Ποια ουσία έχει τη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα; Παρουσίαση: Θερμοκρασία και θερμική ισορροπία – Υπερμάρκετ Γνώσης

Στην προηγούμενη παράγραφο, ανακαλύψαμε ότι όταν μια μεταλλική βελόνα πλεξίματος κατέβαζε σε ένα ποτήρι με ζεστό νερό, πολύ σύντομα ζεστάθηκε και η άκρη της βελόνας πλεξίματος. Κατά συνέπεια, η εσωτερική ενέργεια, όπως κάθε τύπος ενέργειας, μπορεί να μεταφερθεί από το ένα σώμα στο άλλο. Η εσωτερική ενέργεια μπορεί να μεταφερθεί από το ένα μέρος του σώματος στο άλλο. Έτσι, για παράδειγμα, εάν το ένα άκρο ενός νυχιού θερμαίνεται σε φλόγα, τότε το άλλο άκρο του, που βρίσκεται στο χέρι, θα θερμανθεί σταδιακά και θα κάψει το χέρι.

Το φαινόμενο της μεταφοράς εσωτερικής ενέργειας από ένα μέρος του σώματος σε άλλο ή από το ένα σώμα στο άλλο κατά την άμεση επαφή τους ονομάζεται θερμική αγωγιμότητα.

Ας μελετήσουμε αυτό το φαινόμενο πραγματοποιώντας μια σειρά πειραμάτων με στερεά, υγρά και αέρια.

Ας φέρουμε την άκρη ενός ξύλινου ραβδιού στη φωτιά. Θα ανάψει. Το άλλο άκρο του ραβδιού, που βρίσκεται έξω, θα είναι κρύο. Αυτό σημαίνει ότι το δέντρο έχει κακή θερμική αγωγιμότητα.

Ας φέρουμε την άκρη μιας λεπτής γυάλινης ράβδου στη φλόγα της λάμπας οινοπνεύματος. Μετά από λίγο θα ζεσταθεί, αλλά η άλλη άκρη θα παραμείνει κρύα. Κατά συνέπεια, το γυαλί έχει επίσης κακή θερμική αγωγιμότητα.

Αν ζεστάνουμε το άκρο μιας μεταλλικής ράβδου σε φλόγα, τότε πολύ σύντομα ολόκληρη η ράβδος θα ζεσταθεί πολύ. Δεν θα μπορούμε πλέον να το κρατάμε στα χέρια μας.

Αυτό σημαίνει ότι τα μέταλλα μεταφέρουν καλά τη θερμότητα, δηλαδή έχουν μεγαλύτερη θερμική αγωγιμότητα. Το ασήμι και ο χαλκός έχουν την υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα.

Ας εξετάσουμε τη μεταφορά θερμότητας από ένα μέρος ενός στερεού σώματος σε ένα άλλο στο επόμενο πείραμα.

Στερεώνουμε τη μια άκρη ενός χοντρού χάλκινου σύρματος σε τρίποδο. Συνδέουμε πολλά καρφιά στο σύρμα με κερί. Όταν το ελεύθερο άκρο του σύρματος θερμαίνεται στη φλόγα μιας λάμπας αλκοόλης, το κερί θα λιώσει. Τα γαρίφαλα θα αρχίσουν σταδιακά να πέφτουν (Εικ. 5). Πρώτα, αυτά που βρίσκονται πιο κοντά στη φλόγα θα πέσουν και μετά όλα τα υπόλοιπα με τη σειρά τους.

Ρύζι. 5. Μεταφορά θερμότητας από το ένα μέρος ενός στερεού στο άλλο

Ας μάθουμε πώς μεταφέρεται η ενέργεια μέσω ενός σύρματος. Η ταχύτητα της ταλαντωτικής κίνησης των μεταλλικών σωματιδίων αυξάνεται σε εκείνο το τμήμα του σύρματος που είναι πιο κοντά στη φλόγα. Δεδομένου ότι τα σωματίδια αλληλεπιδρούν συνεχώς μεταξύ τους, η ταχύτητα κίνησης των γειτονικών σωματιδίων αυξάνεται. Η θερμοκρασία του επόμενου τμήματος του σύρματος αρχίζει να αυξάνεται κ.λπ.

Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι με τη θερμική αγωγιμότητα δεν υπάρχει μεταφορά ουσίας από το ένα άκρο του σώματος στο άλλο.

Ας εξετάσουμε τώρα τη θερμική αγωγιμότητα των υγρών. Ας πάρουμε ένα δοκιμαστικό σωλήνα με νερό και αρχίζουμε να ζεσταίνουμε το πάνω μέρος του. Το νερό στην επιφάνεια σύντομα θα βράσει και στο κάτω μέρος του δοκιμαστικού σωλήνα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου θα ζεσταθεί μόνο (Εικ. 6). Αυτό σημαίνει ότι τα υγρά έχουν χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, με εξαίρεση τον υδράργυρο και τα λιωμένα μέταλλα.

Ρύζι. 6. Θερμική αγωγιμότητα υγρού

Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι στα υγρά τα μόρια βρίσκονται σε μεγαλύτερες αποστάσεις μεταξύ τους παρά στα στερεά.

Ας μελετήσουμε τη θερμική αγωγιμότητα των αερίων. Τοποθετήστε τον στεγνό δοκιμαστικό σωλήνα στο δάχτυλό σας και θερμαίνετε τον ανάποδα στη φλόγα μιας λάμπας αλκοόλης (Εικ. 7). Το δάχτυλο δεν θα αισθάνεται τη θερμότητα για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Ρύζι. 7. Θερμική αγωγιμότητα αερίου

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η απόσταση μεταξύ των μορίων του αερίου είναι ακόμη μεγαλύτερη από αυτή των υγρών και των στερεών. Κατά συνέπεια, η θερμική αγωγιμότητα των αερίων είναι ακόμη χαμηλότερη.

Ετσι, Η θερμική αγωγιμότητα διαφορετικών ουσιών είναι διαφορετική.

Το πείραμα που απεικονίζεται στο Σχήμα 8 δείχνει ότι η θερμική αγωγιμότητα διαφορετικών μετάλλων δεν είναι η ίδια.

Ρύζι. 8. Θερμική αγωγιμότητα διαφορετικών μετάλλων

Το μαλλί, τα μαλλιά, τα φτερά πουλιών, το χαρτί, ο φελλός και άλλα πορώδη σώματα έχουν κακή θερμική αγωγιμότητα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο αέρας περιέχεται μεταξύ των ινών αυτών των ουσιών. Το κενό (χώρος που ελευθερώνεται από τον αέρα) έχει τη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η θερμική αγωγιμότητα είναι η μεταφορά ενέργειας από ένα μέρος του σώματος σε άλλο, η οποία συμβαίνει κατά την αλληλεπίδραση μορίων ή άλλων σωματιδίων. Σε ένα χώρο όπου δεν υπάρχουν σωματίδια, δεν μπορεί να συμβεί θερμική αγωγιμότητα.

Εάν υπάρχει ανάγκη προστασίας του σώματος από ψύξη ή θέρμανση, τότε χρησιμοποιούνται ουσίες με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα. Έτσι, για κατσαρόλες και τηγάνια, οι λαβές είναι κατασκευασμένες από πλαστικό. Τα σπίτια είναι χτισμένα από κορμούς ή τούβλα, τα οποία έχουν κακή θερμική αγωγιμότητα, πράγμα που σημαίνει ότι προστατεύουν τις εγκαταστάσεις από την ψύξη.

Ερωτήσεις

Πώς γίνεται η μεταφορά ενέργειας μέσω ενός μεταλλικού σύρματος;
Εξηγήστε το πείραμα (βλ. Εικ. 8) που δείχνει ότι η θερμική αγωγιμότητα του χαλκού είναι μεγαλύτερη από τη θερμική αγωγιμότητα του χάλυβα.
Ποιες ουσίες έχουν την υψηλότερη και τη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα; Πού χρησιμοποιούνται;
Γιατί η γούνα, το πούπουλο, τα φτερά στο σώμα των ζώων και των πτηνών, καθώς και τα ανθρώπινα ρούχα, προστατεύουν από το κρύο;

Άσκηση 3

Γιατί το βαθύ, χαλαρό χιόνι προστατεύει τις χειμερινές καλλιέργειες από το πάγωμα;
Υπολογίζεται ότι η θερμική αγωγιμότητα των σανίδων πεύκου είναι 3,7 φορές μεγαλύτερη από αυτή του πριονιδιού πεύκου. Πώς μπορούμε να εξηγήσουμε αυτή τη διαφορά;
Γιατί το νερό δεν παγώνει κάτω από ένα παχύ στρώμα πάγου;
Γιατί είναι λανθασμένη η έκφραση «ένα γούνινο παλτό ζεσταίνεται»;

Ασκηση

Πάρτε ένα φλιτζάνι ζεστό νερό και βάλτε ταυτόχρονα μια μεταλλική κουτάλα και μια ξύλινη κουτάλα μέσα στο νερό. Ποιο κουτάλι θα ζεσταθεί πιο γρήγορα; Πώς ανταλλάσσεται θερμότητα μεταξύ νερού και κουταλιών; Πώς αλλάζει η εσωτερική ενέργεια του νερού και των κουταλιών;

, Βαθμός 10
Θέμα: " Θερμοκρασία και θερμική ισορροπία »

Θερμικά φαινόμενα

Ποιους τύπους μεταφοράς θερμότητας γνωρίζετε;

Μεταγωγή;

Θερμική αγωγιμότητα;

Ακτινοβολία.

Τι είναι η θερμική αγωγιμότητα;

Απάντηση: μεταφορά θερμότητας κατά την αλληλεπίδραση σωματιδίων.

Ποιες ουσίες έχουν την υψηλότερη και τη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα;

Απάντηση: το μεγαλύτερο είναι για τα μέταλλα, το μικρότερο για τα αέρια.

Τι είναι το φαινόμενο της συναγωγής;

Απάντηση: μεταφορά θερμότητας με ροές υγρών ή αερίων.

Τι εξηγεί τη συναγωγή;

Απάντηση: η κίνηση των ροών θερμού αερίου και υγρού εξηγείται από την Αρχιμήδεια δύναμη.

Τι τύπους μεταφοράς γνωρίζετε;

Απάντηση: φυσική και αναγκαστική.

Η ενέργεια που κερδίζει ή χάνει ένα σώμα κατά τη μεταφορά θερμότητας ονομάζεται...

ποσότητα θερμότητας.

1. Ποια είναι η απομακρυσμένη θερμοχωρητικότητα μιας ουσίας;

– μια τιμή που δείχνει πόση θερμότητα απαιτείται για να αλλάξει η θερμοκρασία μιας ουσίας βάρους 1 kg κατά 1 0C.

2. Διαφορετικές ουσίες έχουν ειδική θερμοχωρητικότητα...

3. Ουσίες σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης (πάγος, νερό, ατμός) έχουν ειδική θερμοχωρητικότητα...

Εργο.Υπολογίστε την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση ενός χάλκινου τεμαχίου βάρους 2 kg για να αλλάξει η θερμοκρασία του κατά 100 0C.

Μπορείτε να κάνετε λήψη της παρουσίασης κάνοντας κλικ στο κείμενο Λήψη παρουσίασης και εγκατάσταση του Microsoft PowerPoint.

Στάλθηκε από τον δάσκαλο Miroshnichenko.

Η εσωτερική ενέργεια, όπως κάθε άλλο είδος ενέργειας, μπορεί να μεταφερθεί από το ένα σώμα στο άλλο. Εμείς ήδη εξέτασε ένα παράδειγμα τέτοιας μεταφοράς- μεταφορά ενέργειας από ζεστό νερό σε κρύο κουτάλι. Αυτός ο τύπος μεταφοράς θερμότητας ονομάζεται θερμική αγωγιμότητα.

Η θερμική αγωγιμότητα μπορεί να παρατηρηθεί στο ακόλουθο πείραμα. Στερεώστε το ένα άκρο ενός χοντρού χάλκινου σύρματος σε ένα τρίποδο και στερεώστε πολλά καρφιά στο σύρμα με κερί (Εικ. 183). Στο θέρμανση του ελεύθερου άκρου του σύρματος στη φλόγα μιας λάμπας αλκοόλης με κερίλιώνει και τα καρφιά απομακρύνονται σταδιακά από το σύρμα. Πρώτα, αυτά που βρίσκονται πιο κοντά στη φλόγα θα πέσουν και μετά όλα τα υπόλοιπα με τη σειρά τους.

Πώς γίνεται η μεταφορά ενέργειας μέσω ενός καλωδίου;

Πρώτον, η καυτή φλόγα προκαλεί αύξηση της ταλαντωτικής κίνησης των μεταλλικών σωματιδίων στο ένα άκρο του σύρματος και η θερμοκρασία του αυξάνεται. Τότε αυτή η αύξηση της κίνησης μεταδίδεται σε γειτονικά σωματίδια, και αυξάνεται και η ταχύτητα των ταλαντώσεων τους, δηλ. η θερμοκρασία του επόμενου τμήματος του σύρματος αυξάνεται. Τότε αυξάνεται η ταχύτητα δόνησης των επόμενων σωματιδίων κλπ. Είναι πολύ σημαντικό να σημειωθεί ότι με τη θερμική αγωγιμότητα η ίδια η ουσία δεν μετακινείται από το ένα άκρο του σώματος στο άλλο.

Διαφορετικές ουσίες έχουν διαφορετική θερμική αγωγιμότητα. Αυτό μπορεί να επαληθευτεί με πείραμα στο οποίο η ενέργεια μεταδίδεται μέσω ράβδων διαφορετικών μετάλλων (Εικ. 184). Και από την εμπειρία της ζωής γνωρίζουμε ότι ορισμένες ουσίες έχουν μεγαλύτερη θερμική αγωγιμότητα από άλλες.Ένα σιδερένιο καρφί, για παράδειγμα, δεν μπορεί να θερμανθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα ενώ κρατιέται στο χέρι, αλλά ένα αναμμένο σπίρτο μπορεί να κρατηθεί μέχρι η φλόγα να αγγίξει το χέρι.

Τα μέταλλα, ιδιαίτερα ο άργυρος και ο χαλκός, έχουν μεγαλύτερη θερμική αγωγιμότητα.

Τα υγρά, με εξαίρεση τα λιωμένα μέταλλα όπως ο υδράργυρος, έχουν χαμηλή θερμική αγωγιμότητα. Τα αέρια έχουν ακόμη μικρότερη θερμική αγωγιμότητα. Παρά όλα αυτά τα μόριά τους είναι μακριά το ένα από το άλλοκαι η μεταφορά της κίνησης από το ένα μόριο στο άλλο είναι δύσκολη.

Το μαλλί, το πούπουλο, η γούνα και άλλα πορώδη σώματα περιέχουν αέρα μεταξύ των ινών τους και επομένως έχουν κακή θερμική αγωγιμότητα. Γι' αυτό το μαλλί Η γούνα και το πούπουλο προστατεύουν τα ζώα από την ψύξη. Το λιπώδες στρώμα που βρίσκεται στα υδρόβια πτηνά, τις φάλαινες, τους θαλάσσιους ίππους και τις φώκιες προστατεύει επίσης τα ζώα από την ψύξη.

Το κενό, ένα εξαιρετικά σπάνιο αέριο, έχει τη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η θερμική αγωγιμότητα, δηλαδή η μεταφορά ενέργειας από το ένα μέρος του σώματος στο άλλο,πραγματοποιείται από μόρια ή άλλα σωματίδια, - επομένως, όπου δεν υπάρχουν σωματίδια, δεν μπορεί να υπάρξει θερμική αγωγιμότητα.

Ουσίες με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα χρησιμοποιούνται όπου είναι απαραίτητο για εξοικονόμηση ενέργειας. Για παράδειγμα, οι τοίχοι από τούβλα βοηθούν στη διατήρηση της εσωτερικής ενέργειας σε ένα δωμάτιο. Μπορώ προστατεύουν τα σώματα και από τη θέρμανση, για παράδειγμα, διατηρούν τον πάγο στο κελάρι,επένδυση του κελαριού με άχυρο, πριονίδι και χώμα, τα οποία έχουν κακή θερμική αγωγιμότητα.

Ερωτήσεις. 1.Σε ποιο πείραμα μπορεί κανείς να παρατηρήσει τη μεταφορά εσωτερικής ενέργειας από ένα στερεό σώμα; 2. Πώς γίνεται η μεταφορά ενέργειας μέσω ενός μεταλλικού σύρματος; 3. Ποιες ουσίες έχουν την υψηλότερη και τη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα; Πού χρησιμοποιούνται;

Γυμνάσια. 1.Γιατί το βαθύ, χαλαρό χιόνι προστατεύει τις χειμερινές καλλιέργειες από το πάγωμα; 2. Εξηγήστε γιατί το άχυρο, ο σανός και τα ξερά φύλλα έχουν κακή θερμική αγωγιμότητα. 3. Υπολογίζεται ότι η θερμική αγωγιμότητα των σανίδων πεύκου είναι 3,7 φορές μεγαλύτερη από αυτή του πριονιδιού πεύκου και η θερμική αγωγιμότητα του πάγου είναι 21,6 φορές μεγαλύτερη από αυτή του φρεσκοπεπτωμένου χιονιού (το χιόνι αποτελείται από μικρούς κρυστάλλους πάγου). Πώς μπορούμε να εξηγήσουμε αυτή τη διαφορά; 4. Γιατί είναι λανθασμένη η έκφραση «ένα γούνινο παλτό ζεσταίνεται»; 5. Τα ψαλίδια και τα μολύβια που βρίσκονται στο τραπέζι έχουν την ίδια θερμοκρασία. Γιατί το ψαλίδι αισθάνεται πιο κρύο στην αφή; 6. Εξηγήστε πώς η γούνα, το πούπουλο, τα φτερά στο σώμα των ζώων, καθώς και τα ανθρώπινα ρούχα, προστατεύουν από το κρύο.