Как сделать дом теплее с точки зрения физики

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 05.10.2024

Дело не аккумулятивности кирпича. а в его теплопроводности, Деревянный дом меньше тепла оттдает на улицу)
Теплотехнические характеристики у кирпича и бревна будут разными. у дерева теплоустойчивость больше, следовательно и тепло-потери меньше. теплоустойчивость ограждений помещений должна быть такой, что бы вместе с системой отопления поддерживать в помешении температуру с точностью +\- 1градус по цельсию при Центральном отоплении и +\-3 градуса при печном. Это из программы Техникума .

А так, конечно.. . Кто как строит)

С точки зрения физики у кирпича теплопроводность лучше. короче он нагреваясь будет сохранять тепло лучше дерева)
Физики тут мало тут логика нужна) Ну и конечно смотря как строить и кто будет строить) ) А то таджыки замок точно построить не смогут)
Да кстати вы разницу то в цене учитывайте)

Ну давай судить.. .
На моё мнение. Если судить по теплопроводности - деревянный теплее, но сгореть может. А по практичности - лучше кирпичный, теплопроводность больше чем у дерева, но меньше чем у бетона.

Деревянный, обложенный кирпичом.

Лучше всего деревянный сруб. Продаются всякие пропитки для дерева, чтобы не гнило, к примеру - пинотекс, обрабатывают бревна, и - строй на здоровье!

При равной толщине стен - деревянный.
А по факту - как утеплять будете. От этого зависит больше, чем от материала.

Каркасник. он же и дешевле. у материалов есть теплопроводимость. умножаешь ее на толщину стены и узнаешь. по этим показателям каркасный самый энергоэфективный и по цене и по толщине стены.

Для ответа на эти вопросы нужны некоторые экспериментальные исследования, а значит необходимо провести опыты, позволяющие утеплить жилое помещение своими руками.

Вложение	Размер
issledovatelskaya_rabota_lips_e.k._27.11.16_1.doc	475 КБ

Предварительный просмотр:

XVIII Научная и инженерная выставка молодых исследователей

Сохраним тепло своими руками

Россия, г. Снежинск

Автор: Липс Екатерина

МБОУ СОШ №135 имени академика Б.В. Литвинова

Научный руководитель: Бижова Татьяна Васильевна

МБОУ СОШ №135 имени академика Б.В. Литвинова

Работа состоит из следующих частей:

введение;
теоретические основы физических явлений;
практикум;
результаты и выводы.

Мероприятия по утеплению комнаты:

Исключение предметов экранирующих радиатор центрального отопления от комнаты;
размещение между радиатором и стеной отражающего экрана из фольги;
укладка ковра на пол в центре комнаты;
экранирование шторами окон для предотвращения потери тепла.

Цель данного проекта - показать, что эксперименты и наблюдения позволяют проверить истинность теоретических выводов, научиться проводить исследования различных явлений, понять природу происхождения этих явлений и научиться применять основы физики в повседневной жизни каждого человека. Для достижения цели рассматриваются некоторые физические процессы, изучение и объяснение которых осуществляется через постановку проблемы, выдвижение гипотезы, ее доказательство или опровержение.

В работе сформулирована гипотеза: многие явления, изучаемые в школьном курсе физики, имеют практическое применение в различных областях повседневной жизни (в частности, при утеплении жилья). Для доказательства гипотезы проводятся эксперименты (опыты) по таким разделам физики, как тепловые явления, теплообмен, способы переноса тепла с использованием бытовых предметов и всего того, чем пользуется человек в обыденной жизни.

Основные задачи исследования:

Расширение теоретической и практической частей учебной программы;
развитие творческой самостоятельности;
усиление связи обучения с жизнью;
развитие склонностей к изучению физики.

Актуальность исследования состоит в том, что, изучив данный вопрос можно найти ему практическое применение, объяснить те или иные явления, происходящие в природе, доме и т.д.

В заключительной части работы подведены некоторые итоги. Отмечено, что практически все физические процессы, описанные в работе, нашли применение и имеют место в жизни человека. Данная работа может быть использована на уроках физики, как вспомогательное пособие при изучении процесса теплообмена. Привлечение имеющегося бытового опыта способствует повышению мотивации к изучению физики, как общеобразовательного предмета.

1. Законы физики в помощь моим исследованиям………..

2. Способы утепления комнаты без капитального ремонта

и обоснование этих способов с помощью физических

3. Наблюдение за изменением температуры воздуха в

4. Анализ результатов измерений………………..

6. Список использованной литературы……………………..

Я - теплолюбивый человек и мне комфортно, когда в квартире тепло. В нашей квартире очень уютно, но бывают такие периоды в зимнее время, когда я чувствую себя не комфортно из-за того, что в моей комнате просто холодно, особенно ночью. Хорошо бы добавить температуру отопления, но батареи в комнате и так включены на полную мощность. Родители считают, что температура в комнате нормальная (20 0 С), но мне этого мало. Можно, конечно, включить обогреватель (масляный радиатор), но на ночь для безопасности я его отключаю, и, к тому же будет затрачено много электроэнергии, а, значит, родителям придется доплачивать некоторую сумму денег. Я заметила, что в моей комнате становится холодно когда: температура воздуха на улице ниже – 22…25 о С, дует сильный холодный ветер с улицы, слабо греет батарея центрального отопления. И я стала задумываться, как утеплить комнату и не использовать обогреватель, расходующий большое количество электроэнергии?

Чтобы разобраться с этим вопросом, я воспользовалась Интернетом. Для этого, посещала множество сайтов и изучала рекомендации по утеплению жилых помещений. Из всех рекомендаций я выбрала для себя четыре простых и доступных для меня способа утепления комнаты и решила проверить эти способы на практике.

1. Законы физики в помощь моим исследованиям.

Микроклимат в квартире в холодный период года в значительной степени зависит от температуры воздуха в квартире. В этот период обогрев жилого помещения в основном осуществляется батареей центрального отопления. Передача тепла от батареи центрального отопления (теплопередача) сопровождается следующими физическими процессами:

- передача тепла от горячей воды к внутренним поверхностям радиатора, а затем передача тепла за счет теплопроводности от внутренних поверхностей к наружным поверхностям радиатора;

- конвективно-лучистый перенос тепла (совместный перенос тепла излучением и конвекцией) от батареи в комнату – нагрев воздуха и предметов в комнате.

Теплопередача – это процесс передачи теплоты от более нагретых тел менее нагретым телам. Ни какой холод, ни куда передаваться не может – передается только тепло.

Существуют три основных способа передачи тепла от одного тела к другому:

1.Теплопроводность – это процесс передачи теплоты от более нагретых участков тел менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Рисунок 1. Конвекция воздуха в комнате.

3. Тепловое излучение (лучистый теплообмен) – это передача теплоты от одного тела другому с помощью электромагнитных волн (электромагнитного излучения), которые излучает любое нагретое тело. Лучи Солнца проходят через космическое пространство и нагревают Землю. Человек осуществляет передачу тепла излучением постоянно и во всех направлениях, в это время все, что окружает человека, так же испускает тепловое излучение в сторону человека. Когда тело человека имеет такую же температуру, как и у всех окружающих его тел, то все тела и человек в такой системе находятся в тепловом равновесии и человеческому организму комфортно. Если же окружающие человека тела не излучают достаточно тепла, то человек замерзает. Таким образом, если предметы в квартире (стены, пол, потолок, мебель и т.д.) не нагреты до определенной температуры и не излучают необходимое тепло, то человек в комнате начинает замерзать и ему в этой комнате не комфортно.

2. Способы утепления комнаты без капитального ремонта и обоснование этих способов с помощью физических процессов.

2.1. Способы утепления комнаты без капитального ремонта.

На рисунке 2 представлена схема квартиры, в которой я проживаю. Наиболее холодной по ощущениям стеной в детской комнате является стена, совмещенная с подъездным помещением.

В детской комнате имеется алюминиевый радиатор центрального отопления, состоящий из 10 секций. До утепления в комнате отсутствовал на полу ковер, окна были закрыты тонкими капроновыми шторами. Пять секций радиатора были закрыты комодом, стоящим у оконной стены.

Рисунок 2. Схема квартиры.

После изучения способов утепления жилых помещений я выбрала четыре простых и доступных для меня способа утепления комнаты:

1. Исключение предметов закрывающих (экранирующих) радиатор центрального отопления от комнаты;

2. Размещение между радиатором и стеной отражающего экрана из фольги;

3. Укладка ковра на пол в комнате;

4. Экранирование шторами окон в ночное время.

Следуя этим способам, в детской комнате на пол был постелен ковер, а на окна дополнительно были повешены ночные шторы из плотного текстильного материала. От радиатора центрального отопления бал отодвинут комод. Изучение физических процессов переноса тепла помогло мне понять за счет чего возможно повышение температуры воздуха в моей комнате после реализации, выбранных мною способов утепления.

2.2. Обоснование способов утепления комнаты с помощью физических процессов.

2.2.1. Исключение предметов закрывающих (экранирующих) радиатор центрального отопления от комнаты.

Предметами, закрывающими батарею центрального отопления в моей комнате, были ночные шторы и комод. Шторы, изготовленные из плотного текстильного материала, обладают сложной пористой структурой. Текстильный материал состоит из переплетенных определенным образом нитей. Каждая нить состоит из тончайших волокон. Поры и зазоры между волокнами заполнены воздухом. Поры располагаются как между волокнами, так и внутри них. Учитывая, что текстильные материалы обладают высокой пористостью, их теплопроводность определяется в значительной мере теплопроводностью воздуха, находящегося в волокнах.

Комод в моей комнате имеет высоту 0,9 м от пола и он закрывал от комнаты почти половину радиатора батареи. Комод изготовлен из древесно-стружечной плиты. В той части комода, которая перекрывала батарею, хранятся книги и журналы. Шторы и комод в моей комнате имеют низкую теплопроводность и являются теплоизоляторами, они препятствуют нагреванию воздуха в моей комнате от батареи.

Теплопроводность – это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых тел к менее нагретому телу. Перенос внутренней энергии осуществляется хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т.п.). Теплопроводность- это способность тела проводить тепло. Теплопроводность материала характеризуется (определяется) коэффициентом теплопроводности. Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м·К) показывает, какое количество теплоты проходит в единицу времени через 1 м2 материала толщиной 1 м при разности температур в 1 К. Коэффициент теплопроводности является физическим параметром вещества и характеризует способность вещества проводить тепло. Коэффициент теплопроводности имеет различные значения для различных веществ и зависит от структуры этого вещества и плотности, влажности, температуры и других физических характеристик. Чем больше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше материал передает тепло и тем хуже у этого материала теплозащитные свойства. Например, коэффициент теплопроводности алюминия – 230 Вт/(м·К), а чугун имеет значение коэффициента теплопроводности – 56 Вт/(м·К), поэтому батарея отопления, изготовленная из алюминия, лучше нагревается от горячей воды, чем батарея из чугуна. Пластмасса или резина имеют коэффициент теплопроводности – 0,15…0,18 Вт/(м·К). Батарея, изготовленная из пластика или резины, не способна нагреется от горячей воды и передать тепло в квартиру. Воздух имеет коэффициент теплопроводности воздуха – 0,02. Воздух плохой теплопроводник и хороший теплоизолятор. Коэффициент теплопроводности:

- текстильного материала – 0,03…0,09 Вт/(м·К) (меньшее значение для более плотного текстильного материала, большее значение для менее плотного текстильного материала);

- древесно-стружечной плиты, из которой изготовлен комод, – 0,15… 0,2 Вт/(м·К).

Таким образом, ночные шторы и комод, обладая низкой теплопроводностью (низким коэффициентом теплопроводности), являлись не проводниками тепла, а теплоизоляторами. Следовательно, освободив батарею отопления от экрана из штор и комода можно рассчитывать на большую передачу тепла от батареи и увеличение температуры воздуха в комнате.

2.2.2. Размещение между радиатором и стеной отражающего экрана из фольги с целью отражения теплового излучения от стены в комнату и тем самым исключения потери тепла на нагрев наружной стены.

Разогретая батарея центрального отопления с помощью теплового излучения (электромагнитных волн, электромагнитного излучения) передает тепло предметам, расположенным в комнате (мебели), а так же полу, стенам и потолку комнаты. Тепловое излучение не нагревает воздух. Предметы, расположенные ближе к батарее отопления, нагреваются интенсивнее и их температура выше, чем температура предметов удаленных от батареи. Батарея отопления в моей комнате расположена на расстоянии 3,5 см от стены. Одна сторона этой стены находится в моей комнате, другая сторона выходит на улицу. Стена за батареей отопления (при включенном отоплении) всегда теплая. Измерения температуры участка стены, находящегося за батареей показало, что температура стены в этом месте достигает 40…48 о С. Схема измерения температуры участка стены, расположенного за батареей, приведена на рисунке 3. Исходя из этого, можно сделать вывод, что радиатор отопления расходует тепло на прогрев тепловым излучением наружной стены дома и дальше на прогрев воздуха от стены на улице, вместо того, чтобы нагревать предметы внутри комнаты.

Для исключения нагрева участка стены за батареей, отражения в комнату теплового излучение направленного на стену и уменьшения потери тепла, необходимо между батареей и стеной расположить отражающий экран (рисунок 3). Отражающий экран состоит из слоя алюминиевой фольги и слоя пенопласта. Фольга с гладкой и зеркальной поверхностью имеет способность отражать тепловые излучения. Слой пенопласт толщиной 0,5 см будет служить теплоизолятором.

Рисунок 3. Размещение отражающего экрана.

2.2.3. Укладка ковра на пол в комнате для исключения расхода тепла на нагрев бетонного пола.

В моей комнате на полу постелено напольное покрытие – линолеум. Коэффициент теплопроводности линолеума – 0,17…0,19 Вт/(м·К). Шерстяной ковер также как и шторы имеет сложную пористую структуру из переплетенных нитей, состоящих из тончайших волокон. Поры и зазоры между волокнами заполнены воздухом. Толщина ковра в 10 раз превышает толщину материала штор. Коэффициент теплопроводности шерстяного ковра сравним с коэффициентом теплопроводности шерстяного войлока, и составляет – 0,045 Вт/(м·К). Шерстяной ковер очень хороший теплоизолятор и совместно с линолеумом очень эффективно предотвращает потери тепла на нагрев бетонного пола.

2.2.4. Экранирование шторами окон в ночное время для предотвращения потери тепла на нагрев окна и оконной стены.

Как уже было сказано, текстильные шторы являются теплоизолятором, препятствующим передачи тепла от более нагретых тел менее нагретым. Плотно закрыв шторы в ночное время, мы можем сократить потерю тепла на нагрев окна и оконной наружной стены. Воздух в комнате будет теплее, чем воздух между шторой и окном или стеной. Плотно закрыв шторы, следует помнить, что при этом батарея отопления должна быть открыта. Чем плотнее будут ночные шторы, тем эффективнее они будут препятствовать передаче тепла к окну и наружной стене.

3. Наблюдение за изменением температуры воздуха в комнате до и после утепления комнаты.

Чтобы оценить эффективность четырех способов утепления детской комнаты, в процессе выполнения исследовательской работы проводились измерения:

- температуры воздуха в комнате до и после утепления комнаты;

- температуры на поверхности батареи отопления;

- температуры воздуха на улице.

Измерение температуры воздуха в комнате и на поверхности батареи производилось электронным термометром. При измерении термометры воздуха в комнате измерительный элемент электронного термометра располагались на высоте 0,6 м от пола. Измерение температуры на улице производилось спиртовым термометром.

На рисунке 4 представлена схема детской комнаты, в которой проводилось утепление. На схеме показаны места измерения температуры воздуха в комнате: Т К 1, Т К 2, Т К 3 и Т К 4.

В ходе исследования 14.11.16 после 19.00 было проведено утепление комнаты описанными выше способами. Для оценки влияния утепления на температуру воздуха в комнате 20.11.16 после 19.00 комната была приведена в состояние до утепления.

Рисунок 4. Схема детской комнаты, в которой проводилось утепление.

Результаты измерения температур на поверхности батареи отопления Т Б , температур воздуха на улице и в комнате Т К 1, Т К 2, Т К 3 и Т К 4 за период времени с 09.11.16 по 21.11.16 сведены в таблицу 1. В таблице Т К-СР – это среднее значение температуры в комнате четырех температур Т К 1, Т К 2, Т К 3 и Т К 4.

Существует ряд очень простых вопросов, ответы на которые кажутся нам столь очевидными, что выдаются автоматически, без подключения мыслительного аппарата.

К примеру, всем, от мала до велика, известно, что такое холод. С точки зрения физики ответ будет далеко не простым, поскольку затронет основополагающие понятия этой науки.

Существует ли холод?

Многим из нас вопрос, существует ли вообще холод, покажется нелепым и бессмысленным. Конечно, холод существует, ведь вы не раз его ощущали и даже испытывали из-за него дискомфорт. Но если посмотреть внимательнее, мы увидим, что понятие холода – это всего лишь производное от понятия тепла: когда тепла много, мы ощущаем жар, когда его недостаточно – чувствуем холод.

Таким образом, с точки зрения физики, холода объективно не существует, это всего лишь недостаточное количество тепла. Согласно одной из легенд, популярных в мире учёных, впервые на эту проблему обратил внимание Альберт Эйнштейн, причём ещё в то время, когда был студентом.

Что говорят учебники физики?

Если открыть учебник физики, то именно это в нём и написано: холод – это состояние сравнительно низкой температуры, выражаемое в субъективном ощущении либо сравнении с более тёплым состоянием окружающей среды, предмета, субстанции. Т.е., говоря простыми словами, это недостаток тепла. На самом деле, какое-то количество тепла присутствует практически всегда, но если оно нам кажется недостаточным, то мы называем это состояние холодом.

В физике существует понятие абсолютного нуля, при котором вещества лишены тепловой энергии. Абсолютный нуль соответствует –273,15 градусам Цельсия, и в природе он возможен лишь в космическом вакууме и при полном отсутствии света или других излучений. В этом состоянии хаотическое движение элементарных частиц, свойственное всем без исключения веществам, полностью прекращается. Стоит веществу, находящемуся в состоянии полного покоя, получить хотя бы один квант тепловой энергии, движение частиц возобновляется.

Чем выше температура нагрева вещества, тем активнее и энергичнее движутся составляющие его частицы. Как известно, именно с этим связан процесс испарения: наиболее активные и подвижные молекулы отрываются от основной массы и в дальнейшем перемещаются уже среди молекул воздуха или иного газа.

Если же лишить частицы тепловой энергии, они становятся значительно менее подвижными. Внешне это выражается в выпадении капель конденсата или намерзании кристалликов инея на твёрдых поверхностях.

Охлаждение – процесс отъёма тепла

Чтобы сделать какой-либо предмет холодным, надо всего лишь отнять у него тепло, передав его излишек другому предмету или среде. Так, зимой достаточно поставить слишком горячий чай на открытый балкон, чтобы через несколько минут он остыл, отдав своё тепло окружающей среде. Летом мы, наоборот, охлаждаем свой напиток, бросая в стакан кусочки льда, которые постепенно тают, забирая лишнее тепло у сока или лимонада.

По принципу отъёма излишков тепла работают все современные холодильные установки. Изъятие тепловой энергии происходит за счёт испарения хладагента – специального вещества, которое активно испаряется при низкой температуре. Атомы хладагента отбирают тепловую энергию у воздуха, находящегося в камере холодильника, а тот, в свою очередь, охлаждает стенки камеры и лежащие на полках продукты.

Итак, что же такое холод?

Познакомить учащихся с видами теплопередачи.
Формировать умение объяснять теплопроводность тел с точки зрения строения вещества; уметь анализировать видеоинформацию; объяснять наблюдаемые явления.

Тип урока: комбинированный урок.

Демонстрации:

1. Перемещение тепла по металлическому стержню.
2. Видео демонстрация эксперимента по сравнению теплопроводности серебра, меди и железа.
3. Вращение бумажной вертушки над включенной лампой или плиткой.
4. Видео демонстрация возникновения конвекционных потоков при нагревании воды с марганцовкой.
5. Видео демонстрация по излучению тел с темной и светлой поверхностью.

I. Организационный момент

III. Изучение нового материала

1. Теплопроводность

Ответьте на вопросы: (слайд 3)

1. Что произойдет, если в горячий чай опустим холодную ложку? (Через некоторое время она нагреется).
2. Почему холодная ложка нагрелась? (Чай отдал часть своего тепла ложке, а часть окружающему воздуху).
Вывод: Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела, более нагретого к телу менее нагретому (от горячей воды к холодной ложке). Но энергия передавалась и по самой ложке – от ее нагретого конца к холодному.
3. В результате чего происходит перенос тепла от нагретого конца ложки к холодному? (В результате движения и взаимодействия частиц)

Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности.

Теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым, в результате теплового движения и взаимодействия частиц.

Закрепим конец медной проволоки в лапке штатива. Воском к проволоке прикреплены гвоздики. Будем нагревать свободный конец проволоки свечей или на пламени спиртовки.

Вопросы: (слайд 4)

1. Что наблюдаем? (Гвоздики начинают постепенно один за другим отпадать, сначала те, которые ближе к пламени).
2. Как происходит передача тепла? (От горячего конца проволоки к холодному).
3. Как долго будет происходить передача тепла по проволоке? (Пока проволока вся не нагреется, т. е пока температура во всей проволоке не выровняется)
4. Что можно сказать про скорость движения молекул на участке, расположенном ближе к пламени? (Скорость движения молекул увеличивается)
5. Почему нагревается следующий участок проволоки? (В результате взаимодействия молекул скорость движения молекул на следующем участке также увеличивается и температура данной части возрастает)
6. Влияет ли расстояние между молекулами на скорость передачи тепла? (Чем меньше расстояние между молекулами, тем с большей скоростью идет перенос тепла)
7. Вспомните расположение молекул в твердых телах, жидкостях и газах. В каких телах процесс переноса энергии будет происходить быстрее? (Быстрее в металлах, затем в жидкостях и газах).

Посмотрите демонстрацию эксперимента и подготовьтесь ответить на мои вопросы.

Вопросы: (слайд 5)

1. По какой пластине теплота распространяется быстрее, а по какой медленнее?
2. Сделайте вывод о теплопроводности данных металлов. (Лучшая теплопроводность у серебра и меди, несколько хуже у железа)

Обратите внимание, что при передаче тепла в данном случае переноса тела не происходит.

Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство).

в твердых телах, жидкостях и газах;
само вещество не переносится;
приводит к выравниванию температуры тела;
разные тела – разная теплопроводность

Примеры теплопроводности: (слайд 8)

1. Снег — пористое, рыхлое вещество, в нем содержится воздух. Поэтому снег обладает плохой теплопроводностью и хорошо защищает землю, озимые посевы, плодовые деревья от вымерзания.
2. Кухонные прихватки сшиты из материала, который обладает плохой теплопроводностью. Ручки чайников, кастрюль делают из материалов обладающих плохой теплопроводностью. Все это защищает руки от ожогов, при прикосновении к горячим предметам.
3. Вещества с хорошей теплопроводностью (металлы) используют для быстрого нагревания тел или деталей.

2. Конвекция

1) Загляните под окошко –
Там растянута гармошка,
Но гармошке не играет –
Нам квартиру согревает. (батарея)

2) Наша толстая Федора
наедается не скоро.
А зато когда сыта,
От Федоры – теплота. (печь)

Батареи, печи, радиаторы отопления используются человеком для обогрева жилых помещений, а точнее нагревания воздуха в них. Происходит это благодаря конвекции – следующему виду теплопередачи.

Конвекция – это перенос энергии струями жидкости или газа. (Слайд 9)
Попробуем объяснить, как происходит конвекция в жилых помещениях.
Воздух, соприкасаясь с батареей, от нее нагревается, при этом он расширяется, его плотность становится меньше плотности холодного воздуха. Теплый воздух, как более легкий, поднимается вверх под действием силы Архимеда, а тяжелый холодный воздух опускается вниз.
Затем снова: более холодный воздух доходит до батареи, нагревается, расширяется, становится легче и под действием Архимедовой силы поднимается вверх и т.д.
Благодаря такому движению воздух в комнате прогревается.

Бумажная вертушка, помещенная над включенной лампой, начинает вращаться. (Слайд 10)
Попробуйте объяснить, как это происходит? (Холодный воздух при нагревании у лампы становится теплым и поднимается вверх, при этом вертушка вращается).

Точно также происходит нагревание жидкости. Посмотрите эксперимент по наблюдению конвекционных потоков при нагревании воды (с помощью марганцовки). (Слайд 11)

Обратите внимание, что в отличие от теплопроводности, при конвекции происходит перенос вещества и в твердых телах конвекция не происходит.

Различают два вида конвекции: естественную и вынужденную.
Нагревание жидкости в кастрюле или воздуха в комнате – это примеры естественной конвекции. Для ее возникновения вещества нужно нагревать снизу или охлаждать сверху. Почему именно так? Если нагревать будем сверху, то куда будут перемещаться нагретые слои воды, а куда холодные? (Ответ: никуда, так как нагретые слои и так уже наверху, а холодные слои так и останутся внизу)
Вынужденная конвекция наблюдается, если жидкость перемешивать ложкой, насосом или вентилятором.

возникает в жидкостях и газах, невозможна в твердых телах и вакууме;
само вещество переносится;
нагревать вещества нужно снизу.

Примеры конвекции: (слайд 13)

1) холодные и теплые морские и океанические течения,
2) в атмосфере, вертикальные перемещения воздуха приводят к образованию облаков;
3) охлаждение или нагревание жидкостей и газов в различных технических устройствах, например в холодильниках и др., обеспечивается водяное охлаждение двигателей
внутреннего сгорания.

3. Излучение

Всем известно, что Солнце основной источник тепла на Земле. Земля находится от него на расстоянии 150 млн. км. Как передается тепло от Солнца на Землю?
Между Землей и Солнцем за пределами нашей атмосферы все пространство – вакуум. А нам известно, что в вакууме теплопроводность и конвекция происходить не могут.
Каким способом происходит передача тепла? Здесь осуществляется еще один вид теплопередачи – излучение.

Излучение – это теплообмен, при котором энергия переносится электромагнитными лучами.

Отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум.

Посмотрите видеофрагмент об излучении (слайд 15).

Излучают энергию все тела: тело человека, печь, электрическая лампа.
Чем выше температура тела, тем сильнее его тепловое излучение.

Тела не только излучают энергию, но и поглощают ее.
(слайд 16) Причем темные поверхности лучше поглощают и излучают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность.

происходит в любом веществе;
чем выше температура тела, тем интенсивнее излучение;
происходит в вакууме;
темные тела лучше поглощают излучение, чем светлые и лучше излучают.

Примеры использования излучения тел (слайд 18):

поверхности ракет, дирижаблей, воздушных шаров, спутников, самолётов, окрашивают серебристой краской, чтобы они не нагревались Солнцем. Если наоборот надо использовать солнечную энергию, то части приборов окрашивают в темный цвет.
Люди зимой носят темные одежды (черного, синего, коричного цвета) в них теплее, а летом светлые (бежевые, белые цвета). Грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый, потому что тела с темной поверхностью лучше поглощают солнечное излучение и быстрее нагреваются.

IV. Закрепление полученных знаний на примерах задач

Перед вами игровое поле с шестью заданиями, вы можете выбрать любое. После выполнения всех заданий вам откроется мудрое высказывание и тот, кто его очень часто произносит с экранов телевизоров.

2. Каким способом происходит передача энергии от источника тепла к мальчику? Мальчику, сидящему у печки, энергия в основном передается теплопроводностью.

3. Каким способом происходит передача энергии от источника тепла к мальчику?
Мальчику, лежащему на песке, энергия от солнца передается излучением, а от песка теплопроводностью.

4. В каком из этих вагонов перевозят скоропортящиеся продукты? Почему? Скоропортящиеся продукты перевозят в вагонах, окрашенных в белый цвет, так как такой вагон в меньшей степени нагревается солнечными лучами.

5. Почему водоплавающие птицы и другие животные не замерзают зимой?
Мех, шерсть, пух обладают плохой теплопроводностью (наличие между волокнами воздуха), что позволяет телу животного сохранять вырабатываемую организмом энергию и защищаться от охлаждения.

6. Почему оконные рамы делают двойными?
Между рамами содержится воздух, который обладает плохой теплопроводностью и защищает от потерь тепла.

V. Итог урока

– С какими видами теплопередачи мы познакомились?
– Определите, какой из видов теплопередачи играет основную роль в следующих ситуациях:

а) нагревание воды в чайнике (конвекция);
б) человек греется у костра (излучение);
в) нагревание поверхности стола от включенной настольной лампы (излучение);
г) нагревание металлического цилиндра, опущенного в кипяток (теплопроводность).

Разгадайте кроссворд (слайд 26):

1. Величина, от которой зависит интенсивность излучения.
2. Вид теплопередачи, который может осуществляться в вакууме.
3. Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.
4. Основной источник энергии на Земле.
5. Смесь газов. Обладает плохой теплопроводностью.
6. Процесс превращения одного вида энергии в другой.
7. Металл, имеющий самую хорошую теплопроводностью.
8. Разреженный газ.
9. Величина, обладающая свойством сохранения.
10. Вид теплопередачи, который сопровождается переносом вещества.

VI. Домашнее задание

§ 4, 5, 6, Упр. 1 (3), Упр. 2(1), Упр. 3(1) – письменно.

VII. Рефлексия

В конце урока предлагаем учащимся обсудить урок: что понравилось, что хотелось бы изменить, оценить свое участие в уроке.

Прозвенит сейчас звонок,
Подошел к концу урок.
До свидания, друзья,
Отдыхать пришла пора.

Читайте также: