Теплопроводность

Урок № 4. Тема: Виды теплообмена. Теплопроводность.

Цель урока:

Познакомить учащихся с видами теплообмена. Научить их объяснять тепловые явления на основании молекулярно-кинетической теории. Выяснить физическую суть процесса теплопроводности как одного из видов теплопередачи.

Демонстрации: Перемещение тепла по спицам из различных металлов.

Ход урока

Повторение.

• Каким способом можно изменить внутреннюю энергию тела?

• Расскажите о процессе нагревания металлической ложки, погруженной в горячую воду.

• Какой процесс называется теплопередачей?

• Приведите примеры увеличения (уменьшения) внутренней энергии тела при совершении над ним (или этим телом над другими телами) механической работы.

• В теплую комнату внесли с улицы бутылку, закрытую пробкой. Через некоторое время пробка выскочила из бутылки. Почему?

• Резиновый мяч упал с некоторой высоты. После удара о землю он подскочил вверх. Какие превращения энергии произошли при этом? Почему мяч подскочил не до того уровня, с которого он упал?

• Почему при обработке детали напильником деталь и напильник нагреваются?

Изучение нового материала

Учащиеся уже знают, что внутреннюю энергию можно изменить двумя способами: путем совершения работы и путем теплообмена. Изменение внутренней энергии посредством теплообмена может производиться по- разному. Различают три вида теплообмена:

Теплообмен посредством теплопроводности.

Опр. Теплопроводность - такой тип теплообмена, когда тепло перемещается от более нагретых участков тела к менее нагретым вследствие теплового движения молекул.

Очевидно, этот перенос энергии требует определенного времени.

Ставим опыт 1, который показывает, что по разным материалам тепло перемещается с разной скоростью (рис.).

Для опыта необходимо взять два стержня одинаковой геометрии из меди и железа. На равных расстояниях по длине стержней укре­пить кнопки на воске и свободные концы стержней начать нагревать от спиртовки.

Легко заметить, что первыми кнопки нач­нут падать с медного стержня. Т. е. тепло бы­стрее перемещается по медному стержню.

Вывод: теплопроводность у различных веществ различна

Можно провести и еще один опыт 2: на де­ревянный цилиндр накалывается ряд кнопок, и цилиндр обертывается одним слоем бумаги (рис). При кратковременном помещении цилиндра в пламя горелки происходит неравномерное обугливание бумаги.

Учитель задает вопрос:

- Почему бумага, прилегающая к кнопкам, обуглилась меньше?

Сразу можно акцентировать внимание учащихся на физическом содер­жании процесса. У пламени горелки молекулы, получив избыток энергии, начинают совершать колебания с большей амплитудой, передавая часть энергии при соударениях с соседними слоями.

Особенность теплопроводности в том, что само вещество не перемеща­ется.

Ясно, что чем меньше расстояние между молекулами, тем с большей скоростью идет перенос тепла.

Все кристаллы имеют очень хорошую теплопроводность. И наоборот, те вещества, в которых расстояния между молекулами большие - плохие про­водники тепла.

Это - различные породы древесины, строительный кирпич, в котором есть поры, заполненные воздухом, различные газы. Плохая теп­лопроводность у шерсти и меха, так как между ворсинками также много воздуха. Именно наличие меха позволяет отдельным животным переносить зимнюю стужу.

Использование веществ с малой теплопроводностью для нужд человека: обкладывание погреба соломой, опилками, землей; размещение между двойными стенками холодильных камер пористых тел (войлока, стекловаты); создание воздушного слоя между двумя оконными рамами и т.д.

Закрепление изученного материала

- Приведите примеры, какие вещества имеют наибольшую и наи­меньшую теплопроводность?

Домашнее задание: §4 учебника; вопросы и задания к параграфу; упр. 1; № 951 - 961.

Желающие ученики могут подготовить к следующему уроку доклады о применении теплопередачи в природе и технике. Примерными те­мами докладов могут быть:

- «Значение видов теплопередачи в авиа­ции и при полетах в космос»,

- «Виды теплопередачи в быту»,

- «Теп­лопередача в атмосфере»,

- «Учет и использование видов теплопере­дачи в сельском хозяйстве» и др.