Наибольшей теплопроводностью вещество обладает в твердом. I. Организационный момент. Что такое проводимость
1. Введение.
Проект разработан в соответствии со стандартом среднего общего образования по физике. При написании данного проекта рассмотрено изучение тепловых явлений, применение их в быту и технике. Помимо теоретического материала большое внимание уделено исследовательской работе - это опыты, которые отвечают на вопросы «Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела», «Одинаковая ли теплопроводность различных веществ», «Почему струи теплого воздуха или жидкости поднимаются вверх», «Почему тела с темной поверхностью нагреваются сильнее»; поиск и обработка информации, фотографий.Время работы над проектом: 1 - 1,5 месяца.Цели проекта:* практическая реализация имеющихся у школьников знаний о тепловыхявлениях;* формирование навыков самостоятельной исследовательской деятельности;* развитие познавательных интересов;* развитие логического и технического мышлений;* развитие способностей к самостоятельному приобретению новых знаний по физике в соответствии с жизненными потребностями и интересами;
Помимо вопроса о количестве измерений, которое, по-видимому, имеет космическое пространство, теория струн также создает некоторые другие проблемы, которые необходимо решить, прежде чем мы сможем объявить ее как окончательную единую теорию физики. Мы все еще не знаем, разрушают ли все бесконечности друг друга, и как именно мы можем связать волны с струной с особым видом частиц, которые мы наблюдаем. Тем не менее, мы можем найти ответы на эти вопросы в течение следующих нескольких лет, и к концу века мы знаем, является ли теория струн долгожданной единой теорией физики.
2. Основная часть.
2.1. Теоретическая часть
В жизни мы действительно ежедневно встречаемся с тепловыми явлениями. Однако не всегда мы задумываемся, что эти явления можно объяснить, если хорошо знать физику. На уроках физики мы познакомились со способами изменения внутренней энергии: теплопередачей и совершением работы над телом или самим телом. При контакте двух тел с разными температурами происходит передача энергии от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока температуры тел не сравняются (не наступит тепловое равновесие). При этом механическая работа не совершается. Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплообменом или теплопередачей. При теплопередаче энергия всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому. Обратный процесс самопроизвольно (сам по себе) никогда не происходит, т. е. теплообмен необратим. Теплообмен определяет или сопровождает многие процессы в природе: эволюцию звезд и планет, метеорологические процессы на поверхности Земли и др. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение.
Но может ли быть такая единая теория? Существует просто бесконечная серия теорий, которые более точно и точно описывают вселенную. Некоторые будут умолять о третьей возможности на том основании, что если бы существовала полная система законов, это помешало бы Богу передумать и вмешаться в мир. Что-то вроде старого парадокса: может ли Бог сделать такой тяжелый камень, что он не может его поднять? Но идея о том, что Бог хотел бы передумать, является одним из примеров обмана, который показал Святой Августин, представляя Бога как существующего во времени: время - это свойство вселенной, созданной только Богом.
Теплопроводностью называется явление передачи энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.
Наибольшей теплопроводностью обладают металлы — она у них в сотни раз больше, чем у воды. Исключением являются ртуть и свинец, но и здесь теплопроводность в десятки раз больше, чем у воды.
Вероятно, он знал, что он имел в виду, когда он это сказал! С появлением квантовой механики мы начали понимать, что события нельзя предсказать с абсолютной точностью, и всегда есть определенная степень неопределенности. Если вам нравится, вы можете отнести этот случайный характер к вмешательству Бога, но это было бы очень странное вмешательство: нет никаких доказательств того, что он преднамерен. Действительно, если бы это было преднамеренно, по определению это было бы не случайно. Сегодня мы практически отменили третью возможность и определили цель науки: наша задача - сформулировать набор законов, которые позволяют нам прогнозировать события только до границы, установленной принципом неопределенности.
При опускании металлической спицы в стакан с горячей водой очень скоро конец спицы становился тоже горячим. Следовательно, внутренняя энергия, как и любой вид энергии, может быть передана от одних тел к другим. Внутренняя энергия может передаваться и от одной части тела к другой. Так, например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку.
Во многих случаях мы увеличили чувствительность наших измерений или проводили новые наблюдения только для того, чтобы обнаружить новые явления, которые не предсказаны существующей теорией, и принять их во внимание, нам пришлось разработать более совершенную теорию.
Мы могли бы ожидать найти несколько новых слоев структуры, более фундаментальных, чем кварки и электроны, которые мы теперь рассматриваем как «элементарные» частицы. Но гравитация позволяет установить границу на этой серии «ящиков в коробках». Если есть частица энергии выше так называемой Поэтому вполне возможно, что ряд все более точных теорий имеет определенный предел, когда мы приближаемся к более высоким энергиям, поэтому должна существовать определенная теория вселенной. Разумеется, энергия Планка очень далека от энергии 100 Ом, что является максимальным, что мы сейчас находимся в лаборатории.
2.2. Практическая часть.
Изучим это явление, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом.
Опыт №1
Взяли различные предметы: одну алюминевую ложку, другую деревянную, третью - пластмассовую, четвертую - из нержавеющего сплава, а пятую - серебряную. Прикрепили к каждой ложке каплями меда скрепки для бумаг. Вложили ложки в стакан с горячей водой, чтобы ручки со скрепками торчали из него в разные стороны. Ложки нагреются, и по мере нагревания мед будет плавиться и скрепки отпадут.
В обозримом будущем мы вряд ли достигнем энергии Планка! Однако самые ранние этапы Вселенной - это арена, где должны возникать такие энергии. На мой взгляд, исследование ранней Вселенной и требования математической прочности дают хороший шанс добраться до полной единой теории, пока мы живем, если мы не взорвались раньше.
Что это значит, если бы мы действительно нашли окончательную теорию Вселенной? Но если теория математически подтверждена и всегда дает прогнозы, которые согласуются с наблюдениями, мы можем почти быть уверены, что это правда. Это привело бы к концу длинной и славной главы в истории интеллектуальной битвы человека, чтобы понять вселенную. Но это также приведет к революции в обычном понимании человеком законов, регулирующих вселенную. Во времена Ньютона образованный человек мог иметь представление о всех человеческих знаниях, по крайней мере, в общих чертах.
Конечно, ложки должны быть одинаковые по форме и размеру. Где нагревание произойдет быстрее, тот металл лучше проводит тепло, более теплопроводен. Для этого опыта я взял стакан с кипятком и четыре вида ложек: алюминиевую, серебряную, пластмассовую и нержавеющую. Я опускал их по одной в стакан и засекал время: за сколько минут она нагреется. Вот, что у меня получилось:
Вывод: ложки, изготовленные из дерева и пластмасса, греются дольше, чем ложки из металла, значит, металлы обладают хорошей теплопроводностью.
Опыт №2
Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится. Другой конец палки, находящийся снаружи, будет холодным. Значит, дерево обладает плохой теплопроводностью.
Поднесем к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой же конец, останется холодным. Следовательно, и стекло имеет плохую теплопроводность
Если же мы будем нагревать в пламени конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках мы уже не сможем.
Значит, металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. На шта-ти-ве го-ри-зон-таль-но за-креп-лён стер-жень. На стержне через оди-на-ко-вые про-ме-жут-ки вер-ти-каль-но за-креп-ле-ны с по-мо-щью воска металлические гвоздики.
К краю стерж-ня под-но-сят свечу. По-сколь-ку край стерж-ня на-гре-ва-ет-ся, то по-сте-пен-но стер-жень про-гре-ва-ет-ся. Когда тепло до-хо-дит до места креп-ле-ния гвоздиков со стерж-нем, сте-а-рин пла-вит-ся, и гвоздик па-да-ет. Мы видим, что в дан-ном опыте нет пе-ре-но-са ве-ще-ства, со-от-вет-ствен-но, на-блю-да-ет-ся теп-ло-про-вод-ность.
Опыт №3
Различные металлы обладают различной теплопроводностью. В физическом кабинете есть прибор, с помощью которого мы можем убедиться в том, что различные металлы обладают разной теплопроводностью. Однако, в домашних условиях мы смогли в этом убедиться с помощью самодельного прибора.
Прибор для показа различной теплопроводности твердых веществ.
Мы изготовили прибор для показа различной теплопроводности твердых тел. Для этого использовали пустую банку из алюминиевой фольги, два резиновых кольца (самодельные), три отрезка проволоки из алюминия, меди и железа, плитку, горячую воду, 3 фигурки человечков с поднятыми вверх руками, вырезанные из бумаги.
Порядок изготовления прибора:
проволоки изогнуть в виде буквы «Г»;
укрепить их с внешней стороны банки при помощи резиновых колец;
подвесить к горизонтальным частям проволочных отрезков (посредством расплавленного парафина или пластилина) бумажных человечков.
Проверка действия прибора . Налить в банку горячей воды (при необходимости подогреть банку с водой на электрической плитке) и наблюдать, какая фигурка упадет первой, второй, третьей.
Результаты. Упадет первой фигурка, закрепленная на медной проволоке, вторая - на алюминиевой, третья - на стальной.
Вывод. Разные твердые вещества обладают различной теплопроводностью.
Теплопроводность у различных веществ различна.
Опыт №4
Рассмотрим теперь теплопроводность жидкостей. Возьмём пробирку с водой и станем нагревать её верхнюю часть. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки за это время она только нагреется. Значит, у жидкостей теплопроводность невелика.
Опыт №5
Исследуем теплопроводность газов. Сухую пробирку наденем на палец и нагреем в пламени спиртовки донышком вверх. Палец при этом долго не почувствует тепла. Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа ещё больше, чем у жидкостей и твёрдых тел. Следовательно, теплопроводность у газов ещё меньше.
Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, снег и другие пористые тела.
Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. А воздух - плохой теплопроводник.
Так под снегом сохраняется зеленая трава, озимые сохраняются от вымерзания.
Опыт №6
Распушил небольшой комок ваты и обернул им шарик термометра.Теперь подержал некоторое время термометр на определенном расстоянии от пламени и заметил, как поднялась температура. Затем тот же комок ваты сжал и туго обмотал им шарик термометра и снова поднес к лампе. Во втором случае ртуть поднимется гораздо быстрее. Значит, сжатая вата проводит тепло намного лучше!
Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство). Объясняется это тем, что теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.
3. Заключение.
У различных веществ различная теплопроводность.
Большой теплопроводностью обладают твердые тела (металлы), меньшей - жидкости, и плохой - газы.
Теплопроводность различных веществ мы можем использовать в быту, технике и природе.
Явление теплопроводности присуще всем веществам, независимо от того, в каком агрегатном состоянии они находятся.
Теперь без затруднения я смогу ответить и объяснить с физической точки зрения на вопросы:
1.Почему птицы в холодную погоду распушают свои перья?
(Между перьями находится воздух, а воздух плохой проводник тепла).
2. Почему шерстяная одежда лучше предохраняет от холода, чем синтетическая?
(Между шерстинками находится воздух, который плохо проводит тепло).
3. Почему зимой, когда погода холодная, кошки спят, свернувшись в клубок? (Свернувшись в клубок, они уменьшают площадь поверхности, отдающей тепло).
4. Зачем ручки паяльников, утюгов, сковородок, кастрюль делают из дерева или пластмассы? (Дерево и пластмасса обладают плохой теплопроводностью, поэтому при нагревании металлических предметов мы, держась за деревянную или пластмассовую ручку, не будем обжигать руки).
5. Зачем кусты теплолюбивых растений и кустов на зиму укрывают опилками?
(Опилки являются плохими проводниками тепла. Поэтому растения укрывают опилками, чтобы они не замёрзли).
6. Какие сапоги лучше защищают от мороза: тесные или просторные?
(Просторные, так как воздух плохо проводит тепло, он является ещё одной прослойкой в сапоге, которая сохраняет тепло).
4. Список используемой литературы.
Печатные издания:
1.А.В. Перышкин Физика 8 класс -М: Дрофа,2012г.
2.М.И.Блудов Беседы по физике часть1 -М: Просвещение 1984г.
Интернет - ресурсы:
1.http://class-fizika.narod.ru/8_3.htm
2.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C