нефти: бензин, керосин, соляр и другие. Также применяют горючие газы (метан и другие).

Откуда берется энергия у топлива

Известно, что молекулы состоят из атомов. Для того, чтобы разделить какую либо молекулу (например, молекулу воды) на составляющие её атомы, требуется затратить энергию (на преодоление сил притяжения атомов). Опыты показывают, что при соединении атомов в молекулу (это и происходит при сжигании топлива) энергия, напротив, выделяется.

Как известно, существует ещё и ядерное топливо, но мы не будем здесь говорить о нём.

При сгорании топлива выделяется энергия. Чаще всего это тепловая энергия. Опыты показывают, что количество выделившейся энергии прямо пропорционально количеству сгоревшего топлива.

Удельная теплота сгорания

Для расчёта этой энергии используют физическую величину, называемую удельная теплота сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива показывает, какая энергия выделяется при сгорании единичной массы топлива.

Её обозначают латинской буквой q. В системе СИ единица измерения этой величины Дж/кг. Отметим, что каждое топливо имеет собственную удельную теплоту сгорания. Эта величина измерена практически для всех видов топлива и при решении задач определяется по таблицам.

Например, удельная теплота сгорания бензина 46 000 000 Дж/кг, керосина такая же, этилового спирта 27 000 000 Дж/кг. Нетрудно понять, что энергия, выделившаяся при сгорании топлива, равна произведению массы этого топлива и удельной теплоты сгорания топлива:

Q = q*m

Рассмотрим пример

Рассмотрим пример. 10 граммов этилового спирта сгорело в спиртовке за 10 минут. Найдите мощность спиртовки.

Решение. Найдём количество теплоты, выделившееся при сгорании спирта:

Q = q*m; Q = 27 000 000 Дж/кг * 10 г = 27 000 000 Дж/кг * 0,01 кг = 270 000 Дж.

Найдём мощность спиртовки:

N = Q / t = 270 000 Дж / 10 мин = 270 000 Дж / 600 с = 450 Вт.

 

Для того чтобы понять, что такое агрегатное состояние вещества, вспомните или представьте себя летом возле речки с мороженным в руках. Замечательная картинка, правда?

Так вот, в этой идиллии кроме получения удовольствия можно еще осуществить физическое наблюдение. Обратите внимание на воду. В реке она жидкая, в составе мороженного в виде льда – твердая, а в небе в виде облаков – газообразная. То есть она находится одновременно в трех различных состояниях. В физике это называется агрегатным состоянием вещества. Различают три агрегатных состояния – твердое, жидкое и газообразное.

Изменение агрегатных состояний вещества

Изменение агрегатных состояний вещества мы можем наблюдать воочию в природе. Вода с поверхности водоемов испаряется, и образуются облака. Так жидкость переходит в газ. Зимой вода в водоемах замерзает, переходя в твердое состояние, а весной вновь тает, переходя в обратно в жидкость. Что происходит с молекулами вещества при переходе его из одного состояния в другое? Меняются ли они? Отличаются ли, например, молекулы льда от молекул пара? Ответ однозначный: нет. Молекулы остаются абсолютно теми же.  Меняется их кинетическая энергия, а соответственно и свойства вещества. Энергия молекул пара достаточно велика, чтобы разлетаться в разные стороны, а при охлаждении пар конденсируется в жидкость, и энергии у молекул все еще достаточно для почти свободного перемещения, но уже недостаточно, чтобы оторваться от притяжения других молекул и улететь. При дальнейшем охлаждении вода замерзает, становясь твердым телом, и энергии молекул уже недостаточно даже для свободного перемещения внутри тела. Они колеблются около одного места, удерживаемые силами притяжения других молекул.

Характер движения и состояния молекул в различных агрегатных состояниях вещества можно отразить на следующей таблице:

Агрегатное состояние вещества

Свойства вещества

Расстояние между частицами

Взаимодействие частиц

Характер движения

Порядок расположения

Газ

Не сохраняет форму и объем

Гораздо больше размеров самих частиц

Слабое

Хаотическое (беспорядочное) непрерывное. Свободно летают, иногда сталкиваясь.

Беспорядочное

Жидкость

Не сохраняет форму, сохраняет объем

 

Сравнимо с размерами самих частиц

Сильное

Колеблются около положения равновесия, постоянно перескакивая с одного места на другое.

<p >Беспорядочное

Твердое тело

<p >Сохраняет форму и объем

Мало по сравнению с размерами самих частиц

Очень сильное

Непрерывно колеблются около положения равновесия

В определенном порядке

 

Процессов, в которых происходит изменение агрегатных состояний веществ, всего шесть.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением, обратный процесс – кристаллизацией. Когда вещество переходит из жидкости в газ, это называется парообразованием, из газа в жидкость – конденсацией. Переход из твердого состояния сразу в газ, минуя жидкое, называют сублимацией, обратный процесс – десублимацией

  • 1. Плавление
  • 2. Кристаллизация
  • 3. Парообразование
  • 4. Конденсация
  • 5. Сублимация
  • 6. Десублимация

Примеры всех этих переходов мы с вами не раз наблюдали в жизни. Лед плавится, образуя воду, вода испаряется, образуя пар. В обратную сторону пар, конденсируясь, переходит снова в воду, а вода, замерзая, становится льдом. А если вы думаете, что вы не знаете процессов сублимации и десублимации, то не спешите с выводами. Запах любого твердого тела – это и есть не что иное, как сублимация. Часть молекул вырывается из тела, образуя газ, который мы и можем унюхать. А пример обратного процесса – это узоры на стеклах зимой, когда пар в воздухе, замерзая, оседает на стекле и образует причудливые узоры.

 

Одно и тоже вещество в реальном мире в зависимости от окружающих условий может находиться в различных состояниях. Например, вода может быть в виде жидкости, в идее твердого тела – лед, в виде газа – водяной пар.

  • Эти состояния называются агрегатными состояниями вещества.

Молекулы вещества в различных агрегатных состояниях ничем не отличаются друг от друга. Конкретное агрегатное состояние определяется расположением молекул, а так же характером их движения и взаимодействия между собой.

Газ – расстояние между молекулами значительно больше размеров самих молекул. Молекулы в жидкости и в твердом теле расположены достаточно близко друг к другу. В твердых телах еще ближе.

Чтобы изменить агрегатное состояние тела, ему необходимо сообщить некоторую энергию. Например, чтобы перевести воду в пар её надо нагреть.Чтобы пар снова стал водой, он должен отдать энергию.

Переход из твердого состояния в жидкое

Переход вещества из твердого состояние в жидкое называется плавлением.  Для того чтобы тело начало плавиться, его необходимо нагреть до определенной температуры. Температура, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества.

Каждое вещество имеет свою температуру плавления. У каких-то тел она очень низкая, например, у льда.  А у каких-то тел температура плавления очень высокая, например, железо. Вообще, плавление кристаллического тела это сложный процесс.

График плавления льда

Ниже на рисунке представлен график плавления кристаллического тела, в данном случае льда.

  • График показывает зависимость температуры льда от времени, которое его нагревают. На вертикально оси отложена температура, по горизонтальной — время.

Из графика, что изначально температура льда была -20 градусов. Потом его начали нагревать. Температура начала расти. Участок АВ это участок нагревания льда. С течением времени, температура увеличилась до 0 градусов. Эта температура считается температурой плавления льда. При этой температуре лед начал плавиться, но при этом перестала возрастать его температура, хотя при этом лед также продолжали нагревать. Участку плавления соответствует участок ВС на графике. 

Затем, когда весь лед расплавился и превратился в жидкость, температура воды снова стала увеличиваться. Это показано на графике лучом C. То есть делаем вывод, что во время плавления температура тела не изменяется, вся поступающая энергия идет на плвление.

 

Для того, чтобы расплавить какое-либо вещество в твердом состоянии, необходимо его нагреть. И при нагревании любого тела отмечается одна любопытная особенность

Особенность такая: температура тела растет вплоть до температуры плавления, а потом останавливается до того момента, пока все тело целиком не перейдет в жидкое состояние. После расплавления температура вновь начинает расти, если, конечно, продолжать нагревание. То есть, существует промежуток времени, во время которого мы нагреваем тело, а оно не нагревается. Куда же девается энергия тепла, которую мы расходуем? Чтобы ответить на этот вопрос, надо заглянуть внутрь тела.

В твердом теле молекулы расположены в определенном порядке в виде кристаллов. Они практически не двигаются, лишь слегка колеблясь на месте. Для того, чтобы вещество перешло в жидкое состояние, молекулам необходимо придать дополнительную энергию, чтобы они смогли вырваться от притяжения соседних молекул в кристалликах. Нагревая тело, мы придаем молекулам эту необходимую энергию. И вот пока все молекулы не получат достаточно энергии и не разрушатся все кристаллики, температура тела не повышается. Опыты показывают, что для разных веществ одной массы требуется разное количество теплоты для полного его расплавления.

То есть существует определенная величина, от которой зависит, сколько тепла необходимо поглотить веществу для расплавления. И величина эта различна для разных веществ. Эта величина в физике называется удельная теплота плавления вещества. Опять же, вследствие опытов установлены значения удельной теплота плавления для различных веществ и собраны в специальные таблицы, из которых можно почерпнуть эти сведения. Обозначают удельную теплоту плавления греческой буквой λ (лямбда), а единицей измерения является 1 Дж/кг. 

Формула удельной теплоты плавления

Удельная теплота плавления находится по формуле:

λ=Q/m,

где Q – это количество теплоты, необходимое для того, чтобы расплавить тело массой m.

Опять-таки из опытов известно, что при отвердевании вещества выделяют такое же количество тепла, которое требовалось затратить на их расплавление. Молекулы, теряя энергию, образуют кристаллы, будучи не в силах сопротивляться притяжению других молекул. И опять-таки, температура тела не будет понижаться вплоть до того момента, пока не отвердеет все тело, и пока не выделится вся энергия, которая была затрачена на его плавление. То есть удельная теплота плавления показывает, как сколько надо затратить энергии, чтобы расплавить тело массой m, так и сколько энергии выделится при отвердевании данного тела. 

Для примера, удельная теплота плавления воды в твердом состоянии, то есть, удельная теплота плавления льда равна 3,4*105 Дж/кг.  Эти данные позволяют рассчитать, сколько потребуется энергии, чтобы расплавить лед любой массы. Зная также удельную теплоемкость льда и воды, можно рассчитать, сколько точно потребуется энергии для конкретного процесса, например, расплавить лед массой 2 кг и температурой — 30˚С и довести получившуюся воду до кипения. Такие сведения для различных веществ очень нужны в промышленности для расчета реальных затрат энергии при производстве каких-либо товаров.

 

Если оставить незакрытым сосуд с водой, то через некоторое время вода испарится. Если проделать тот же опыт с этиловым спиртом или бензином, то процесс происходит несколько быстрее. Если кастрюлю с водой нагревать на достаточно мощной горелке, то вода закипит.

Все эти явления являются частным случаем парообразования превращения жидкости в пар. Существует два вида парообразования испарение и кипение.

Что такое испарение

Испарением называют парообразование с поверхности жидкости. Объяснить испарение можно следующим образом.

При соударениях скорости молекул меняются. Часто находятся молекулы, скорость которых настолько велика, что они преодолевают притяжение соседних молекул и отрываются от поверхности жидкости. (Молекулярное строение вещества). Так как даже в небольшом объёме жидкости очень много молекул, такие случаи получаются довольно часто, и идёт постоянный процесс испарения.

Отделившиеся от поверхности жидкости молекулы образуют над ней пар. Некоторые из них вследствие хаотического движения возвращаются обратно в жидкость. Поэтому испарение происходит быстрее, если есть ветер, так как он уносит пар в сторону от жидкости (здесь также имеет место явление «захвата» и отрыва молекул с поверхности жидкости ветром).

Поэтому же в закрытом сосуде испарение быстро прекращается: количество «оторвавшихся» за единицу времени молекул становится равно количеству «вернувшихся» в жидкость.

Интенсивность испарения зависит от рода жидкости: чем меньше притяжение между молекулами жидкости, тем интенсивнее испарение.

Чем больше площадь поверхности жидкости, тем больше молекул имеют возможность покинуть её. Значит, интенсивность испарения зависит от площади поверхности жидкости.

При повышении температуры скорости молекул возрастают. Поэтому чем выше температура, тем интенсивнее испарение.

Что такое кипение

Кипение это интенсивное парообразование, которое происходит в результате нагревания жидкости, образования в ней пузырьков пара, всплывающих на поверхность и разрывающихся там.

Во время кипения температура жидкости остаётся постоянной.

Температура кипения это температура, при которой жидкость кипит. Обычно, говоря о температуре кипения данной жидкости, подразумевают температуру, при которой эта жидкость кипит при нормальном атмосферном давлении.

При парообразовании молекулы, которые отделились от жидкости, уносят из неё часть внутренней энергии. Поэтому при испарении жидкость охлаждается.

Удельная теплота парообразования

Физическую величину, характеризующую количество теплоты, которое требуется для испарения единичной массы вещества, называют удельной теплотой парообразования. (по ссылке более подробный разбор этой темы)

В системе СИ единица измерения этой величины Дж/кг. Её обозначают буквой L.

Чтобы рассчитать количество теплоты, которое потребляется при превращении в пар некоторой жидкости с удельной теплотой плавления L и массой m, применяют формулу:

Q = m*L

(где Q искомое количество теплоты).

 

Знаете ли вы, какова температура варящегося супа? 100 ˚С. Ни больше, ни меньше. При той же температуре закипает чайник, и варятся макароны. Что это значит?

Почему при постоянном подогреве кастрюльки или чайника горящим газом температура воды внутри не подымается выше ста градусов? Дело в том, что когда вода достигает температуры в сто градусов, вся поступающая тепловая энергия расходуется на переход воды в газообразное состояние, то есть испарение. До ста градусов испарение происходит в основном с поверхности, а достигнув этой температуры, вода закипает. Кипение – это тоже испарение, но только по всему объему жидкости. Пузырьки с горячим паром образуются внутри воды и, будучи легче воды, эти пузырьки вырываются на поверхность, а пар из них улетучивается в воздух.

До ста градусов температура воды при нагревании растет. После ста градусов при дальнейшем нагревании будет расти температура водяного пара. А вот пока вся вода не выкипит при ста градусах, ее температура не повысится, сколько энергии не прикладывай. Куда девается эта энергия, мы уже разобрались – на переход воды в газообразное состояние. Но раз существует такое явление, значит должна быть описывающая это явление физическая величина. И такая величина существует. Называется она удельной теплотой парообразования.

Удельная теплота парообразования воды

Удельная теплота парообразования – это физическая величина, которая показывает количество теплоты, нужное, чтобы превратить жидкость массой 1 кг в пар при температуре кипения. Обозначается удельная теплота парообразования буквой L. А единицей измерения является джоуль на килограмм (1 Дж/кг).

Удельную теплоту парообразования можно найти из формулы:

L=Q/m,

где Q – это количество теплоты,
m – масса тела.

Кстати, формула такая же, как и для расчета удельной теплоты плавления, разница лишь в обозначении. λ и L

Опытным путем найдены значения удельной теплоты парообразования различных веществ и составлены таблицы, откуда можно найти данные для каждого вещества. Так, удельная теплота парообразования воды равна 2,3*106 Дж/кг. Это означает, что на каждый килограмм воды необходимо потратить количество энергии, равное 2,3*106 Дж, чтобы превратить ее в пар. Но при этом вода должна уже обладать температурой кипения. Если вода изначально была более низкой температуры, то необходимо рассчитать еще то количество теплоты, которое потребуется для подогрева воды до ста градусов.

В реальных условиях часто требуется определить количество теплоты, необходимое для превращения в пар определенной массы какой-либо жидкости, поэтому чаще приходится иметь дело с формулой вида: Q=Lm, а значения удельной теплоты парообразования для конкретного вещества берут из готовых таблиц.

 

Согласитесь, что сегодня невозможно представить себе современный мир без автомобилей, поездов, теплоходов и так далее. А ведь так было не всегда.

Еще совсем недавно каких-то двести лет назад единственным средством передвижения по земле кроме собственных ног были лошади. Лошади возили телеги, повозки, кареты, даже вагоны по рельсам.

И мысль о том, что все это можно передвигать без помощи этих несчастных животных была из области фантастики. Тогда-то, в начале 19 века, и начались первые изобретения самоходных машин на основе парового двигателя.

В таком двигателе нагревался огнем наполненный водой котел, и пар от кипящей воды совершал механическую работу по приведению двигателя в ход. Двигатели были чудовищными, малоэффективными, огромными и небезопасными. Однако, на основе этих двигателей были созданы первые автомобили, паровозы и пароходы.

Изобретение двигателя внутреннего сгорания

Людям понравилась эта затея, несмотря на все минусы. Тогда это было чудом техники. И лишь в 1860 году, когда паровые двигатели применялись уже повсеместно и перестали считаться чем-то необыкновенным, был изобретен первый двигатель внутреннего сгорания.

Еще 18 лет понадобилось, чтобы изобретение доработали до нормально работающего варианта, который и по сей день является основой любого двигателя внутреннего сгорания четырехтактного двигателя.

Еще через семь лет двигатели начали работать на бензине. До этого их топливом был светильный газ. В наше время практически везде применяются двигатели внутреннего сгорания с кратным четырем количеством цилиндров. Давайте рассмотрим устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Он состоит из цилиндра с поршнем, клапанов для впуска топлива и выпуска отработанных паров и коленчатого вала, соединенного с поршнем. Разберем, как работает двигатель внутреннего сгорания на основе простейшего одноцилиндрового движка.

Во время первого такта сквозь топливный клапан впускается горючая смесь бензина и воздуха. Поршень двигается вниз.

На втором такте поршень двигается вверх, сжимая эту смесь, отчего она нагревается.

Третий такт: сжатая смесь поджигается электрической свечой, и энергия от этого небольшого взрыва толкает поршень вниз, приводя в движение коленчатый вал. Энергии толчка достаточно, чтобы коленвал, вращаясь по инерции, приводил в движение поршень при последующих тактах.

И наконец, на четвертом такте, сквозь второй клапан отработанные газы выталкиваются поршнем из цилиндра. Как видно, только один из четырех тактов рабочий.

Для равномерного вращения вала и увеличения мощности совмещают на одном валу четыре цилиндра таким образом, чтобы во время каждого такта один из цилиндров был в стадии рабочего хода. В таком случае они равномерно и последовательно вращают коленвал. Восемь, двенадцать и более цилиндров применяются уже исключительно для увеличения мощности движка.

 

Развлекались ли вы в детстве таким нехитрым фокусом: если потереть о сухие волосы надутый воздушный шарик, а потом приложить его к потолку, то он как бы «прилипает»?

Нет? Попробуйте, это забавно. Не менее забавно потом торчат во все стороны волосы. Такой же эффект получается иногда при расчесывании длинных волос. Они торчат и липнут к расческе. Ну и всем знакомы ситуации, когда походив в шерстяных или синтетических вещах, прикасаешься к чему-то или к кому-то и чувствуешь резкий укол. В таких случаях говорят – бьешься током. Все это примеры электризации тел. Но откуда возникает электризация, если мы все прекрасно знаем, что электрический ток живет в розетках и батарейках, а не в волосах и одежде? 

Явление электризации тел: способы электризации

Явление электризации тел начинают изучать в восьмом классе. И начинают изучение с рассмотрения электризации тел при соприкосновении. Для этого на уроках проводят опыты с применением простейших способов электризации тел трением эбонитовой или стеклянной палочки о мех или шелк. Вы можете проделать такие опыты самостоятельно, вместо палочки можно взять пластмассовую ручку или линейку. Потрите ручку о шерсть или мех, а затем поднесите к мелко нарезанным кусочкам бумаги, соломинкам или шерстинкам. Вы увидите, как эти кусочки притягиваются к ручке. То же произойдет с тонкой струей воды, если поднести к ней наэлектризованную ручку.

Два рода электрических зарядов

Впервые подобные эффекты были обнаружены с янтарем, потому и были названы электрическими от греческого слова «электрон» – янтарь. И способности тел притягивать другие предметы после соприкосновения, а натирание – это лишь способ увеличить площадь соприкосновения, назвали электризацией или приданием телу электрического заряда. Опытным путем установили, что существует два рода электрических зарядов. Если натереть стеклянную и эбонитовую палочки, то они будут притягиваться между собой. А две одинаковые – отталкиваться. И это происходит не потому, что они не нравятся друг другу, а потому, что у них разные электрические заряды.  Электрический заряд стеклянной палочки условились называть положительным, а эбонитовой – отрицательным. Обозначаются они, соответственно, знаками «+» и «-». Опять-таки, эти названия взяты не в смысле того, то один вид заряда хороший, а второй плохой. Имеется в виду, что они противоположны друг другу. 

В наше время широко используют легко электризующиеся предметы – пластмассы, синтетические волокна, нефтепродукты. При трении таких веществ возникает электрический заряд, который иногда бывает как минимум неприятен, как максимум он может быть вреден. В промышленности с ними борются специальными средствами. В быту же самый простой способ избавиться от электризации – это смочить наэлектризованную поверхность. Если воды под рукой нет, то поможет прикосновение к металлу или земле. Эти тела снимут электризацию. А чтобы вообще не ощущать на себе эти неприятные эффекты рекомендуется пользоваться антистатиками.

 

Если вы походили в одежде из синтетической ткани, то очень вероятно, что вскоре вы ощутите не очень приятные последствия от такого занятия. Ваше тело наэлектризуется и, здороваясь с другом или дотрагиваясь до дверной ручки, вы ощутите острый укол тока.

Это не смертельно и не опасно, но не очень-то приятно. Каждый хотя бы раз в жизни сталкивался с подобным явлением. Но частенько мы узнаем, что наэлектризовались, уже по последствиям. Можно ли узнать, что тело наэлектризовано каким-нибудь более приятным способом, чем укол тока? Можно.

Для чего нужны электроскоп и электрометр?

Самый простой прибор для определения наэлектризованности – электроскоп. Принцип действия его очень прост. Если дотронуться до электроскопа телом, обладающим каким-либо зарядом, то этот заряд передастся металлическому стержню с лепестками внутри электроскопа. Лепестки приобретут заряд одного знака и разойдутся, отталкиваемые одноименным зарядом друг от друга. По шкале можно будет увидеть размер заряда в кулонах. Есть еще разновидность электроскопа – электрометр. Вместо лепестков на металлическом стержне в нем укреплена стрелка. Но принцип действия тот же – стержень и стрелка заряжаются и отталкиваются друг от друга. Величина отклонения стрелки показывает на шкале уровень заряда. (-19)  Кл (Кулона). Эта величина в миллиарды раз меньше величины заряда, который мы получаем, наэлектризовав волосы расческой.

Сущность электрического поля

Еще один вопрос, который возникает при изучении явления электризации, заключается в следующем. Чтобы передать заряд, нам надо прикоснуться непосредственно наэлектризованным телом к другому телу, но чтобы заряд подействовал на другое тело, непосредственный контакт не нужен. Так, наэлектризованная стеклянная палочка притягивает к себе кусочки бумаги на расстоянии, не дотрагиваясь до них. Может, это притяжение передается по воздуху? Но опыты показывают, что в безвоздушном пространстве эффект притяжения остается. Что же это тогда?

Это явление объясняют существованием вокруг заряженных тел определенного вида материи – электрического поля. Электрическому полю в курсе физики 8 класса дают следующее определение: электрическое поле – это особый вид материи, отличающейся от вещества, существующий вокруг каждого электрического заряда и способный действовать на другие заряды. Честно говоря, до сих пор нет однозначного ответа, что это такое, и каковы его причины. Все, что мы знаем об электрическом поле и его воздействии, установлено опытным путем. Но наука движется вперед, и хочется верить, что и данный вопрос когда-нибудь разрешится до полной ясности. Тем более, что хотя мы и не до конца понимаем природу существования электрического поля, тем не менее, мы уже довольно неплохо научились использовать это явление на благо человечества.

 

Мы знаем, что частица, которая является носителем элементарного электрического заряда – это электрон. Передача электронов телами и обусловливает существование и передачу электрического заряда.

При этом электрон заряжен отрицательно. Откуда же тогда берется положительный заряд? Еще мы знаем, что электроны входят в состав атомов. Однако, далеко не все атомы имеют отрицательный заряд. Что компенсирует отрицательный заряд электронов в атоме? И если электрон, входящий в состав атома так легко перемещается, как тогда может оставаться в устойчивости атом, а соответственно и вещество? На эти и другие вопросы дается ответ на уроках по строению атома в восьмом классе в курсе физики. Сейчас мы их разберем.

Электронная модель строения атома

Итак, модель электронного строения атома такова: в центре атома расположено положительно заряженное ядро, вокруг которого движутся отрицательно заряженные электроны. Количество электронов в атомах различных веществ различается. В атоме водорода один электрон, в атоме кислорода – восемь, в атоме железа – двадцать шесть.

Но главное в атоме – это совсем не количество электронов. В атоме главное – это состав ядра. Электроны могут покидать атом, и тогда он приобретает положительный заряд за счет положительного заряда ядра. Но свойства вещества при этом не изменяются. А вот если изменить состав ядра, то это будет уже другое вещество с другими свойствами. Сделать это очень сложно, однако возможно.

Ядро атома состоит из положительно заряженных частиц. Частицы называются протонами. В состоянии покоя количество протонов и электронов равно, таким образом атом имеет нулевой заряд. Масса каждого протона в 1840 раз больше массы любого электрона. Масса ядра — это около 99% массы всего атома.

А вот заряд протона равен по модулю заряду одного электрона. Опыты показали, что ядро состоит не только из протонов. В его состав входят еще частицы, не имеющие заряда и практически равные по массе протонам. Эти частицы назвали нейтронами. Различие в составе атома на один протон или нейтрон придает атому совсем другие свойства. Это уже разные вещества.

Атом может без всякого ущерба терять электроны, и тогда его заряд становится положительным. Такой атом называют положительно заряженным ионом. Атом может также и приобретать дополнительные электроны. В таком случае атом получает отрицательный заряд, и его называют отрицательным ионом. Надо еще сказать, что изменяться может только заряд атома в ту или иную сторону. Заряд каждого отдельного электрона или протона – величина постоянная, и изменяться не может ни при каких условиях.

 

Ни для кого не секрет, что радиация вредна. Это знают все. Все слышали про ужасные жертвы и опасность радиоактивного воздействия. Что же такое радиация? Как она возникает? Существуют ли разные виды радиации? И как от нее защититься?

Слово «радиация» происходит от латинского radius и обозначает луч. В принципе радиация – это все виды существующих в природе излучений – радиоволны, видимый свет, ультрафиолет и так далее. Но излучения бывают различными, некоторые из них полезны, некоторые вредны. Мы в обычной жизни привыкли словом радиация называть вредное излучение, возникающее вследствие радиоактивности некоторых видов вещества. Разберем, как на уроках физики объясняют явление радиоактивности.

Радиоактивность в физике

Мы знаем, что атомы вещества состоят из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Так вот ядро – это в принципе очень устойчивое образование, которое сложно разрушить. Однако, ядра атомов некоторых веществ обладают нестабильностью и могут излучать в пространство различную энергию и частицы.

Это излучение называют радиоактивным, и оно включает в себя несколько составляющих, которые назвали соответственно первым трем буквам греческого алфавита: α-, β- и γ- излучение. (альфа-, бета- и гамма-излучение). Эти излучения различны, различно и их действие на человека и меры защиты от него. Разберем все по порядку.

Альфа-излучение

Альфа-излучение — это поток тяжелых положительно заряженных частиц. Возникает в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. В воздухе альфа-излучение проходит не более пяти сантиметров и, как правило, полностью задерживается листом бумаги или внешним омертвевшим слоем кожи. Однако если вещество, испускающее альфа-частицы, попадает внутрь организма с пищей или воздухом, оно облучает внутренние органы и становится опасным.

Бета-излучение

Бета-излучение — это электроны, которые значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь тела на несколько сантиметров. От него можно защититься тонким листом металла, оконным стеклом и даже обычной одеждой. Попадая на незащищенные участки тела, бета-излучение оказывает воздействие, как правило, на верхние слои кожи. Во время аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году пожарные получили ожоги кожи в результате очень сильного облучения бета-частицами. Если вещество, испускающее бета-частицы, попадет в организм, оно будет облучать внутренние ткани.

Гамма-излучение

Гамма-излучение — это фотоны, т.е. электромагнитная волна, несущая энергию. В воздухе оно может проходить большие расстояния, постепенно теряя энергию в результате столкновений с атомами среды. Интенсивное гамма-излучение, если от него не защититься, может повредить не только кожу, но и внутренние ткани. Плотные и тяжелые материалы, такие как железо и свинец, являются отличными барьерами на пути гамма-излучения.

Как видно, альфа-излучение по его характеристикам практически не опасно, если не вдохнуть его частички или не съесть с пищей. Бета-излучение может причинить ожоги кожи в результате облучения. Самые опасные свойства у гамма-излучения. Оно проникает глубоко внутрь тела, и вывести его оттуда очень сложно, а воздействие очень разрушительно.

В любом случае без специальных приборов знать, что за вид радиации присутствует в данном конкретном случае нельзя, тем более, что всегда можно случайно вдохнуть частички радиации с воздухом. Поэтому общее правило одно – избегать подобных мест, а если уж попали, то укутаться как можно большим количеством одежды и вещей, дышать через ткань, не есть и не пить, и постараться поскорее покинуть место заражения. А потом при первой же возможности избавиться от всех этих вещей и хорошенько вымыться.

Радиоактивность также можно рассматривать как свидетельство сложного строения атомов. Изначально еще философы древности представляли себе мельчайщую частицу вещества — атом — неделимой частицей. Как радиактивность позволила разрушить данное представление? Подробности по ссылке.

При повышении температуры скорость движения молекул увеличивается. В 8 кл. говорится, что чем выше скорость молекул, тем выше температура. Т. е. причинно-следственная связь совсем обратная. Как быть?

Повышение температуры — это проявление в нашем макромире изменения скорости молекул в их микромире. Это одно и то же на разных уровнях.

Температура — это свойство системы, а движение частиц — свойство отдельных частей системы каждой в отдельности, тогда как система — все они вместе взятые.

Вот мы нагреваем воду в кастрюле: тепло течёт от плиты к кастрюле и от кастрюли к воде, но тепло — это не температура, а энергия, которая сообщается телами друг другу, а точнее не телами, а их частицами. Вот ионизированная частица пламени коснулась дна кастрюли, чуть замедлилась и чуть разогнала толщу металла, вот другая, вот третья, вот сотая, вот тысячная — и это за мгновения — и то же самое делают частицы кастрюли с водой с той лишь разницей, что у материалов кастрюли и воды разная склонность к ускорению движения частиц. Частицы воды будут разгоняться всё быстрее и быстрее пока не достигнут той скорости, при которой смогут покинуть толщу воды — вода закипит и её частицы испарятся.

Вот мы разгоняем толпу: полицейские стеной медленно движутся на людей, а те медленно движутся от них, полиция расступается и из-за них выезжает быстроходный броневик, от которого толпа начинает двигаться значительно быстрее. В целом каждый отдельно взятый член толпы может стоять, идти или бежать, но чем больше будет бегущих, тем больше в целом толпа будет двигаться, тем больше она будет бежать, и тем больше это её движение будет хаотично, пока она не распадётся на отдельных разбегающихся людей. Толпа «кипит», люди «испаряются».

Активность толпы — это то, как система выглядит в целом со стороны. Движение отдельных людей — то, что формирует эту видимость изнутри.

Разгоняя толпу, мы не передаём ей некую «активность», а лишь передаём движение собственными движущимися элементами — полицейскими, броневиками.

Температура — это то, как система в целом выглядит со стороны. Движение частиц — то, что формирует эту видимость изнутри.

Нагревая воду, мы не передаём ей некую «температуру», а лишь передаём движение иными движущимися элементами — ионизированными частицами огня, например.

Аналогия ясна?

Почему нам жарко при температуре, близкой к температуре нашего тела? | Мартина Рибар Хестерикова | Byspells of Worldken

Нормальная внутренняя температура тела, также известная как нормотермия, составляет 36,8 ± 0,4 ° C.

Однако индивидуальная температура тела зависит от различных факторов, включая пол, возраст, время измерения, состояние здоровья, эмоции, физическую активность и т. Д. Или, если измеряется у женщин, от фазы менструального цикла.

В летний период термометр иногда показывает значения, близкие или даже превышающие 37 ° C.В это время мы чувствуем себя очень теплыми, хотя эта температура по определению должна быть естественной для нашего тела. В чем причина этого?

Человеческое тело пытается поддерживать стабильную температуру. Это не только продукт нашего метаболизма, но также представляет собой желаемую ценность, которая обеспечивает оптимальную ферментативную активность, поддерживает наши внутренние органы или даже предотвращает рост различных грибов.

Физика температуры тела

Благодаря второму закону термодинамики тепло может течь только от более теплого объекта к более холодному.Вот почему наши тела постоянно теряют энергию. Однако, если температура окружающей среды повышается, скажем, до 30 ° C, мы начинаем терять тепло намного медленнее.

Наше тело постоянно регулирует свою температуру. Изображение: Flickr

Чтобы предотвратить перегрев, наше тело активирует свои защитные механизмы охлаждения. Например, увеличение кровотока в капиллярах у поверхности кожи усиливает передачу тепла от нашей крови к воздуху.

Это также причина того, почему наше лицо или даже все тело становится красным, когда нам жарко (вспомните, когда вы в последний раз ходили в сауну или на пробежку).

Воздух теплее воды?

Возможно, вы уже заметили что-нибудь интересное в летние месяцы или во время отпуска на море. Когда мы окунаемся в воду, температура которой может достигать 30 ° C, она кажется намного холоднее, чем воздух той же температуры. Опять же, виновата физика со своим вторым термодинамическим законом.

Вода ощущается прохладной на коже в теплый летний день, даже если температура воздуха близка к температуре воды. Изображение: Flickr

Под воздействием повышенных температур наши потовые железы начинают выделять пот, который впоследствии испаряется с поверхности кожи.

В результате этого процесса кожа охлаждается, что, в свою очередь, увеличивает разницу температур между нашей кожей и окружающей средой.

Не говоря уже о прямом солнечном свете с его инфракрасными волнами, которые способны нагревать не только нашу одежду, но и нашу кожу. Все эти факторы влияют на наши личные ощущения, в том числе чувство жара.

Однако, если мы поплывем в воде с такой же температурой, как воздух, она может показаться гораздо менее теплой. Причина этого — особое свойство воды, называемое теплоемкостью.

Это, по определению, означает, что нам потребуется довольно много тепла, чтобы повысить его температуру на один градус Кельвина. Более того, в воде теплопередача происходит намного быстрее, чем в воздухе. Это означает, что наша кожа довольно быстро остывает до температуры воды. Поэтому мы перестаем чувствовать разницу температур, так как ее больше нет.

Оригинальная статья: https://dennikn.sk/472399/preco-sa-nam-zda-30c-vela-ked-teplota-nasho-tela/

Физиология, терморегулирование — StatPearls

Введение

Нормальная температура ядра тела [1] [2]

  • Нормальный диапазон внутренней температуры тела может варьироваться от человека к человеку, а также может зависеть от возраста, активности и времени суток: 36.От 1 ° C (97 ° F) до 37,2 ° C (99 ° F).

  • Во время физических упражнений температура может временно подняться до 40 C (104 F).

  • Когда тело подвергается воздействию сильного холода, температура может упасть ниже 35,6 C (98 F).

  • Человек без одежды может подвергаться воздействию температур от 12,8 C (55 F) или до 54,4 C (130 F) в сухом воздухе при сохранении почти постоянной внутренней температуры.

Температура кожи

В отличие от внутренней температуры, температура кожи (оболочки) падает и повышается вместе с температурой окружающей среды.

Проблемы, вызывающие озабоченность

Нарушение терморегуляции [3]

Гипотермия

  • Гипотермия, определяемая как падение внутренней температуры тела ниже 35 C (95 F), приводит к начальному / легкому нарушению терморегулирующих возможностей организма. Более значительные нарушения возникают с увеличением степени переохлаждения; Сильная гипотермия определяется как падение внутренней температуры тела ниже 28 ° C (82,4 F)

  • Внутренняя температура тела ниже 29.4 C (85 F) ухудшает способность гипоталамуса регулировать температуру тела потеряна

  • Частично причина этого снижения регуляции заключается в том, что скорость химического производства тепла в каждой клетке снижается почти в 2 раза для каждые 10 F снижение температуры тела.

  • Экстремальные симптомы, указывающие на серьезную гипотермию, включают изменения психического статуса, невнятную речь, бессознательное состояние, желудочковые аритмии и нарушение общих моторных навыков.Конечная стадия включает депрессию (кому) центральной нервной системы (ЦНС), которая в конечном итоге подавляет все терморегуляторные функции организма (включая способность «дрожать»).

Спектр теплового поражения

Сотовая связь

Производство тепла [3] [4] [5]

Производство тепла является функцией метаболизма.

  • Основной метаболизм

  • Мышечная активность за счет дрожи и мышечных сокращений

  • Дополнительный метаболизм, вызванный действием симпатической стимуляции и норадреналина, адреналина на клетки

  • Дополнительный метаболизм, вызванный повышенной химической активностью в клетки, особенно при повышении температуры клеток

  • Дополнительный метаболизм, вызванный гормоном щитовидной железы и, в меньшей степени, тестостероном и гормоном роста на клетках

  • Дополнительный метаболизм, необходимый для переваривания, всасывания и хранения пищи

  • Большая часть тепла, производимого в организме, вырабатывается в печени, мозге, сердце и скелетных мышцах во время упражнений.

Тепловые потери

Скорость потери тепла почти полностью определяется:

Развитие

Коричневый жир

  • Коричневый жир содержит большое количество симпатических нервов, которые выделяют норадреналин, который стимулирует тканевую экспрессию митохондриального разобщающего белка (UCP, также называемого термогенином) и увеличивает термогенез. Несвязанное окисление происходит в этом типе жира, потому что он содержит большое количество специализированных митохондрий.У животных количество бурого жира в тканях прямо пропорционально степени протекающего химического термогенеза.

  • У младенцев в межлопаточном пространстве имеется небольшое количество бурого жира. Химический термогенез может на сто процентов увеличить скорость производства тепла у новорожденных.

  • У взрослых людей бурого жира почти нет. У взрослых редко увеличивается скорость производства тепла более чем на 10–15% за счет химического термогенеза.

Вовлеченные системы органов

Передняя гипоталамо-преоптическая зона в термостатическом определении температуры

  • Передняя гипоталамо-преоптическая область содержит холодные и теплочувствительные нейроны — центральные терморецепторы.

  • Температурные сенсорные сигналы из центральной передней гипоталамо-преоптической области передаются в заднюю гипоталамическую область.

  • Когда преоптическая зона нагревается, кожа по всему телу немедленно покрывается обильным потом, а кровеносные сосуды по всей поверхности тела расширяются.

  • Также подавляется любое избыточное тепловыделение тела.

Задний гипоталамус объединяет сенсорные сигналы периферической и центральной температуры

  • Температурные сенсорные сигналы из центральной передней гипоталамо-преоптической области передаются в заднюю гипоталамическую область.

  • Температурные сенсорные сигналы от периферических терморецепторов передаются в задний гипоталамус.

  • Эти сигналы объединены для управления тепловыми реакциями организма.

Определение температуры рецепторами в глубоких тканях тела

  • Глубокие температурные рецепторы тела находятся во внутренних органах брюшной полости, спинном мозге, вокруг или в крупных венах грудной клетки и верхней части живота.

  • Глубокие термочувствительные рецепторы, такие как рецепторы температуры кожи, обнаруживают в основном холод, а не тепло.

  • Как глубинные рецепторы тела, так и рецепторы кожи, вероятно, связаны с предотвращением переохлаждения, то есть предотвращением низкой температуры тела.

Определение температуры кожными рецепторами

  • Кожа имеет рецепторы тепла и холода.

  • Рецепторов тепла на коже намного меньше, чем рецепторов холода. Следовательно, периферийное определение температуры в основном касается определения низких и низких температур.

  • Когда кожа всего тела охлаждается, возникают немедленные рефлексы, в том числе торможение потоотделения, дрожь, сужение сосудов кожи для уменьшения потери тепла телом.

Функция

Изолятор кузова [6] [7]

  • Теплоизолятор тела, состоящий из кожи, подкожных и жировых тканей.

  • Подкожный жир важен, потому что он плохо проводит тепло.

  • Изолирующие свойства женского тела лучше, чем мужского.

Кровоток к коже из ядра тела передает тепло

  • Кровеносные сосуды обильно расположены под кожей.

  • Наличие непрерывного венозного сплетения, снабжаемого кровью из капилляров кожи, имеет важное значение для терморегуляции.

  • Кроме того, кровь поступает в сплетение непосредственно из мелких артерий через высокомышечные артериовенозные анастомозы в руках, ногах и ушах.

Влияние температуры окружающей среды на теплопроводность от сердцевины тела к коже

  • Кожа — это эффективная, управляемая система «радиатора тепла».

  • Приток крови к коже является наиболее эффективным механизмом передачи тепла от ядра тела к окружающей среде.

Основы физики Потеря тепла с поверхности кожи

Тепло, рассеиваемое излучением, испарением и теплопроводностью.

Испарение и проводимость воздуха ускоряются конвекцией.

Испарение — необходимый механизм охлаждения при высоких температурах воздуха

  • Когда температура окружающей среды становится выше температуры кожи, тело получает тепло как за счет теплопроводности, так и за счет излучения.

  • Итак, испарение — единственный способ избавиться от тепла в этих условиях.

  • Следовательно, все, что препятствует адекватному испарению, когда окружающая температура выше температуры кожи, приведет к повышению внутренней температуры тела.

  • Неадекватное потоотделение возникает у пациентов, рожденных с врожденным отсутствием или нарушением работы потовых желез (эктодермальная дисплазия). Эти пациенты подвержены риску перегрева в жарких условиях. [8]

Одежда снижает теплопроводность и конвективные потери тепла

  • Одежда захватывает воздух рядом с кожей, тем самым увеличивая толщину так называемой частной зоны воздуха, прилегающей к коже, а также уменьшая поток конвекционных воздушных потоков.

  • Когда одежда становится влажной, ее эффективность в поддержании температуры тела почти полностью теряется, поскольку высокая проводимость воды увеличивает скорость передачи тепла через ткань.

Механизм

Механизмы снижения температуры

  • Подавление симпатических центров в заднем гипоталамусе (которые контролируют тонус кровеносных сосудов) вызывает расширение кровеносных сосудов кожи.

  • Когда внутренняя температура тела поднимается выше критического уровня 37 C (98,6 F), увеличивается скорость потери тепла за счет потоотделения.

  • Дрожь и химический термогенез сильно подавлены.

Механизмы повышения температуры

  • Стимуляция задних симпатических центров гипоталамуса вызывает сужение кровеносных сосудов кожи.

  • Также будет проводиться пилоэрекция, то есть волосы «встают дыбом».«Этот механизм не важен для человека.

  • Увеличение термогенеза за счет стимуляции дрожи, симпатического возбуждения производства тепла и секреции тироксина

Сопутствующие испытания

Уставка для контроля температуры

  • 37,1 ° C (98,8 ° F).

  • Эта оптимальная температура называется «уставкой» механизма контроля температуры, то есть все температурные механизмы постоянно пытаются вернуть температуру тела к этой уставке.

Искусственная гипотермия

  • Температуру человека можно снизить, сначала назначив сильнодействующее седативное средство для снижения реактивности регулятора температуры гипоталамуса, а затем охладив пациента льдом или охлаждающими одеялами.

  • Затем температуру можно поддерживать на уровне ниже 90 градусов по Фаренгейту в течение длительного периода, непрерывно обрызгивая тело прохладным спиртом или водой.

  • Такое искусственное охлаждение практикуется во время операций на сердце, так что сердце можно искусственно останавливать на много минут за раз.

  • Охлаждение до такой степени не приводит к повреждению тканей, но снижает частоту сердечных сокращений и значительно снижает метаболизм клеток, так что клетки организма могут выжить в течение одного часа без кровотока во время хирургической процедуры.

Патофизиология

Потоотделение и его регулирование вегетативной нервной системой

  • Стимуляция переднего гипоталамуса, преоптической области мозга, за счет избыточного тепла вызывает потоотделение.

  • Потовые железы иннервируются холинергическими нервными волокнами, которые секретируют ацетилхолин, который проходит в симпатических нервах вместе с адренергическими волокнами.

  • Потовые железы также можно стимулировать с помощью норадреналина или адреналина, что важно в периоды интенсивной физической активности (работы или упражнений).

Механизм выделения пота

  • Потовая железа состоит из двух частей: протока, который проходит через кожу и реабсорбирует соль и воду, и глубоко скрученной подкожной железы, которая выделяет пот.

  • Потовая железа выделяет жидкость, называемую секрецией предшественников; Затем в канале изменяются концентрации компонентов в жидкости.

Секреция предшественников

  • Холинергические симпатические нервные волокна стимулируют секрецию.

  • По составу секрет предшественника аналогичен плазме, за исключением того, что он не содержит белков плазмы.

  • Концентрация натрия составляет около 142 мг-экв / л, а концентрация хлорида — около 104 мг-экв / л.

Реабсорбция

  • Когда потовые железы подвергаются слабой стимуляции, жидкость-предшественник медленно проходит через проток; а концентрация ионов натрия и хлорида падает до пяти мэкв / л.

  • Реабсорбция натрия и хлорида снижает осмотическое давление потовой жидкости и приводит к реабсорбции воды, тогда как другие составляющие, такие как мочевина, молочная кислота и калий, концентрируются в поту.

  • Когда потовые железы сильно стимулируются, образуется большое количество жидкости-предшественника, и проток реабсорбирует только около половины выделяемого хлорида натрия (что приводит к образованию от 50 до 60 мэкв / л ионов натрия и хлорида).

  • Сильно стимулированный пот течет по железистым канальцам так быстро, что реабсорбируется небольшая часть воды. В этих условиях концентрация других растворенных компонентов пота (мочевины, молочной кислоты и калия) лишь умеренно увеличивается по сравнению с плазмой.

Гипоталамическая стимуляция дрожи

  • Первичный моторный центр дрожи находится в дорсомедиальной части заднего гипоталамуса.

  • Дрожь обычно подавляется сигналами от теплового центра в передней гипоталамо-преоптической области, но возбуждается сигналами холода от спинного мозга и кожи.

Симпатическое «химическое» возбуждение производства тепла

  • Повышение уровня циркулирующего адреналина и норадреналина в крови быстро увеличивает скорость клеточного метаболизма

  • Этот эффект называется химическим термогенезом или отсутствием дрожжевого термогенеза

  • Дрожащий термогенез не возникает из-за способности норэпинефрина и адреналин, чтобы «разъединить окислительное фосфорилирование.»

Клиническая значимость

Тепловой удар [3] [9]

  • Окружающие условия значительно влияют на способность тела выделять тепло в окружающую среду

  • Клиницисты используют различные индексы теплового стресса окружающей среды (такие как температура влажного шарика шарика [WBGT]) для прогнозирования текущего опасного потенциала окружающей среды. окружающая обстановка
    • WBGT объединяет температуру окружающей среды, влажность, скорость ветра и солнечную радиацию в расчетное значение, используемое для оценки текущего (или ожидаемого) риска тепловых заболеваний и травм

    • Относительная влажность является наиболее важным фактором коэффициент к общей оценке теплового индекса

  • Факторы риска теплового удара включают [10]:
    • Ожирение

    • Обезвоживание (включая предрасполагающие факторы риска, такие как болезни, диарея)

    • История перенесенного теплового заболевания

    • Плохое физическое состояние (малоподвижный образ жизни)

    • 9005

      Дисфункция потовых желез

    • Лекарства включают:
      • Антихолинергические средства

      • Антигистаминные препараты

      • Стимуляторы

      • Ингибиторы АПФ

      • Диуретики

  • Если температура тела влажная на 100%, если температура тела 100% влажная, повышается каждый раз, когда температура окружающей среды поднимается выше 34.4 ° C (94 ° F).

  • Если воздух сухой и проходят достаточные конвекционные воздушные потоки, человек может выдерживать много часов при температуре воздуха 54,4 C (130 F).

  • Если человек выполняет тяжелую работу, критическая температура окружающей среды, при превышении которой возможен тепловой удар, может быть всего от 29,4 C до 32,2 C (от 85 F до 90 F).

  • Когда температура тела превышает критическую температуру в диапазоне от 40,6 C до 42.2 C (от 105 F до 108 F), вероятно развитие теплового удара.

  • Гиперпирексия сильно повреждает ткани тела, особенно мозг, и даже несколько минут очень высокой температуры тела иногда могут быть фатальными.

Лечение теплового удара [3] [9]

Следующим шагом после выполнения стандартного протокола реанимации ATLS (дыхательные пути, дыхание, кровообращение) является охлаждение тела для быстрого снижения внутренней температуры тела. Следует использовать на месте установки для охлаждения всего тела.Пока пациент стабилен, протокол быстрого охлаждения имеет приоритет даже перед транспортировкой в ​​местное отделение неотложной помощи.

Физиология, терморегуляция — StatPearls

Введение

Нормальная температура ядра тела [1] [2]

  • Нормальный диапазон внутренней температуры тела может варьироваться от человека к человеку, а также может зависеть от возраста, активности и времени суток: от 36,1 C (97 F) до 37.2 ° C (99 ° F).

  • Во время физических упражнений температура может временно подняться до 40 C (104 F).

  • Когда тело подвергается воздействию сильного холода, температура может упасть ниже 35,6 C (98 F).

  • Человек без одежды может подвергаться воздействию температур от 12,8 C (55 F) или до 54,4 C (130 F) в сухом воздухе при сохранении почти постоянной внутренней температуры.

Температура кожи

В отличие от внутренней температуры, температура кожи (оболочки) падает и повышается вместе с температурой окружающей среды.

Проблемы, вызывающие озабоченность

Нарушение терморегуляции [3]

Гипотермия

  • Гипотермия, определяемая как падение внутренней температуры тела ниже 35 C (95 F), приводит к начальному / легкому нарушению терморегулирующих возможностей организма. Более значительные нарушения возникают с увеличением степени переохлаждения; Сильная гипотермия определяется как падение внутренней температуры тела ниже 28 ° C (82,4 F)

  • Внутренняя температура тела ниже 29.4 C (85 F) ухудшает способность гипоталамуса регулировать температуру тела потеряна

  • Частично причина этого снижения регуляции заключается в том, что скорость химического производства тепла в каждой клетке снижается почти в 2 раза для каждые 10 F снижение температуры тела.

  • Экстремальные симптомы, указывающие на серьезную гипотермию, включают изменения психического статуса, невнятную речь, бессознательное состояние, желудочковые аритмии и нарушение общих моторных навыков.Конечная стадия включает депрессию (кому) центральной нервной системы (ЦНС), которая в конечном итоге подавляет все терморегуляторные функции организма (включая способность «дрожать»).

Спектр теплового поражения

Сотовая связь

Производство тепла [3] [4] [5]

Производство тепла является функцией метаболизма.

  • Основной метаболизм

  • Мышечная активность за счет дрожи и мышечных сокращений

  • Дополнительный метаболизм, вызванный действием симпатической стимуляции и норадреналина, адреналина на клетки

  • Дополнительный метаболизм, вызванный повышенной химической активностью в клетки, особенно при повышении температуры клеток

  • Дополнительный метаболизм, вызванный гормоном щитовидной железы и, в меньшей степени, тестостероном и гормоном роста на клетках

  • Дополнительный метаболизм, необходимый для переваривания, всасывания и хранения пищи

  • Большая часть тепла, производимого в организме, вырабатывается в печени, мозге, сердце и скелетных мышцах во время упражнений.

Тепловые потери

Скорость потери тепла почти полностью определяется:

Развитие

Коричневый жир

  • Коричневый жир содержит большое количество симпатических нервов, которые выделяют норадреналин, который стимулирует тканевую экспрессию митохондриального разобщающего белка (UCP, также называемого термогенином) и увеличивает термогенез. Несвязанное окисление происходит в этом типе жира, потому что он содержит большое количество специализированных митохондрий.У животных количество бурого жира в тканях прямо пропорционально степени протекающего химического термогенеза.

  • У младенцев в межлопаточном пространстве имеется небольшое количество бурого жира. Химический термогенез может на сто процентов увеличить скорость производства тепла у новорожденных.

  • У взрослых людей бурого жира почти нет. У взрослых редко увеличивается скорость производства тепла более чем на 10–15% за счет химического термогенеза.

Вовлеченные системы органов

Передняя гипоталамо-преоптическая зона в термостатическом определении температуры

  • Передняя гипоталамо-преоптическая область содержит холодные и теплочувствительные нейроны — центральные терморецепторы.

  • Температурные сенсорные сигналы из центральной передней гипоталамо-преоптической области передаются в заднюю гипоталамическую область.

  • Когда преоптическая зона нагревается, кожа по всему телу немедленно покрывается обильным потом, а кровеносные сосуды по всей поверхности тела расширяются.

  • Также подавляется любое избыточное тепловыделение тела.

Задний гипоталамус объединяет сенсорные сигналы периферической и центральной температуры

  • Температурные сенсорные сигналы из центральной передней гипоталамо-преоптической области передаются в заднюю гипоталамическую область.

  • Температурные сенсорные сигналы от периферических терморецепторов передаются в задний гипоталамус.

  • Эти сигналы объединены для управления тепловыми реакциями организма.

Определение температуры рецепторами в глубоких тканях тела

  • Глубокие температурные рецепторы тела находятся во внутренних органах брюшной полости, спинном мозге, вокруг или в крупных венах грудной клетки и верхней части живота.

  • Глубокие термочувствительные рецепторы, такие как рецепторы температуры кожи, обнаруживают в основном холод, а не тепло.

  • Как глубинные рецепторы тела, так и рецепторы кожи, вероятно, связаны с предотвращением переохлаждения, то есть предотвращением низкой температуры тела.

Определение температуры кожными рецепторами

  • Кожа имеет рецепторы тепла и холода.

  • Рецепторов тепла на коже намного меньше, чем рецепторов холода. Следовательно, периферийное определение температуры в основном касается определения низких и низких температур.

  • Когда кожа всего тела охлаждается, возникают немедленные рефлексы, в том числе торможение потоотделения, дрожь, сужение сосудов кожи для уменьшения потери тепла телом.

Функция

Изолятор кузова [6] [7]

  • Теплоизолятор тела, состоящий из кожи, подкожных и жировых тканей.

  • Подкожный жир важен, потому что он плохо проводит тепло.

  • Изолирующие свойства женского тела лучше, чем мужского.

Кровоток к коже из ядра тела передает тепло

  • Кровеносные сосуды обильно расположены под кожей.

  • Наличие непрерывного венозного сплетения, снабжаемого кровью из капилляров кожи, имеет важное значение для терморегуляции.

  • Кроме того, кровь поступает в сплетение непосредственно из мелких артерий через высокомышечные артериовенозные анастомозы в руках, ногах и ушах.

Влияние температуры окружающей среды на теплопроводность от сердцевины тела к коже

  • Кожа — это эффективная, управляемая система «радиатора тепла».

  • Приток крови к коже является наиболее эффективным механизмом передачи тепла от ядра тела к окружающей среде.

Основы физики Потеря тепла с поверхности кожи

Тепло, рассеиваемое излучением, испарением и теплопроводностью.

Испарение и проводимость воздуха ускоряются конвекцией.

Испарение — необходимый механизм охлаждения при высоких температурах воздуха

  • Когда температура окружающей среды становится выше температуры кожи, тело получает тепло как за счет теплопроводности, так и за счет излучения.

  • Итак, испарение — единственный способ избавиться от тепла в этих условиях.

  • Следовательно, все, что препятствует адекватному испарению, когда окружающая температура выше температуры кожи, приведет к повышению внутренней температуры тела.

  • Неадекватное потоотделение возникает у пациентов, рожденных с врожденным отсутствием или нарушением работы потовых желез (эктодермальная дисплазия). Эти пациенты подвержены риску перегрева в жарких условиях. [8]

Одежда снижает теплопроводность и конвективные потери тепла

  • Одежда захватывает воздух рядом с кожей, тем самым увеличивая толщину так называемой частной зоны воздуха, прилегающей к коже, а также уменьшая поток конвекционных воздушных потоков.

  • Когда одежда становится влажной, ее эффективность в поддержании температуры тела почти полностью теряется, поскольку высокая проводимость воды увеличивает скорость передачи тепла через ткань.

Механизм

Механизмы снижения температуры

  • Подавление симпатических центров в заднем гипоталамусе (которые контролируют тонус кровеносных сосудов) вызывает расширение кровеносных сосудов кожи.

  • Когда внутренняя температура тела поднимается выше критического уровня 37 C (98,6 F), увеличивается скорость потери тепла за счет потоотделения.

  • Дрожь и химический термогенез сильно подавлены.

Механизмы повышения температуры

  • Стимуляция задних симпатических центров гипоталамуса вызывает сужение кровеносных сосудов кожи.

  • Также будет проводиться пилоэрекция, то есть волосы «встают дыбом».«Этот механизм не важен для человека.

  • Увеличение термогенеза за счет стимуляции дрожи, симпатического возбуждения производства тепла и секреции тироксина

Сопутствующие испытания

Уставка для контроля температуры

  • 37,1 ° C (98,8 ° F).

  • Эта оптимальная температура называется «уставкой» механизма контроля температуры, то есть все температурные механизмы постоянно пытаются вернуть температуру тела к этой уставке.

Искусственная гипотермия

  • Температуру человека можно снизить, сначала назначив сильнодействующее седативное средство для снижения реактивности регулятора температуры гипоталамуса, а затем охладив пациента льдом или охлаждающими одеялами.

  • Затем температуру можно поддерживать на уровне ниже 90 градусов по Фаренгейту в течение длительного периода, непрерывно обрызгивая тело прохладным спиртом или водой.

  • Такое искусственное охлаждение практикуется во время операций на сердце, так что сердце можно искусственно останавливать на много минут за раз.

  • Охлаждение до такой степени не приводит к повреждению тканей, но снижает частоту сердечных сокращений и значительно снижает метаболизм клеток, так что клетки организма могут выжить в течение одного часа без кровотока во время хирургической процедуры.

Патофизиология

Потоотделение и его регулирование вегетативной нервной системой

  • Стимуляция переднего гипоталамуса, преоптической области мозга, за счет избыточного тепла вызывает потоотделение.

  • Потовые железы иннервируются холинергическими нервными волокнами, которые секретируют ацетилхолин, который проходит в симпатических нервах вместе с адренергическими волокнами.

  • Потовые железы также можно стимулировать с помощью норадреналина или адреналина, что важно в периоды интенсивной физической активности (работы или упражнений).

Механизм выделения пота

  • Потовая железа состоит из двух частей: протока, который проходит через кожу и реабсорбирует соль и воду, и глубоко скрученной подкожной железы, которая выделяет пот.

  • Потовая железа выделяет жидкость, называемую секрецией предшественников; Затем в канале изменяются концентрации компонентов в жидкости.

Секреция предшественников

  • Холинергические симпатические нервные волокна стимулируют секрецию.

  • По составу секрет предшественника аналогичен плазме, за исключением того, что он не содержит белков плазмы.

  • Концентрация натрия составляет около 142 мг-экв / л, а концентрация хлорида — около 104 мг-экв / л.

Реабсорбция

  • Когда потовые железы подвергаются слабой стимуляции, жидкость-предшественник медленно проходит через проток; а концентрация ионов натрия и хлорида падает до пяти мэкв / л.

  • Реабсорбция натрия и хлорида снижает осмотическое давление потовой жидкости и приводит к реабсорбции воды, тогда как другие составляющие, такие как мочевина, молочная кислота и калий, концентрируются в поту.

  • Когда потовые железы сильно стимулируются, образуется большое количество жидкости-предшественника, и проток реабсорбирует только около половины выделяемого хлорида натрия (что приводит к образованию от 50 до 60 мэкв / л ионов натрия и хлорида).

  • Сильно стимулированный пот течет по железистым канальцам так быстро, что реабсорбируется небольшая часть воды. В этих условиях концентрация других растворенных компонентов пота (мочевины, молочной кислоты и калия) лишь умеренно увеличивается по сравнению с плазмой.

Гипоталамическая стимуляция дрожи

  • Первичный моторный центр дрожи находится в дорсомедиальной части заднего гипоталамуса.

  • Дрожь обычно подавляется сигналами от теплового центра в передней гипоталамо-преоптической области, но возбуждается сигналами холода от спинного мозга и кожи.

Симпатическое «химическое» возбуждение производства тепла

  • Повышение уровня циркулирующего адреналина и норадреналина в крови быстро увеличивает скорость клеточного метаболизма

  • Этот эффект называется химическим термогенезом или отсутствием дрожжевого термогенеза

  • Дрожащий термогенез не возникает из-за способности норэпинефрина и адреналин, чтобы «разъединить окислительное фосфорилирование.»

Клиническая значимость

Тепловой удар [3] [9]

  • Окружающие условия значительно влияют на способность тела выделять тепло в окружающую среду

  • Клиницисты используют различные индексы теплового стресса окружающей среды (такие как температура влажного шарика шарика [WBGT]) для прогнозирования текущего опасного потенциала окружающей среды. окружающая обстановка
    • WBGT объединяет температуру окружающей среды, влажность, скорость ветра и солнечную радиацию в расчетное значение, используемое для оценки текущего (или ожидаемого) риска тепловых заболеваний и травм

    • Относительная влажность является наиболее важным фактором коэффициент к общей оценке теплового индекса

  • Факторы риска теплового удара включают [10]:
    • Ожирение

    • Обезвоживание (включая предрасполагающие факторы риска, такие как болезни, диарея)

    • История перенесенного теплового заболевания

    • Плохое физическое состояние (малоподвижный образ жизни)

    • 9005

      Дисфункция потовых желез

    • Лекарства включают:
      • Антихолинергические средства

      • Антигистаминные препараты

      • Стимуляторы

      • Ингибиторы АПФ

      • Диуретики

  • Если температура тела влажная на 100%, если температура тела 100% влажная, повышается каждый раз, когда температура окружающей среды поднимается выше 34.4 ° C (94 ° F).

  • Если воздух сухой и проходят достаточные конвекционные воздушные потоки, человек может выдерживать много часов при температуре воздуха 54,4 C (130 F).

  • Если человек выполняет тяжелую работу, критическая температура окружающей среды, при превышении которой возможен тепловой удар, может быть всего от 29,4 C до 32,2 C (от 85 F до 90 F).

  • Когда температура тела превышает критическую температуру в диапазоне от 40,6 C до 42.2 C (от 105 F до 108 F), вероятно развитие теплового удара.

  • Гиперпирексия сильно повреждает ткани тела, особенно мозг, и даже несколько минут очень высокой температуры тела иногда могут быть фатальными.

Лечение теплового удара [3] [9]

Следующим шагом после выполнения стандартного протокола реанимации ATLS (дыхательные пути, дыхание, кровообращение) является охлаждение тела для быстрого снижения внутренней температуры тела. Следует использовать на месте установки для охлаждения всего тела.Пока пациент стабилен, протокол быстрого охлаждения имеет приоритет даже перед транспортировкой в ​​местное отделение неотложной помощи.

Физиология, терморегуляция — StatPearls

Введение

Нормальная температура ядра тела [1] [2]

  • Нормальный диапазон внутренней температуры тела может варьироваться от человека к человеку, а также может зависеть от возраста, активности и времени суток: от 36,1 C (97 F) до 37.2 ° C (99 ° F).

  • Во время физических упражнений температура может временно подняться до 40 C (104 F).

  • Когда тело подвергается воздействию сильного холода, температура может упасть ниже 35,6 C (98 F).

  • Человек без одежды может подвергаться воздействию температур от 12,8 C (55 F) или до 54,4 C (130 F) в сухом воздухе при сохранении почти постоянной внутренней температуры.

Температура кожи

В отличие от внутренней температуры, температура кожи (оболочки) падает и повышается вместе с температурой окружающей среды.

Проблемы, вызывающие озабоченность

Нарушение терморегуляции [3]

Гипотермия

  • Гипотермия, определяемая как падение внутренней температуры тела ниже 35 C (95 F), приводит к начальному / легкому нарушению терморегулирующих возможностей организма. Более значительные нарушения возникают с увеличением степени переохлаждения; Сильная гипотермия определяется как падение внутренней температуры тела ниже 28 ° C (82,4 F)

  • Внутренняя температура тела ниже 29.4 C (85 F) ухудшает способность гипоталамуса регулировать температуру тела потеряна

  • Частично причина этого снижения регуляции заключается в том, что скорость химического производства тепла в каждой клетке снижается почти в 2 раза для каждые 10 F снижение температуры тела.

  • Экстремальные симптомы, указывающие на серьезную гипотермию, включают изменения психического статуса, невнятную речь, бессознательное состояние, желудочковые аритмии и нарушение общих моторных навыков.Конечная стадия включает депрессию (кому) центральной нервной системы (ЦНС), которая в конечном итоге подавляет все терморегуляторные функции организма (включая способность «дрожать»).

Спектр теплового поражения

Сотовая связь

Производство тепла [3] [4] [5]

Производство тепла является функцией метаболизма.

  • Основной метаболизм

  • Мышечная активность за счет дрожи и мышечных сокращений

  • Дополнительный метаболизм, вызванный действием симпатической стимуляции и норадреналина, адреналина на клетки

  • Дополнительный метаболизм, вызванный повышенной химической активностью в клетки, особенно при повышении температуры клеток

  • Дополнительный метаболизм, вызванный гормоном щитовидной железы и, в меньшей степени, тестостероном и гормоном роста на клетках

  • Дополнительный метаболизм, необходимый для переваривания, всасывания и хранения пищи

  • Большая часть тепла, производимого в организме, вырабатывается в печени, мозге, сердце и скелетных мышцах во время упражнений.

Тепловые потери

Скорость потери тепла почти полностью определяется:

Развитие

Коричневый жир

  • Коричневый жир содержит большое количество симпатических нервов, которые выделяют норадреналин, который стимулирует тканевую экспрессию митохондриального разобщающего белка (UCP, также называемого термогенином) и увеличивает термогенез. Несвязанное окисление происходит в этом типе жира, потому что он содержит большое количество специализированных митохондрий.У животных количество бурого жира в тканях прямо пропорционально степени протекающего химического термогенеза.

  • У младенцев в межлопаточном пространстве имеется небольшое количество бурого жира. Химический термогенез может на сто процентов увеличить скорость производства тепла у новорожденных.

  • У взрослых людей бурого жира почти нет. У взрослых редко увеличивается скорость производства тепла более чем на 10–15% за счет химического термогенеза.

Вовлеченные системы органов

Передняя гипоталамо-преоптическая зона в термостатическом определении температуры

  • Передняя гипоталамо-преоптическая область содержит холодные и теплочувствительные нейроны — центральные терморецепторы.

  • Температурные сенсорные сигналы из центральной передней гипоталамо-преоптической области передаются в заднюю гипоталамическую область.

  • Когда преоптическая зона нагревается, кожа по всему телу немедленно покрывается обильным потом, а кровеносные сосуды по всей поверхности тела расширяются.

  • Также подавляется любое избыточное тепловыделение тела.

Задний гипоталамус объединяет сенсорные сигналы периферической и центральной температуры

  • Температурные сенсорные сигналы из центральной передней гипоталамо-преоптической области передаются в заднюю гипоталамическую область.

  • Температурные сенсорные сигналы от периферических терморецепторов передаются в задний гипоталамус.

  • Эти сигналы объединены для управления тепловыми реакциями организма.

Определение температуры рецепторами в глубоких тканях тела

  • Глубокие температурные рецепторы тела находятся во внутренних органах брюшной полости, спинном мозге, вокруг или в крупных венах грудной клетки и верхней части живота.

  • Глубокие термочувствительные рецепторы, такие как рецепторы температуры кожи, обнаруживают в основном холод, а не тепло.

  • Как глубинные рецепторы тела, так и рецепторы кожи, вероятно, связаны с предотвращением переохлаждения, то есть предотвращением низкой температуры тела.

Определение температуры кожными рецепторами

  • Кожа имеет рецепторы тепла и холода.

  • Рецепторов тепла на коже намного меньше, чем рецепторов холода. Следовательно, периферийное определение температуры в основном касается определения низких и низких температур.

  • Когда кожа всего тела охлаждается, возникают немедленные рефлексы, в том числе торможение потоотделения, дрожь, сужение сосудов кожи для уменьшения потери тепла телом.

Функция

Изолятор кузова [6] [7]

  • Теплоизолятор тела, состоящий из кожи, подкожных и жировых тканей.

  • Подкожный жир важен, потому что он плохо проводит тепло.

  • Изолирующие свойства женского тела лучше, чем мужского.

Кровоток к коже из ядра тела передает тепло

  • Кровеносные сосуды обильно расположены под кожей.

  • Наличие непрерывного венозного сплетения, снабжаемого кровью из капилляров кожи, имеет важное значение для терморегуляции.

  • Кроме того, кровь поступает в сплетение непосредственно из мелких артерий через высокомышечные артериовенозные анастомозы в руках, ногах и ушах.

Влияние температуры окружающей среды на теплопроводность от сердцевины тела к коже

  • Кожа — это эффективная, управляемая система «радиатора тепла».

  • Приток крови к коже является наиболее эффективным механизмом передачи тепла от ядра тела к окружающей среде.

Основы физики Потеря тепла с поверхности кожи

Тепло, рассеиваемое излучением, испарением и теплопроводностью.

Испарение и проводимость воздуха ускоряются конвекцией.

Испарение — необходимый механизм охлаждения при высоких температурах воздуха

  • Когда температура окружающей среды становится выше температуры кожи, тело получает тепло как за счет теплопроводности, так и за счет излучения.

  • Итак, испарение — единственный способ избавиться от тепла в этих условиях.

  • Следовательно, все, что препятствует адекватному испарению, когда окружающая температура выше температуры кожи, приведет к повышению внутренней температуры тела.

  • Неадекватное потоотделение возникает у пациентов, рожденных с врожденным отсутствием или нарушением работы потовых желез (эктодермальная дисплазия). Эти пациенты подвержены риску перегрева в жарких условиях. [8]

Одежда снижает теплопроводность и конвективные потери тепла

  • Одежда захватывает воздух рядом с кожей, тем самым увеличивая толщину так называемой частной зоны воздуха, прилегающей к коже, а также уменьшая поток конвекционных воздушных потоков.

  • Когда одежда становится влажной, ее эффективность в поддержании температуры тела почти полностью теряется, поскольку высокая проводимость воды увеличивает скорость передачи тепла через ткань.

Механизм

Механизмы снижения температуры

  • Подавление симпатических центров в заднем гипоталамусе (которые контролируют тонус кровеносных сосудов) вызывает расширение кровеносных сосудов кожи.

  • Когда внутренняя температура тела поднимается выше критического уровня 37 C (98,6 F), увеличивается скорость потери тепла за счет потоотделения.

  • Дрожь и химический термогенез сильно подавлены.

Механизмы повышения температуры

  • Стимуляция задних симпатических центров гипоталамуса вызывает сужение кровеносных сосудов кожи.

  • Также будет проводиться пилоэрекция, то есть волосы «встают дыбом».«Этот механизм не важен для человека.

  • Увеличение термогенеза за счет стимуляции дрожи, симпатического возбуждения производства тепла и секреции тироксина

Сопутствующие испытания

Уставка для контроля температуры

  • 37,1 ° C (98,8 ° F).

  • Эта оптимальная температура называется «уставкой» механизма контроля температуры, то есть все температурные механизмы постоянно пытаются вернуть температуру тела к этой уставке.

Искусственная гипотермия

  • Температуру человека можно снизить, сначала назначив сильнодействующее седативное средство для снижения реактивности регулятора температуры гипоталамуса, а затем охладив пациента льдом или охлаждающими одеялами.

  • Затем температуру можно поддерживать на уровне ниже 90 градусов по Фаренгейту в течение длительного периода, непрерывно обрызгивая тело прохладным спиртом или водой.

  • Такое искусственное охлаждение практикуется во время операций на сердце, так что сердце можно искусственно останавливать на много минут за раз.

  • Охлаждение до такой степени не приводит к повреждению тканей, но снижает частоту сердечных сокращений и значительно снижает метаболизм клеток, так что клетки организма могут выжить в течение одного часа без кровотока во время хирургической процедуры.

Патофизиология

Потоотделение и его регулирование вегетативной нервной системой

  • Стимуляция переднего гипоталамуса, преоптической области мозга, за счет избыточного тепла вызывает потоотделение.

  • Потовые железы иннервируются холинергическими нервными волокнами, которые секретируют ацетилхолин, который проходит в симпатических нервах вместе с адренергическими волокнами.

  • Потовые железы также можно стимулировать с помощью норадреналина или адреналина, что важно в периоды интенсивной физической активности (работы или упражнений).

Механизм выделения пота

  • Потовая железа состоит из двух частей: протока, который проходит через кожу и реабсорбирует соль и воду, и глубоко скрученной подкожной железы, которая выделяет пот.

  • Потовая железа выделяет жидкость, называемую секрецией предшественников; Затем в канале изменяются концентрации компонентов в жидкости.

Секреция предшественников

  • Холинергические симпатические нервные волокна стимулируют секрецию.

  • По составу секрет предшественника аналогичен плазме, за исключением того, что он не содержит белков плазмы.

  • Концентрация натрия составляет около 142 мг-экв / л, а концентрация хлорида — около 104 мг-экв / л.

Реабсорбция

  • Когда потовые железы подвергаются слабой стимуляции, жидкость-предшественник медленно проходит через проток; а концентрация ионов натрия и хлорида падает до пяти мэкв / л.

  • Реабсорбция натрия и хлорида снижает осмотическое давление потовой жидкости и приводит к реабсорбции воды, тогда как другие составляющие, такие как мочевина, молочная кислота и калий, концентрируются в поту.

  • Когда потовые железы сильно стимулируются, образуется большое количество жидкости-предшественника, и проток реабсорбирует только около половины выделяемого хлорида натрия (что приводит к образованию от 50 до 60 мэкв / л ионов натрия и хлорида).

  • Сильно стимулированный пот течет по железистым канальцам так быстро, что реабсорбируется небольшая часть воды. В этих условиях концентрация других растворенных компонентов пота (мочевины, молочной кислоты и калия) лишь умеренно увеличивается по сравнению с плазмой.

Гипоталамическая стимуляция дрожи

  • Первичный моторный центр дрожи находится в дорсомедиальной части заднего гипоталамуса.

  • Дрожь обычно подавляется сигналами от теплового центра в передней гипоталамо-преоптической области, но возбуждается сигналами холода от спинного мозга и кожи.

Симпатическое «химическое» возбуждение производства тепла

  • Повышение уровня циркулирующего адреналина и норадреналина в крови быстро увеличивает скорость клеточного метаболизма

  • Этот эффект называется химическим термогенезом или отсутствием дрожжевого термогенеза

  • Дрожащий термогенез не возникает из-за способности норэпинефрина и адреналин, чтобы «разъединить окислительное фосфорилирование.»

Клиническая значимость

Тепловой удар [3] [9]

  • Окружающие условия значительно влияют на способность тела выделять тепло в окружающую среду

  • Клиницисты используют различные индексы теплового стресса окружающей среды (такие как температура влажного шарика шарика [WBGT]) для прогнозирования текущего опасного потенциала окружающей среды. окружающая обстановка
    • WBGT объединяет температуру окружающей среды, влажность, скорость ветра и солнечную радиацию в расчетное значение, используемое для оценки текущего (или ожидаемого) риска тепловых заболеваний и травм

    • Относительная влажность является наиболее важным фактором коэффициент к общей оценке теплового индекса

  • Факторы риска теплового удара включают [10]:
    • Ожирение

    • Обезвоживание (включая предрасполагающие факторы риска, такие как болезни, диарея)

    • История перенесенного теплового заболевания

    • Плохое физическое состояние (малоподвижный образ жизни)

    • 9005

      Дисфункция потовых желез

    • Лекарства включают:
      • Антихолинергические средства

      • Антигистаминные препараты

      • Стимуляторы

      • Ингибиторы АПФ

      • Диуретики

  • Если температура тела влажная на 100%, если температура тела 100% влажная, повышается каждый раз, когда температура окружающей среды поднимается выше 34.4 ° C (94 ° F).

  • Если воздух сухой и проходят достаточные конвекционные воздушные потоки, человек может выдерживать много часов при температуре воздуха 54,4 C (130 F).

  • Если человек выполняет тяжелую работу, критическая температура окружающей среды, при превышении которой возможен тепловой удар, может быть всего от 29,4 C до 32,2 C (от 85 F до 90 F).

  • Когда температура тела превышает критическую температуру в диапазоне от 40,6 C до 42.2 C (от 105 F до 108 F), вероятно развитие теплового удара.

  • Гиперпирексия сильно повреждает ткани тела, особенно мозг, и даже несколько минут очень высокой температуры тела иногда могут быть фатальными.

Лечение теплового удара [3] [9]

Следующим шагом после выполнения стандартного протокола реанимации ATLS (дыхательные пути, дыхание, кровообращение) является охлаждение тела для быстрого снижения внутренней температуры тела. Следует использовать на месте установки для охлаждения всего тела.Пока пациент стабилен, протокол быстрого охлаждения имеет приоритет даже перед транспортировкой в ​​местное отделение неотложной помощи.

Температура — Гипертекст по физике

Обсуждение

теоретическое определение

Следует соблюдать осторожность при определении температуры, чтобы не путать ее с теплотой. Тепло — это форма энергии. Температура-то другое. Мы могли бы начать с технического определения, но я бы предпочел начать с вопроса.Насколько жарко? Ответ на этот вопрос (или на подобный вопрос) — измерение температуры. Чем горячее что-то, тем выше его температура. Поэтому я хотел бы предложить следующее неформальное определение — температура — мера жара.

В науке величины обычно определяются оперативно (в процессе их измерения) или теоретически (в терминах теорий конкретной дисциплины). Мы начнем с теоретического определения температуры и закончим операционным определением.

Давайте рассмотрим то, что вы уже должны знать.

  1. Система обладает энергией, если она способна выполнять работу.
  2. Энергия бывает двух основных форм: кинетическая энергия движения и потенциальная энергия положения.
  3. Энергия сохраняется; иными словами, он не может быть создан или уничтожен. Когда одна форма энергии уменьшается, другая форма должна увеличиваться.

Типичным примером этого является скала на вершине холма. Благодаря своей высоте над подножием холма, он обладает потенциальной гравитационной энергией.Дайте ему толчок, и он начнет катиться. Если мы предположим идеальную ситуацию замкнутой системы, в которой энергия не теряется при спуске, тогда начальная потенциальная энергия породы будет равна ее конечной кинетической энергии.

А теперь сделаем еще один шаг вперед к архетипическому примеру. Предположим, камень врезается в стену. Ни камень, ни стена не упругие, поэтому камень останавливается. Теперь кажется, что мы нарушили закон сохранения энергии. Кинетическая энергия потеряна, и ничто не заменило ее.Куда ушла энергия?

Ответ на этот вопрос: внутри скалы. Энергия была преобразована из внешней энергии , видимой как движение скалы в целом, во внутреннюю энергию движения невидимых частей, составляющих скалу. Две энергии идентичны по размеру, но различаются по внешнему виду. Внешняя энергия видна, потому что она организована. Поступательная кинетическая энергия камня обусловлена ​​скоординированным движением.Все части движутся вперед вместе. Энергия вращения также согласована. Все части вместе вращаются вокруг центра масс. В отличие от этого, внутренняя кинетическая энергия камня невидима, поскольку куски настолько малы и многочисленны, а их движение совершенно нескоординировано. Их движения статистически случайны со средним значением, равным нулю, что делает энергию в значительной степени невидимой для нас, макроскопических существ.

Потенциальная энергия также может существовать во внешней и внутренней формах. Я не буду приводить здесь пример, но скажу, что внешняя потенциальная энергия относительно очевидна.(Смотрите, на вершине этого холма есть камень.) Внутренняя потенциальная энергия более неясна. (Посмотрите, есть атом рядом с другим атомом.) Внутренняя потенциальная энергия отвечает за скрытое тепло — тема, которая обсуждается позже в этой книге.

Если вы верите, что объекты могут обладать внутренней энергией, тогда нетрудно поверить, что они могут обмениваться этой энергией. Это называется термическим контактом . Несводимые части объектов, ответственные за перенос внутренней энергии, известны как атомы — от греческого «α τομή» [ a tomi ], что означает «нельзя разрезать», — но вера в атомы не является необходимостью.Это просто облегчает жизнь. (Удивительно, но большая часть теплофизики и термодинамики была разработана до того, как атомы стали в целом считаться реальными.) Поскольку мы имеем дело с большим количеством атомов в нескоординированном движении, будут моменты и места, где передача внутренней энергии будет происходить в одном направлении. а также разное время и места, где передача внутренней энергии будет происходить в противоположном направлении. Поскольку числа настолько невообразимо велики, нас действительно не волнует, что происходит с каким-либо одним атомом.Все, что мы можем наблюдать в таких случаях, — это чистая или полная передача внутренней энергии. Это известно как тепло. Если чистый обмен внутренней энергии равен нулю; то есть, если тепло не течет из одной области в другую; тогда говорят, что вся система находится в тепловом равновесии . Тепло , таким образом, представляет собой чистый перенос внутренней энергии из одной области в другую.

Ничего нельзя сказать, чтобы имел тепла или сохранял тепла. Вместо этого мы говорим, что тепло течет из одного места в другое.Направление указано знаком перед числом. Используйте «+», когда тепло поступает, и «-», когда тепло выходит. Тепло может перемещаться влево, вправо, вверх, вниз, вперед или назад, но обычно это не так. Тепло — это форма энергии, а энергия скалярна, поэтому конкретные направления и углы, а также все остальные векторные элементы не имеют значения.

Тепло — это форма энергии, а единицей энергии является джоуль [Дж], поэтому тепло следует измерять в джоулях.Однако до того, как это стало известно, у тепла были свои особые подразделения; как калория и британская тепловая единица [BTU]. По какой-то причине они до сих пор широко используются в Соединенных Штатах — калорийность для пищевой энергии (которая на самом деле является килокалорией) и британские тепловые единицы для печей, кондиционеров, плит и холодильников. Эти единицы будут обсуждаться более подробно в следующем разделе этой книги.

Возвращаемся к температуре. Что это?

Две области в тепловом контакте имеют одинаковую температуру , когда между ними нет чистого обмена внутренней энергией.Таким образом, температура определяет направление теплового потока — из из области с более высокой температурой и из в область с более низкой температурой. Если говорить более кратко, тепло перетекает от горячего к холодному. Это теоретическое определение температуры.

оперативное определение

Температура измеряется термометром . Основной принцип работы всех термометров заключается в том, что существует некоторая величина, называемая термометрической переменной , которая изменяется в ответ на изменения температуры.Связь между температурой и термометрической переменной может быть прямой или обратной, или она может определяться полиномиальной или степенной функцией. В любом случае измеряется термометрическая переменная. Нет возможности напрямую измерить температуру.

Типы термометров
тип термометрическая переменная
жидкость в стекле том
газ постоянного объема давление
биметаллическая лента шаг катушки
резистор электрический сопротивление
термопара напряжение

После того, как мы определились с термометрической переменной, которую нужно измерить, следующим шагом будет выбор температурной шкалы .Не потому, что «единицы имеют значение» (как говорит каждый учитель физики, когда вычитают баллы от учеников, которые забыли записать их на тесте), а потому, что температура не имеет значения без значений, определенных как стандартные. В термометрии нам нужно фиксированная точка : воспроизводимые эксперименты, основанные на естественных явлениях, которые происходят при определенной температуре в заданном наборе условий. Фактически, нам нужны как минимум две фиксированные точки и определенный диапазон чисел (называемый фундаментальным интервалом ) между нижней фиксированной точкой и верхней фиксированной точкой .Другая причина того, что рабочее определение температуры так тесно связано с температурными шкалами, заключается в том, что ранняя наука о термометрии связана с изобретением и созданием термометров.

Первый термометр был построен на территории современной северной Италии в 17 веке Санкториусом Санкториусом (1561–1636), первым врачом, который регистрировал такие жизненно важные показатели, как вес и температура тела; Галилео Галилей (1564–1642), человек, который в основном изобрел научный метод; или Джованни Франческо Сагредо (1571–1620), мастера по изготовлению инструментов, которого иногда называют «учеником» Галилея.Все трое построили то, что известно как жидкость в стеклянных термометрах , которые состоят из стеклянного резервуара с жидкостью, прикрепленного к узкой стеклянной трубке. При повышении температуры жидкость расширяется и поднимается по трубке. Когда температура снижается, жидкость сжимается и падает обратно в трубку. Таким образом, высота столбца связана с температурой простым линейным образом. Галилей не наносил шкалу на свое устройство, поэтому то, что он изобрел, лучше называть термоскопом , поскольку все, что он может делать, это показывать изменений температуры, а не измерять их.Санкторус добавил шкалу к стеклянному термоскопу с воздухом, и, таким образом, ему приписывают изобретение термометра, но … Воздух в стеклянных устройствах реагирует на изменения давления, а также на изменения температуры, а давление не было чем-то, что было хорошо изучено в то время. Сагредо добавил к своему термометру шкалу с 360 делениями, имитирующую классическое деление круга. С тех пор единицы температуры назывались «градусами» независимо от того, было их 360 в основном интервале или нет.

Роберт Гук (1635–1703) из Лондона был первым, кто предложил использовать точку замерзания воды в качестве нижней фиксированной точки. Оле Рёмер (1644–1710) из Копенгагена присвоил значение 7,5 ° для точки замерзания и 60 ° для точки кипения воды, так что нормальная температура тела будет составлять 22,5 °, что в три раза больше точки замерзания. В те времена, когда термометры градуировались вручную, такие уловки обычно были встроены в температурные шкалы.

В любом случае, нормальная температура тела не является той фиксированной точкой, которая удовлетворяет потребности серьезной термометрии.Слишком много вариаций в концепции «нормального» применительно к людям. (Более значимым термином будет «средний».) У разных людей может быть разная температура тела, и они все равно будут считаться здоровыми, и температура тела каждого человека меняется в течение дня. Мы самые холодные ранним утром и самые жаркие в середине дня. Такое переменное число просто не сокращает его, как фиксированное число .

Некоторые другие неудачные идеи для фиксированных точек включают…

  • подмышка здорового англичанина
  • самый глубокий подвал Парижской обсерватории
  • Самая жаркая летняя температура Италии, Сирии, Сенегала,…
  • точка застывания анисового масла, льняного масла, оливкового масла,…
  • точка плавления масла, воска,…
  • Температура кипения спирта, вина…
  • Кухонный огонь, достаточно горячий, чтобы жарить продукты
  • пламя свечи
  • Самая горячая ванна, которую может выдержать мужчина, не помешивая ее рукой
  • Соль-ледяные смеси

по Фаренгейту

Самая долговечная из используемых до сих пор температурных шкал — работа Даниэля Габриэля Фаренгейта (1686–1736).Фаренгейт родился в немецкой семье, жившей в Данциге, Пруссия (ныне Гданьск, Польша). Когда ему было 15 лет, он потерял обоих родителей из-за отравления грибами и поступил в ученики к местному торговцу, который позже перевез его в Нидерланды. Фаренгейту не нравилась эта аранжировка, и он просто пропустил своего хозяина. Стажировка меньше похожа на стажировку современных студентов колледжа и больше похожа на семилетнюю трудовую жизнь по договору.

Во время бегства из дома и в течение нескольких лет после этого Фаренгейт путешествовал по Нидерландам, Дании, Германии, Швеции и Польше; приобрел технические навыки, такие как выдувание стекла и изготовление инструментов; и выучил голландский, французский, английский языки и теплофизику.

Когда ему было 28 лет, он поразил научное сообщество, сконструировав пару термометров, которые давали неизменно идентичные показания. Что меня поражает, так это то, что любой нашел бы этот поступок поразительным, но, видимо, никто никогда не делал этого раньше.

Исторический 360-градусный термометр

Sagredo присвоил 0 ° смеси снега и соли, 100 ° снегу и 360 ° самому жаркому летнему дню. Такие термометры, которые впервые были построены в северной Италии, были откалиброваны по неизменяемым фиксированным точкам.Это означало, что термометры, изготовленные в 1650 году, давали отличные результаты от тех, которые были изготовлены в 1651 году, а термометры, изготовленные во Флоренции, давали другие результаты, чем термометры, произведенные в Венеции.

Фаренгейта остановился на трех фиксированных точках, которые он подробно описал в документе, представленном Лондонскому королевскому обществу в 1724 году. (Акцент был добавлен к некоторым ключевым словам .)

Hujus scalæ divisio tribus nititur terminis fixis, qui arte Sequentimodo parari Possunt; primus illorum in informa parte vel initio scalæ reperitur, & commixtione glaciei, aqu, & salis Armoniaci vel etiam maritimi acquiritur; huic mixturæ si thermometron imponitur, fluidum ejus usque ad gradum, qui zero notatur, спуститься.Melius autem hyeme, quam æstate hoc экспериментум успеха. Деление шкалы зависит от трех фиксированных точек, которые можно определить следующим образом. Первый номер находится в неоткалиброванной части или в начале шкалы и определяется смесью льда, воды и хлорида аммония или даже морской соли . Если термометр помещен в эту смесь, его жидкость опускается до градуса, отмеченного цифрой ноль .Зимой этот опыт удается лучше, чем летом.
Secundus terminus obtinetur, si aqua & glacies absque memoratis salibus commiscentur, imposito thermometro huic mixturæ, fluidum ejus tricesimum secundum Occidentat gradum, & terminus initii congelationis a me; aquæ enim stagnantes tenuissima jam glacie obducuntur, quando hyeme liquor thermometri hunce gradum attingit. Вторая точка получается, если вода и лед смешиваются без вышеупомянутых солей. Когда термометр помещается в эту смесь, ее жидкость достигает отметки 32 и градусов. Я называю эту точку замерзания . Ведь стоячая вода уже покрыта очень тонким слоем льда, когда жидкость термометра достигает этой точки зимой.
Terminus tertius в nonagesimo sexto gradient reperitur; & spiritus usque ad hunc gradum dilatatur, dum thermometrum в руду sub axillis hominis в statu sano viventis tam diu tenetur donec perfectissime calorem corporis acquisivit. Третья точка расположена на 96-м градусе . Алкоголь расширяется до этого момента, когда он находится во рту или под мышкой здорового человека, пока он полностью не наберет тепла его тела .
Даниэль Габриэль Фаренгейт, 1724 Перевод Дж. Холланда для sizes.com

После смерти Фаренгейта эти фиксированные точки были изменены, так что шкала с его именем теперь имеет только две, более разумные фиксированные точки.Нормальная точка замерзания воды оставалась на уровне 32 ° F, но точки нагрева соленой воды и тела были понижены в пользу верхней фиксированной точки 212 ° F при нормальной температуре кипения воды. Это разделило основной интервал на 180 градусов, что было приемлемым числом для работы. Разделить интервал на половины или трети (или степени половин и третей) не так уж и плохо. Настоящая проблема — это пятые. Множители 96: 2, 2, 2, 2, 2, 3; который лишен страшных пятерок.Множители 180: 2, 2, 3, 3, 5; который включает пять, но, по крайней мере, есть только один. Множители 100: 2, 2, 5, 5; у которого вдвое больше пятерок, чем у 180, а значит, вдвое больше страха.

по Цельсию

НЕ ЗАВЕРШЕНО

Рене Реомюр (1683–1757) Франция. Андерс Цельсий (1701–1744) Швеция.

Поскольку между двумя контрольными точками есть сто градусов, были использованы названия градус Цельсия и сотый градус , а также название градус Цельсия .В 1948 году эти альтернативные названия были исключены, и в качестве официального названия был выбран градус Цельсия. Это было сделано в честь Цельсия за его работу по разработке исходной системы и во избежание непоследовательного использования префикса centi. Название «градус по Цельсию» подразумевает, что существует единица измерения, называемая «градус».

кельвин

НЕ ЗАВЕРШЕНО

Уильям Томсон, лорд Кельвин (1824–1907) Ирландия – Шотландия предлагает первую шкалу абсолютных температур. Рудольф Клаузиус (1822–1888) Германия предложил изменить шкалу так, чтобы размер одного градуса по шкале Томсона был таким же, как один градус по Цельсию.

Международная температурная шкала (ITS)

Несколько фиксированных точек.

преобразование температуры

Большинство преобразований единиц выполняется с помощью масштабирования . Вы берете число с единицей измерения и умножаете (или делите) на коэффициент преобразования, чтобы получить новое число с новой единицей. Число само по себе может быть больше или меньше после преобразования, но число с единицей идентично, поскольку коэффициент преобразования равен единице.Единицы измерения температуры не всегда могут быть преобразованы таким образом, поскольку не все температурные шкалы присваивают нулевое значение одной и той же фиксированной точке. Для преобразования температуры часто требуется перевод , чтобы нули выровнялись. Вы берете число с единицей и добавляете (или вычитаете) коэффициент преобразования с числом и единицей. Вы можете сделать это до или после любого масштабирования, в зависимости от того, что вам удобно. Комбинация масштабирования и трансляции называется линейным преобразованием (или линейным отображением ).

Самым простым преобразованием температуры является градус Кельвина в градус Цельсия. Размеры двух блоков идентичны по конструкции. Температурный интервал 1 K соответствует 1 ° C, поэтому коэффициент масштабирования составляет 1 ° C / 1 K. Температура абсолютного нуля называется 0 K по шкале Кельвина и -273,15 ° C по шкале Цельсия, поэтому требуется коэффициент перевода −273 ° C. Таким образом, мы в основном умножаем на единицу, что то же самое, что ничего не делаем, и вычитаем 273. Обратное преобразование столь же просто.

° С ← К
T [° C] = 1 ° С T [K] — 273,15 ° C
1 К
° С = К — 273,15
К ← ° C
T [K] = 1 К T [° C] + 273.15 К
1 ° С
° С = К + 273,15

Позвольте мне кое-что рассказать. Последняя часть этого раздела действительно полезна только для граждан и жителей США. Между температурой кипения и замерзания воды от 180 ° F до 100 ° C. Это дает коэффициент масштабирования 180 100 при преобразовании из градусов Цельсия в градусы Фаренгейта, который уменьшается до 9 5 .Ноль шкалы Цельсия находится на 32 градуса выше нуля шкалы Фаренгейта, поэтому необходим коэффициент перевода +32 ° F.

Обратное преобразование (градусы Фаренгейта в градусы Цельсия), как мне кажется, лучше всего производить немного по-другому. Начните с выравнивания нулевых точек путем вычитания 32 ° F, затем используйте коэффициент масштабирования 100 180 или 5 9 .

° F ← ° С
T [° F] = 180 ° F T [° C] + 32 ° F
100 ° С
° F = 9 ° С + 32
5
° C ← ° F
910 ° С
T [° C] =
T [° F] — 32 ° F
180 ° F
° C =
° F — 32
5
9

Для тех из вас, кто предпочитает линейные преобразования в форме y = mx + b , вот это последнее преобразование снова…

° С = 5 ° F — 160
9 9

Единственное преимущество этой записи состоит в том, что ее можно использовать, чтобы показать, что…

0 ° F = — 160 ° С
9

0 ° F = -17.78 ° С

Совершенно того стоит.

Выбранные температуры ( фиксированные точки красного цвета )
по Фаренгейту
(° F)
по Цельсию
(° C)
кельвин
(К)
устройство, событие, явление, процесс
~ 10 32 планковская температура, верхний предел температуры
~ 10 13 Самый горячий лабораторный эксперимент (LHC, 2012)
~ 10 10 ядро ​​горячих звезд
~ 10 7 ядро ​​Солнца
~ 10 7 ядерный взрыв
~ 10 6 солнечная корона (атмосфера Солнца)
25 000 поверхность голубых звезд
24 000 молния
6500 D 65 стандартный белый горячий (эффективный)
6000 центр Земли
5933 кипения вольфрама
5772 поверхность Солнца
3683 плавки вольфрама
3500 поверхность красных звезд
4900 2700 3000 лампа накаливания
3100 1700 2000 типичное пламя
2200 1200 1500 свежая лава
1984.32 1084,62 1357,77 медь замерзает
1947,52 1064,18 1337,33 золото замерзает
1763.20 961,78 1234.93 серебро застывает
1250 680 950 тусклый красный горячий
1220,58 660.323 933.473 алюминий замерзает
930 500 770 начинающаяся красная жара
850 460 730 средняя температура на Венере
840 450 720 дневная температура на Меркурии
787.149 419,527 692.677 цинк замерзает
674 357 630 кипения ртути
621 327 600 плавки свинца
574.5875 301.4375 574,5875 шкалы Фаренгейта и Кельвина совпадают
530 280 550 Домашний духовой шкаф с очень высокой температурой
451 233 506 горит бумага, по словам Рэя Брэдбери (платная ссылка)
449.470 231,928 505.078 жестяная заморозка
313.8773 156.5985 429.7485 индий замерзает
252 122 395 верхний предел срока службы при высоком давлении
212 100 373,15 кипение воды
134 56,7 329,817 самая высокая температура на Земле (Калифорния, 1913 год)
106 41 314 Рекорд города Нью-Йорка (Центральный парк, 1936)
100 37.778 310.928 ничего важного
98,6 37,0 310,2 человеческое тело (традиционное для США)
98,2 36,8 309,9 человеческое тело (переработанное)
96 человеческое тело (по Фаренгейту)
85.5763 29,7646 302.9146 галлий плавится
80 27 300 численно удобная «комнатная температура» (300 К)
68 20 293 численно удобная «комнатная температура» (20 ° C)
59 15 288 средняя температура на Земле
32.018 0,01 273,16 тройная точка воды
32 0 273,15 вода замерзает
19 −7 266 оптимальная температура льда для катания на коньках
0 −17,8 255 ледяно-водно-солевая смесь (по Фаренгейту)
−14.3 −25,7 247 Рекордно низкий уровень Нью-Йорка (Центральный парк, 1934 г.)
-37,9019 -38,8344 234,3156 тройная точка ртути
−38 −39 234 замерзает ртуть
−40 −40 233 шкалы Фаренгейта и Цельсия совпадают
−56 −49 220 средняя температура на Марсе
−108 −78 195 точка возгонки сухого льда
−128.5 −89,2 183,95 Самая низкая температура на Земле (Антарктида, 1983)
−279,67 −173,15 100 ничего важного
−300 -180 90 ночная температура на Меркурии
−279 −183 90 кислородные сжиженные
−308,8196 −189,3442 83.8058 тройная точка аргона
−320 −196 77 азот сжиженный
63 азотные заморозки
54.3584 тройная точка кислорода
50 средняя температура на Плутоне
24,5561 тройная неоновая точка
20.3 водород сжиженный
13.8033 тройная точка водорода
4,22 гелий сжиженный
2,7260 космический микроволновый фон
2,174 гелий I / II λ точка (0,050 атм)
~ 1 самая холодная точка в космосе (туманность Бумеранг)
0.95 гелий замерзает (26 атм)
0,010 самый холодный кубический метр (CUORE, 2017)
10 −8 черная дыра звездной массы
10 −10 Самый холодный лабораторный эксперимент (Университет Аалто, 2000)
10 −13 ~ 10 −16 сверхмассивная черная дыра
−459.67 −273,15 0 абсолютный ноль

Время выживания в холодной погоде — Физика тела: движение к метаболизму

Стадии гипотермии
Стадия Температура корпуса сердечника ° C Симптомы
Легкая гипотермия 35 ° -33 ° дрожь, неуверенность, амнезия и апатия, учащенное сердцебиение и частота дыхания, холод и / или бледность кожи
Умеренная гипотермия 32.9 ° -27 ° : постепенное снижение уровня сознания, ступор, прекращение дрожи, снижение частоты сердечных сокращений и дыхания, снижение рефлекторных и произвольных движений, парадоксальное раздевание.
Сильная гипотермия <26,9 ° низкое артериальное давление и брадикардия, отсутствие рефлекса, потеря сознания, кома, смерть

На протяжении всего этого модуля мы проанализировали скорость потери тепла в условиях выживания в холодную погоду, когда человек одет в один слой тонкой одежды против ветра 10 миль в час и температуры воздуха -3 ° C ° C.Наш анализ показывает, что в совокупности человек будет испытывать потери тепла в размере 200 Вт, Вт из-за теплового излучения и коэффициент потерь тепла в размере 1100,919 Вт, Вт из-за принудительной конвекции. Мы также обнаружили, что использование космического одеяла для уменьшения холода ветром и теплового излучения оставит только 160 Вт скорости потери тепла из-за теплопроводности через одежду. У обычного человека тепловая мощность составляет 100 Вт , но дрожь может увеличить ее до 250 Вт .Было бы интересно узнать, учитывая эти значения тепловой мощности и скорости потери тепла, насколько быстро на самом деле изменится температура тела. Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно узнать об удельной теплоемкости и теплоемкости.

В борьбе за поддержание температуры тела человеческому телу помогает то, что оно состоит в основном из воды. Количество тепловой энергии, необходимое для изменения температуры тела, относительно велико по сравнению с другими объектами той же массы, потому что вода имеет очень высокую удельную теплоемкость ( c ).Удельная теплоемкость — это свойство материала, которое определяет количество тепловой энергии, отводимой от одной единицы массы материала, когда его температура изменяется на одну единицу температуры. Например, вода имеет удельную теплоемкость 4186 Дж / ( кг C °), поэтому из 1 кг воды необходимо отобрать 4186 Дж тепловой энергии, чтобы температура упала на 1 ° C. °. Умножение удельной теплоемкости материала на массу материала дает теплоемкость ( C ) объекта.Например, теплоемкость для 80 кг воды будет: 4186 Дж / ( кг C °) x 80 кг = 334 880 Дж / ( C °), что означает, что 334,880 Дж необходимо удалить, чтобы температура 80 кг воды понизилась на 1 ° C.

Теперь, когда мы знаем, как рассчитать теплоемкость, мы готовы рассчитать количество энергии, необходимое для изменения температуры тела на опасную величину. Мы просто умножаем массу ( м ) на удельную теплоемкость ( c ), чтобы получить теплоемкость, которую затем мы умножаем на опасное изменение температуры (), чтобы получить необходимое тепло ( Q ).Весь этот процесс можно описать уравнением:

(1)

Обратите внимание, что если температура падает, то конечная температура ниже начальной, поэтому будет отрицательной, что делает тепло отрицательным, указывая на то, что тепловая энергия покидает объект. Уравнение работает как для нагрева, так и для охлаждения, потому что в этом случае оно будет положительным, указывая на то, что в материал поступает тепловая энергия.

В следующей таблице приведены значения удельной теплоемкости для различных веществ.Обратите внимание на относительно высокую удельную теплоемкость воды.

Таблица значений удельной теплоемкости
Вещества Удельная теплоемкость ( c )
Твердые Дж / кг⋅ºC ккал / кг⋅ºC
Алюминий 900 0,215
Асбест 800 0,19
Бетон, гранит (средний) 840 0.20
Медь 387 0,0924
Стекло 840 0,20
Золото 129 0,0308
Человеческое тело (в среднем при 37 ° C) 3500 0,83
Лед (в среднем, от -50 ° C до 0 ° C) 2090 0,50
Чугун, сталь 452 0,108
Свинец 128 0.0305
Серебро 235 0,0562
Дерево 1700 0,4
Жидкости
Бензол 1740 0,415
Этанол 2450 0,586
Глицерин 2410 0,576
Меркурий 139 0.0333
Вода (15,0 ° C) 4186 1.000
Газы
Воздух (сухой) 721 (1015) 0,172 (0,242)
Аммиак 1670 (2190) 0,399 (0,523)
Двуокись углерода 638 (833) 0,152 (0,199)
Азот 739 (1040) 0.177 (0,248)
Кислород 651 (913) 0,156 (0,218)
Пар (100 ° C) 1520 (2020) 0,363 (0,482)

Повседневные примеры: время выживания в холодную погоду

Применяя предыдущее уравнение к человеческому телу, мы можем оценить, сколько времени потребуется температуре тела, чтобы упасть с нормальной 37 ° C до границы умеренной гипотермии при 33 ° C в примерах ситуаций выживания, которые обсуждались до сих пор. в этом блоке.Давайте возьмем относительно обычную человеческую массу около 80 кг и среднюю удельную теплоемкость человеческой ткани 3470 Дж / ( кг C ° ). Сначала находим теплопотери, необходимые для падения температуры:

Мы знаем, что в нашем примере с ветром 10 миль в час и температурой воздуха -3 ° C мы обнаружили, что человек в тонкой одежде и без одеяла испытывал конвективные тепловые потери 1100 Вт, Вт и 200 Вт радиационных тепловых потерь в сумме 1300 Вт .Если человек дрожит, его тепловая мощность будет примерно 250 Вт . У этого человека будет дефицит тепловой мощности 1150 Вт , что означает, что он теряет 1150 Джоулей тепловой энергии каждую секунду. Разделив рассчитанные нами выше опасные тепловые потери на дефицит тепловой мощности, мы получим время, необходимое для потери такого количества тепла:

Разделив 900 с на 60 ( с / мин ), мы увидим, что переохлаждение достигается всего за 14 минут.На самом деле скорость потери тепла зависит от разницы температур, поэтому скорость потери тепла не будет постоянной, но вместо этого она будет немного замедляться по мере снижения температуры тела. В нашем примере разница в 40,9 ° C ° между температурой тела и температурой окружающей среды изменилась всего на 3 ° C ° (семь процентов). Игнорирование этого эффекта дает разумное приближение времени до умеренного переохлаждения. В следующих двух разделах мы рассмотрим это приближение и позволим нам рассчитать время, необходимое для более значительных изменений температуры.

Скорость передачи тепловой энергии от тела зависит от разницы температур между телом и окружающей средой. По мере того, как тело остывает ближе к температуре окружающей среды, скорость будет уменьшаться. В предыдущем примере мы проигнорировали эту реальность и предположили, что скорость охлаждения была постоянной, что было разумным, поскольку мы исследовали только очень небольшое изменение температуры. В нашем примере мы обнаружили, что легкое переохлаждение достигается всего за двадцать минут.График ниже был построен путем расчета температуры тела с учетом скорости охлаждения, которая зависит от разницы температур. Это было сделано с использованием численной модели:

  1. расчет скорости теплопередачи для начальной температуры тела за счет теплового излучения и принудительной конвекции
  2. с использованием этой скорости теплопередачи для расчета количества тепла, переданного за относительно короткий промежуток времени
  3. используя количество переданного тепла для расчета результирующего снижения температуры тела
  4. вычисление новой температуры тела путем вычитания снижения температуры тела
  5. повторяйте 1-5, пока температура не станет намного выше температуры выживания, отслеживая температуру и время, чтобы построить график.

Мы видим, что время до легкой гипотермии на самом деле больше примерно 30 минут.Мы также видим, что сильная гипотермия может наступить менее чем через час, а минимальная температура, которую можно выжить, может быть достигнута менее чем за два часа. Для целей этих расчетов мы приняли тепловую мощность 250 Вт во время дрожи, и что дрожь прекращается, когда тело достигает 30 ° C , после чего тепловая мощность возвращается к 100 Вт . Мы также предположили, что тепловая мощность упала до нуля, когда температура тела достигла 21 ° C .

Прогнозируемая температура тела во время выживания в упрощенном примере.

Приблизительная температура тела в зависимости от времени для человека массой 80 кг при температуре воздуха 25 ° F и ветре 10 миль в час (-3 ° C , 4,5 м / с ). Для целей этих расчетов мы приняли тепловую мощность 250 Вт при дрожании, дрожание прекращается при 30 ° C , в этот момент тепловая мощность возвращается к 100 Вт , а тепловая мощность упала до нуля ниже 21 ° С . Минимальная выживаемая температура тела и рекордно низкая температура тела выжившего были обнаружены в статьях Али Венозы «Как холодно для тела», Medical Daily и «Frozen Alive» Питера Старка, Outside Magazine.

Моделирование того, как температура тела изменяется со временем при различных изоляционных и температурных условиях, позволяет судебным следователям измерять температуру тела и работать в обратном направлении, чтобы определить время, в которое температура тела начала снижаться от нормы. Таким образом можно определить время смерти (если, конечно, человек не был переохлажден или гипертермичен перед смертью).

Измерение температуры тела — Физика тела: движение к метаболизму

Теперь мы знаем, что повышение температуры соответствует увеличению средней кинетической энергии атомов и молекул.Результатом этого увеличенного движения является то, что среднее расстояние между атомами и молекулами увеличивается с увеличением температуры. Это явление, известное как тепловое расширение, является основой для измерения температуры жидкостным термометром.

Клинический термометр, основанный на тепловом расширении замкнутой жидкости. Кредит изображения: Клинический термометр Менчи через Wikimedia Commons

В обычных жидкостных термометрах для измерения температуры используется тепловое расширение спирта, заключенного в стеклянную или пластиковую трубку.Из-за теплового расширения объем спирта изменяется с температурой. Термометр необходимо откалибровать, отметив различные уровни жидкости, когда термометр находится в среде с известной температурой, например, в воде, кипящей на уровне моря.

Различные материалы будут термически расширяться (или сжиматься) в разной степени при нагревании (или охлаждении). Биметаллические ленты используют это явление для измерения температуры. Когда два разных материала склеиваются вместе, полученная структура будет изгибаться при изменении температуры из-за различного теплового расширения, испытываемого каждым материалом.

Кривизна биметаллической полосы зависит от температуры. (а) Полоса прямая при начальной температуре, когда два ее компонента имеют одинаковую длину. (б) При более высокой температуре эта полоса изгибается вправо, потому что металл слева расширился больше, чем металл справа. При более низкой температуре полоса загибалась бы влево. Кредит изображения: Физика Университета Openstax

Для наиболее распространенных материалов изменение длины (), вызванное изменением температуры (), пропорционально исходной длине () и может быть смоделировано с использованием коэффициента линейного теплового расширения () и следующего уравнения:

(1)

В следующей таблице приведены коэффициенты линейного теплового расширения для различных твердых материалов.Более обширные (ха!) Столы можно найти в Интернете.

Коэффициенты теплового расширения
Материал Коэффициент линейного расширения (1/ ° C )
Твердые вещества
Алюминий 25 × 10 −6
Латунь 19 × 10 −6
Медь 17 × 10 −6
Золото 14 × 10 −6
Чугун или сталь 12 × 10 −6
Инвар (железо-никелевый сплав) 0.9 × 10 −6
Свинец 29 × 10 −6
Серебро 18 × 10 −6
Стекло (обычное) 9 × 10 −6
Стекло (Pyrex®) 3 × 10 −6
Кварц 0,4 × 10 −6
Бетон, кирпич ~ 12 × 10 −6
Мрамор (средний) 2.5 × 10 −6

Повседневный пример

Главный пролет моста Золотые Ворота в Сан-Франциско имеет длину 1275 м в самый холодный период. Мост подвергается воздействию температур от –15 ° C до 40 ° C . Каково его изменение длины между этими температурами? Предположим, что мост полностью стальной.

Мы можем использовать уравнение для линейного теплового расширения:

Подставьте все известные значения в уравнение, включая коэффициент линейного теплового расширения для стали, а также начальную и конечную температуры:

Хотя и невелик по сравнению с длиной моста, изменение длины почти на один метр является заметным и важным.Тепловое расширение могло привести к изгибу мостов, если бы не включение в конструкцию зазоров, известных как компенсаторы.

Деформационный шов на мосту Золотые Ворота. Кредит изображения: Расширение совместного моста Золотые Ворота, автор Michiel1972 через Wikimedia Commons

Термометры измеряют температуру в соответствии с четко определенными шкалами измерения. Три наиболее распространенных температурных шкалы — это шкала Фаренгейта, Цельсия и Кельвина. По шкале Цельсия точка замерзания воды составляет 0 ° ° C , а температура кипения составляет 100 ° C .Единицей измерения температуры на этой шкале является градус Цельсия ( ° C) . Шкала Фаренгейта ( ° F) имеет точку замерзания воды 32 ° F и точку кипения 212 ° F . Вы можете видеть, что 100 градусов по Цельсию охватывают тот же диапазон, что и 180 градусов по Фаренгейту. Таким образом, разница температур в один градус по шкале Цельсия в 1,8 раза больше, чем разница в один градус по шкале Фаренгейта, как показано двумя верхними шкалами на следующей диаграмме.

Показаны взаимосвязи между температурными шкалами Фаренгейта, Цельсия и Кельвина. Также показаны относительные размеры чешуек. Изображение предоставлено: Диаграмма температурных шкал от OpenStax University Physics [/ сноска]

Шкала Кельвина

Определение температуры в терминах движения молекул предполагает, что должна быть минимально возможная температура, при которой средняя микроскопическая кинетическая энергия молекул равна нулю (или минимуму, разрешенному квантовой природой частиц).Эксперименты подтверждают существование такой температуры, называемой абсолютным нулем. Абсолютная шкала температуры — это шкала, нулевая точка которой соответствует абсолютному нулю. Такие шкалы удобны в науке, потому что несколько физических величин, например давление в газе, напрямую связаны с абсолютной температурой. Кроме того, абсолютные шкалы позволяют нам использовать отношения температур, которых нет в относительных шкалах. Например, 200 K вдвое больше температуры 100 K , но 200 ° C не вдвое больше температуры 100 ° C .

Шкала Кельвина — это шкала абсолютных температур, которая обычно используется в науке. Единицей измерения температуры в системе СИ является Кельвин, сокращенно К (но без знака градуса). Таким образом, 0 K является абсолютным нулем, что соответствует -273,15 ° C . Размеры единиц Цельсия и Кельвина установлены одинаковыми, так что разница в температуре () имеет одинаковое значение как в Кельвинах, так и в градусах Цельсия. В результате точки замерзания и кипения воды по шкале Кельвина равны 273.15 K и 373,15 K соответственно, как показано на предыдущей диаграмме.

Вы можете переходить между различными температурными шкалами, используя уравнения или различные диалоговые программы, в том числе некоторые доступные в Интернете.

Измерение температуры

Помимо теплового расширения, для измерения температуры можно использовать другие зависящие от температуры физические свойства. К таким свойствам относятся электрическое сопротивление и оптические свойства, такие как отражение, излучение и поглощение различных цветов.Измерение температуры на основе света снова появится в следующей главе.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *