Сочинение на тему тепловые явления в моей жизни

13 вариантов

  1. Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация — все это примеры тепловых явлений. Основной источник тепла на Земле — Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т.д. Ответить на вопрос, что такое теплота, удалось не сразу. Лишь в XVIII веке стало ясно, что все тела состоят из молекул, что молекулы движутся и взаимодействуют друг с другом. Тогда ученые поняли, что теплота связана со скоростью движения молекул. При нагревании тел скорость молекул увеличивается, а при охлаждении — уменьшается. Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но и окружающему воздуху. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты — теплопроводность, конвекция, излучение. Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности. Все металлы обладают хорошей теплопроводностью. Конвекцией передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается. Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например, далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением (тепловыми лучами).

  2. Доклад
    на тему:
    «Тепловые явления в природе
    и в жизни человека»
    Выполнила
    ученица 8 «А» класса
    Карибова А.В.
    Армавир, 2010
    Вокруг нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с механическим движением. Это явления, наблюдаемые при изменении температуры тел или при переходе их из одного состояния (например, жидкого) в другое (твердое либо газообразное). Такие явления называются тепловыми. Тепловые явления играют огромную роль в жизни людей, животных и растений. Изменение температуры на 20—30° С при смене времени года меняет все вокруг нас. От температуры окружающей среды зависит возможность жизни на Земле. Люди добились относительной независимости от окружающей среды после того как научились добывать и поддерживать огонь. Это было одним из величайших открытий, сделанных на заре развития человечества.
    История развития представлений о природе тепловых явлений — пример того, каким сложным и противоречивым путем постигают научную истину.
    Многие философы древности рассматривали огонь и связанную с ним теплоту как одну из стихий, которая наряду с землей, водой и воздухом образует все тела. Одновременно предпринимались попытки связать теплоту с движением, так как было замечено, что при соударении тел или трении друг о друга они нагреваются.
    Первые успехи на пути построения научной теории теплоты относятся к началу XVII в., когда был изобретен термометр, и появилась возможность количественного исследования тепловых процессов и свойств макросистем.
    Вновь был поставлен вопрос о том, что же такое теплота. Наметились две противоположные точки зрения. Согласно одной из них — вещественной теории тепла, теплота рассматривалась как особого рода невесомая «жидкость», способная перетекать из одного тела к другому. Эта жидкость была названа теплородом. Чем больше теплорода в теле, тем выше температура тела.
    Согласно другой точке зрения, теплота — это вид внутреннего движения частиц тела. Чем быстрее движутся частицы тела, тем выше его температура.
    Таким образом, представление о тепловых явлениях и свойствах связывалось с атомистическим учением древних философов о строении вещества. В рамках таких представлений теорию тепла первоначально называли корпускулярной, от слова «корпускула» (частица). Ее придерживались ученые: Ньютон, Гук, Бойль, Бернулли.
    Большой вклад в развитие корпускулярной теории тепла сделал великий русский ученый М.В. Ломоносов. Он рассматривал теплоту как вращательное движение частиц вещества. С помощью своей теории он объяснил в общем процессы плавления, испарения и теплопроводности, а также пришел к выводу о существовании «наибольшей или последней степени холода», когда движение частичек вещества прекращается. Благодаря работам Ломоносова среди русских ученых было очень мало сторонников вещественной теории теплоты.
    Но все же, несмотря на многие преимущества корпускулярной теории теплоты, к середине XVIII в. временную победу одержала теория теплорода. Это произошло после того как экспериментально было доказано сохранение теплоты при теплообмене. Отсюда был сделан вывод о сохранении (неуничтожении) тепловой жидкости — теплорода. В вещественной теории было введено понятие теплоемкости тел и построена количественная теория теплопроводности. Многие термины, введенные в то время, сохранились и сейчас.
    В середине XIX в. была доказана связь между механической работой и количеством теплоты. Подобно работе количество теплоты оказалось мерой изменения энергии. Нагревание тела связано не с увеличением в нем количества особой невесомой «жидкости», а с увеличением его энергии. Принцип теплорода был заменен гораздо более глубоким законом сохранения энергии. Было установлено, что теплота представляет собой форму энергии.
    Значительный вклад в развитие теорий тепловых явлений и свойств макросистем внесли немецкий физик Р. Клаузиус (1822—1888), английский физик-теоретик Дж. Максвелл, австрийский физик Л. Больцман (1844—1906) и другие ученые.
    Сложилось так, что природа тепловых явлений объясняется в физике двумя способами: термодинамический подход и молекулярно-кинетическая теория вещества.
    Термодинамический подход рассматривает теплоту с позиции макроскопических свойств вещества(давление, температура, объём, плотность и т.д.).
    Молекулярно-кинетическая теория связывает протекание тепловых яввлений и процессов с особенностями внутреннего строения вещества и изучает причины, которые обуславливают тепловое движение.
    Итак, рассмотрим тепловые явления в жизни человека.
    Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация — все это примеры тепловых явлений.
    Основной источник тепла на Земле — Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т.д.
    Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но и окружающему воздуху. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела, более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты — теплопроводность, конвекция, излучение.
    Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности. Все металлы обладают хорошей теплопроводностью.
    Конвекцией передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается.
    Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например, далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением (тепловыми лучами).
    Для измерения температуры используется термометр. В обычной жизни пользуются комнатными или медицинскими термометрами.
    Когда говорят о температуре по Цельсию, то имеют в виду шкалу температур, в которой 0°С соответствует температуре замерзания воды, а 100°С — точка ее кипения.
    В некоторых странах (США, Великобритания) используют шкалу Фаренгейта. В ней 212°F соответствуют 100°С. Перевод температуры из одной шкалы в другую не очень простой, но в случае необходимости каждый из вас сможет его выполнить самостоятельно. Чтобы перевести температуру по шкале Цельсия в температуру по шкале Фаренгейта, необходимо умножить температуру по Цельсию на 9, разделить на 5 и прибавить 32. Чтобы сделать обратный переход, из температуры по Фаренгейту необходимо вычесть 32, умножить остаток на 5 и разделить на 9.
    В физике и астрофизике часто используют еще одну шкалу — шкалу Кельвина. В ней за 0 принята самая низкая температура в природе (абсолютный нуль). Она соответствует ?273°С. Единица измерения в этой шкале — Кельвин (К). Чтобы перевести температуру по Цельсию в температуру по Кельвину, к градусам по Цельсию надо прибавить 273. Например, по Цельсию 100°, а по Кельвину 373 К. Для обратного перевода надо вычесть 273. Например, 0 К это ?273°С.
    Полезно знать, что температура на поверхности Солнца — 6000 К, а внутри — 15 000 000 К. Температура в космическом пространстве вдали от звезд близка к абсолютному нулю.
    В природе мы являемся свидетелями тепловых явлений, но порой, не обращаем внимания на их сущность. Например, летом идёт дождь а зимой снег. Образуется роса на листьях. Появляется туман.
    Знания о тепловых явлениях помогают людям конструировать обогреватели для домов, тепловые двигатели (двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, реактивные двигатели и т. д.), предсказывать погоду, плавить металл, создавать теплоизоляционные и термостойкие материалы, которые используются всюду — от постройки домов до космических кораблей.

  3. Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация — все это примеры тепловых явлений. Основной источник тепла на Земле — Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т.д. Ответить на вопрос, что такое теплота, удалось не сразу. Лишь в XVIII веке стало ясно, что все тела состоят из молекул, что молекулы движутся и взаимодействуют друг с другом. Тогда ученые поняли, что теплота связана со скоростью движения молекул. При нагревании тел скорость молекул увеличивается, а при охлаждении — уменьшается. Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но и окружающему воздуху. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты — теплопроводность, конвекция, излучение. Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности. Все металлы обладают хорошей теплопроводностью. Конвекцией передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается. Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например, далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением (тепловыми лучами).

  4. Если в твоей местности есть родники напиши небольшое сочинение.Опиши где находятся родник, есть ли у него название какая в нем вода,как он охраняется.!
    Там еще нужно плакат нарисовать на тему охраняйте родники. Что можно нарисовать?
    SOS!!!!!!
    Дано: SiH4 N-12*10. Найти- Mr M m(мг) n(ммоль) Na Vm (мл)
    Пажалуйста
    определить падеж в слове дело – жизнь дана на добрые дела
    орфограмма слова чистенький
    у девочки было 11 дисков с песнями .когда она подарила несколько дисков подругам, у неё осталось 8 дисков с песнями. сколько дисков она подарила подругам?
    как сделать краткую запись?????? три дня грузовая машина по 2 раза в день ездила от деревни до железнодорожной станции и обратно и проехала всего 180 км. сколько километров от деревни до станции???
    Складіть речення зі словами: звичайно, бувало, виявляється, будь ласка.
    по 5 имён существительных 1.2 и 3-го склонения на тему Животные
    Помогите с немецким) Erganze die Satze! 1. Wie kommt man zu________ ?2. Der Tourist fragt nach _____________ 3. Ich wohne nicht weit von _______ 4. Die StraBe fuhrt zu ______ 5. Ich wohne in meiner Stadt seit______ 6. Alle meine Mitschuler waren im Theater auBer _____ 7. In diesem Jahr war ich mit _______ am Meer. 8. Am Wochenende war ich bei____ 9. Der Junge kommt aus ______ 10. Wir lernen Deutsch seit _______ 11. Wohin gehst du nach_____?12. Mein Haus steht _______ gegenuber
    Отметьте неологизмы. Составьте с одним из них предложение.
    Самолет
    Ноутбук
    Сканер
    Менеджер
    Космонавт
    Интернет

  5. Доклад
    на тему:
    «Тепловые явления в природе
    и в жизни человека»
    Выполнила
    ученица 8 «А» класса
    Карибова А.В.
    Армавир, 2010
    Вокруг нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с механическим движением. Это явления, наблюдаемые при изменении температуры тел или при переходе их из одного состояния (например, жидкого) в другое (твердое либо газообразное). Такие явления называются тепловыми. Тепловые явления играют огромную роль в жизни людей, животных и растений. Изменение температуры на 20—30° С при смене времени года меняет все вокруг нас. От температуры окружающей среды зависит возможность жизни на Земле. Люди добились относительной независимости от окружающей среды после того как научились добывать и поддерживать огонь. Это было одним из величайших открытий, сделанных на заре развития человечества.
    История развития представлений о природе тепловых явлений — пример того, каким сложным и противоречивым путем постигают научную истину.
    Многие философы древности рассматривали огонь и связанную с ним теплоту как одну из стихий, которая наряду с землей, водой и воздухом образует все тела. Одновременно предпринимались попытки связать теплоту с движением, так как было замечено, что при соударении тел или трении друг о друга они нагреваются.
    Первые успехи на пути построения научной теории теплоты относятся к началу XVII в., когда был изобретен термометр, и появилась возможность количественного исследования тепловых процессов и свойств макросистем.
    Вновь был поставлен вопрос о том, что же такое теплота. Наметились две противоположные точки зрения. Согласно одной из них — вещественной теории тепла, теплота рассматривалась как особого рода невесомая “жидкость”, способная перетекать из одного тела к другому. Эта жидкость была названа теплородом. Чем больше теплорода в теле, тем выше температура тела.
    Согласно другой точке зрения, теплота — это вид внутреннего движения частиц тела. Чем быстрее движутся частицы тела, тем выше его температура.
    Таким образом, представление о тепловых явлениях и свойствах связывалось с атомистическим учением древних философов о строении вещества. В рамках таких представлений теорию тепла первоначально называли корпускулярной, от слова “корпускула” (частица). Ее придерживались ученые: Ньютон, Гук, Бойль, Бернулли.
    Большой вклад в развитие корпускулярной теории тепла сделал великий русский ученый М.В. Ломоносов. Он рассматривал теплоту как вращательное движение частиц вещества. С помощью своей теории он объяснил в общем процессы плавления, испарения и теплопроводности, а также пришел к выводу о существовании “наибольшей или последней степени холода”, когда движение частичек вещества прекращается. Благодаря работам Ломоносова среди русских ученых было очень мало сторонников вещественной теории теплоты.
    Но все же, несмотря на многие преимущества корпускулярной теории теплоты, к середине XVIII в. временную победу одержала теория теплорода. Это произошло после того как экспериментально было доказано сохранение теплоты при теплообмене. Отсюда был сделан вывод о сохранении (неуничтожении) тепловой жидкости — теплорода. В вещественной теории было введено понятие теплоемкости тел и построена количественная теория теплопроводности. Многие термины, введенные в то время, сохранились и сейчас.
    В середине XIX в. была доказана связь между механической работой и количеством теплоты. Подобно работе количество теплоты оказалось мерой изменения энергии. Нагревание тела связано не с увеличением в нем количества особой невесомой “жидкости”, а с увеличением его энергии. Принцип теплорода был заменен гораздо более глубоким законом сохранения энергии. Было установлено, что теплота представляет собой форму энергии.
    Значительный вклад в развитие теорий тепловых явлений и свойств макросистем внесли немецкий физик Р. Клаузиус (1822—1888), английский физик-теоретик Дж. Максвелл, австрийский физик Л. Больцман (1844—1906) и другие ученые.
    Сложилось так, что природа тепловых явлений объясняется в физике двумя способами: термодинамический подход и молекулярно-кинетическая теория вещества.
    Термодинамический подход рассматривает теплоту с позиции макроскопических свойств вещества(давление, температура, объём, плотность и т.д.).
    Молекулярно-кинетическая теория связывает протекание тепловых яввлений и процессов с особенностями внутреннего строения вещества и изучает причины, которые обуславливают тепловое движение.
    Итак, рассмотрим тепловые явления в жизни человека.
    Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация — все это примеры тепловых явлений.
    Основной источник тепла на Земле — Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т.д.
    Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но и окружающему воздуху. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела, более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты — теплопроводность, конвекция, излучение
    .
    Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности
    . Все металлы обладают хорошей теплопроводностью.
    Конвекцией
    передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается.
    Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например, далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением
    (тепловыми лучами).
    Для измерения температуры используется термометр. В обычной жизни пользуются комнатными или медицинскими термометрами.
    Когда говорят о температуре по Цельсию, то имеют в виду шкалу температур, в которой 0°С соответствует температуре замерзания воды, а 100°С — точка ее кипения.
    В некоторых странах (США, Великобритания) используют шкалу Фаренгейта. В ней 212°F соответствуют 100°С. Перевод температуры из одной шкалы в другую не очень простой, но в случае необходимости каждый из вас сможет его выполнить самостоятельно. Чтобы перевести температуру по шкале Цельсия в температуру по шкале Фаренгейта, необходимо умножить температуру по Цельсию на 9, разделить на 5 и прибавить 32. Чтобы сделать обратный переход, из температуры по Фаренгейту необходимо вычесть 32, умножить остаток на 5 и разделить на 9.
    В физике и астрофизике часто используют еще одну шкалу — шкалу Кельвина. В ней за 0 принята самая низкая температура в природе (абсолютный нуль). Она соответствует ?273°С. Единица измерения в этой шкале — Кельвин (К). Чтобы перевести температуру по Цельсию в температуру по Кельвину, к градусам по Цельсию надо прибавить 273. Например, по Цельсию 100°, а по Кельвину 373 К. Для обратного перевода надо вычесть 273. Например, 0 К это ?273°С.
    Полезно знать, что температура на поверхности Солнца — 6000 К, а внутри — 15 000 000 К. Температура в космическом пространстве вдали от звезд близка к абсолютному нулю.
    В природе мы являемся свидетелями тепловых явлений, но порой, не обращаем внимания на их сущность. Например, летом идёт дождь а зимой снег. Образуется роса на листьях. Появляется туман.
    Знания о тепловых явлениях помогают людям конструировать обогреватели для домов, тепловые двигатели (двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, реактивные двигатели и т. д.), предсказывать погоду, плавить металл, создавать теплоизоляционные и термостойкие материалы, которые используются всюду — от постройки домов до космических кораблей.

  6. Развитие представлений о природе тепловых явлений и свойств макросистем
    Вокруг нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с механическим движением. Это явления, наблюдаемые при изменении температуры тел, представляющих собой макросистемы, или при переходе их из одного состояния (например, жидкого) в другое (твердое либо газообразное). Такие явления называются тепловыми. Тепловые явления играют огромную роль в жизни людей, животных и растений. Изменение температуры на 20—30° С при смене времени года меняет все вокруг нас. От температуры окружающей среды зависит возможность жизни на Земле. Люди добились относительной независимости от окружающей среды после того как научились добывать и поддерживать огонь. Это было одним из величавших открытий, сделанных на заре развития человечества.
    История развития представлений о природе тепловых явлений — пример того, каким сложным и противоречивым путем постигают научную истину.
    Многие философы древности рассматривали огонь и связанную с ним теплоту как одну из стихий, которая наряду с землей, водой и воздухом образует все тела. Одновременно предпринимались попытки связать теплоту с движением, так как было замечено, что при соударении тел или трении друг о друга они нагреваются.
    Первые успехи на пути построения научной теории теплоты относятся к началу XVII в., когда был изобретен термометр, и появилась возможность количественного исследования тепловых процессов и свойств макросистем.
    Вновь был поставлен вопрос о том, что же такое теплота. Наметились две противоположные точки зрения. Согласно одной из них — вещественной теории тепла, теплота рассматривалась как особого рода невесомая “жидкость”, способная перетекать из одного тела к другому. Эта жидкость была названа теплородом. Чем больше теплорода в теле, тем выше температура тела.
    Согласно другой точке зрения, теплота — это вид внутреннего движения частиц тела. Чем быстрее движутся частицы тела, тем выше его температура.
    Таким образом, представление о тепловых явлениях и свойствах связывалось с атомистическим учением древних философов о строении вещества. В рамках таких представлений теорию тепла первоначально называли корпускулярной, от слова “корпускула” (частица). Ее придерживались ученые: Ньютон, Гук, Бойль, Бернулли.
    Большой вклад в развитие корпускулярной теории тепла сделал великий русский ученый М.В. Ломоносов. Он рассматривал теплоту как вращательное движение частиц вещества. С помощью своей теории он объяснил в общем процессы плавления, испарения и теплопроводности, а также пришел к выводу о существовании “наибольшей или последней степени холода”, когда движение частичек вещества прекращается. Благодаря работам Ломоносова среди русских ученых было очень мало сторонников вещественной теории теплоты.
    Но все же, несмотря на многие преимущества корпускулярной теории теплоты, к середине XVIII в. временную победу одержала теория теплорода. Это произошло после того как экспериментально было доказано сохранение теплоты при теплообмене. Отсюда был сделан вывод о сохранении (неуничтожении) тепловой жидкости — теплорода. В вещественной теории было введено понятие теплоемкости тел и построена количественная теория теплопроводности. Многие термины, введенные в то время, сохранились и сейчас.
    С помощью корпускулярной теории теплоты не удалось получить столь важные для физики количественные связи между величинами. В частности, не удалось объяснить, почему теплота сохраняется при теплообмене. В те времена не была ясна связь между механической характеристикой движения частиц — их кинетической энергией и температурой тела. Понятие энергии еще не было введено в физику. Поэтому, вероятно, на основе корпускулярной теории не могли быть достигнуты в XVIII в. те немалые успехи в развитии теории тепловых явлений, какие дала простая и наглядная теория теплорода.
    К концу XVIII в. вещественная теория теплоты начала сталкиваться со все большими трудностями и к середине XIX в. потерпела полное и окончательное поражение. Большим числом разнообразных опытов было показано, что “тепловой жидкости” не существует. При трении можно получить любое количество теплоты: тем больше, чем более длительное время совершается операция трения. С другой стороны, при совершении работы паровыми машинами пар охлаждается и теплота исчезает.
    В середине XIX в. была доказана связь между механической работой и количеством теплоты. Подобно работе количество теплоты оказалось мерой изменения энергии. Нагревание тела связано не с увеличением в нем количества особой невесомой “жидкости”, а с увеличением его энергии. Принцип теплорода был заменен гораздо более глубоким законом сохранения энергии. Было установлено, что теплота представляет собой форму энергии.
    Значительный вклад в развитие теорий тепловых явлений и свойств макросистем внесли немецкий физик Р. Клаузиус (1822—1888), английский физик-теоретик Дж. Максвелл, австрийский физик Л. Больцман (1844—1906) и другие ученые.
    Молекулярно-кинетическая теория строения и тепловых свойств вещества.
    Открытие закона сохранения энергии способствовало развитию двух качественно различных, но взаимно дополняющих методов исследования тепловых явлений и свойств макросистем:
    термодинамического и статистического (молекулярно-кинетического). Первый из них лежит в основе термодинамики, второй — молекулярной физики.
    Одновременно с созданием термодинамических методов исследования развивались и корпускулярные представления тепловых свойств макросистем, в соответствии с которыми ставилась задача объяснения всех процессов, происходящих с макросистемами, на основе предположения о том, что вещество состоит из атомов или молекул, движение которых подчиняется законам Ньютона.
    К концу XIX в. была создана последовательная теория поведения больших общностей атомов и молекул — молекулярно-кинетическая теория, или статистическая механика. Многочисленными опытами была доказана справедливость этой теории.
    Процессы, изучаемые молекулярной физикой, являются результатом совокупного действия огромного числа молекул. Поведение громадного числа молекул анализируется с помощью статистического метода, который основан на том, что свойства макроскопической системы в конечном результате определяются свойствами частиц систем, особенностями их движения и усредненными значениями кинетических и динамических характеристик этих частиц (скорости, энергии, давления и т. д.). Например, температура тела определяется скоростью беспорядочного движения его молекул, но так как в любой момент времени разные молекулы имеют различные скорости, то она может быть выражена только через среднее значение скорости движения молекул. Нельзя говорить о температуре одной молекулы. Макроскопические характеристики тел имеют физический смысл лишь в случае большого числа молекул.
    В настоящее время в науке и технике широко используются как термодинамические, так и статистические методы описания свойств микросистемы.
    В основе молекулярно-кинетических представлений о строении и свойствах макросистем лежат три положения:
    •любое тело — твердое, жидкое или газообразное — состоит из большого числа весьма малых частиц — молекул (атомы можно рассматривать как одноатомные молекулы);
    •молекулы всякого вещества находятся в беспорядочном, хаотическом, не имеющем какого-либо преимущественного направления движении;
    •интенсивность движения молекул зависит от температуры вещества.
    Тепловые процессы связаны со строением вещества и его внутренней структурой. Например, нагревание кусочка парафина на несколько десятков градусов превращает его в жидкость, а такое же нагревание металлического стержня заметно не влияет на него. Такое различное действие нагревания связано с различием во внутреннем строении этих веществ. Поэтому исследование тепловых явлений можно использовать для выяснения общей картины строения вещества. И, наоборот, определенные представления о строении вещества помогают понять физическую сущность тепловых явлений, дать им глубокое наглядное истолкование.
    Свойства и поведение макросистем, начиная от разреженных газов верхних слоев атмосферы и кончая твердыми телами на Земле, а также сверхтвердыми ядрами планет и звезд, определяются движением и взаимодействием друг с другом частиц, из которых состоят все тела: молекул, атомов, элементарных частиц.
    Непосредственным доказательством существования хаотического движения молекул служит броуновское движение, которое заключается в том, что весьма малые (видимые только в микроскоп) взвешенные в жидкости частицы всегда находятся в состоянии непрерывного, беспорядочного движения, не зависящего от внешних причин, и оказывается проявлением внутреннего движения, совершаемого под влиянием беспорядочных ударов молекул.
    Количественным воплощением молекулярно-кинетических представлений служат опытные газовые законы (Бойля— Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона), уравнение Клапейрона—Менделеева (уравнение состояния), основное уравнение кинетической теории идеальных газов, закон Максвелла для распределения молекул и др.
    Первое положение молекулярно-кинетических представлений — любое тело состоит из большого числа весьма малых частиц-молекул — доказано многочисленными опытами, одновременно подтвердившими реальное существование молекул и атомов.
    Уравнение состояния идеального газа.
    Количественным воплощением молекулярно-кинетических представлений служат опытные газовые законы (Бойля—Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона), уравнение Клапейрона—Менделеева (уравнение состояния), основное уравнение кинетической теории идеальных газов, закон Максвелла для распределения молекул и др.
    Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории вытекает важный вывод: средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы идеального газа прямо пропорциональна его термодинамической температуре и зависит только от нее:
    Е= (3/2)кТ
    где k — постоянная Больцмана; Т — температура.
    Из данного уравнения следует, что при Т = 0 средняя кинетическая энергия равна нулю, т. е. при абсолютном нуле прекращается поступательное движение молекул газа, а следовательно, его давление равно нулю. Термодинамическая температура — мера кинетической энергии поступательного движения идеального газа, а приведенная формула раскрывает молекулярно-кинетическое толкование температуры.
    В молекулярно-кинетической теории пользуются идеализированной моделью идеального газа, согласно которой:
    • собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда;
    • между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия;
    • столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.
    Модель идеального газа можно использовать при изучении реальных газов, так как в условиях, близких к нормальным (например, кислород и гелий), а также при низких давлениях и высоких температурах они близки по своим свойствам к идеальному газу. Кроме того, внеся поправки, учитывающие собственный объем молекул газа и действующие молекулярные силы, можно перейти к теории реальных газов, из которой следует уравнение Ван-дер-Ваальса, описывающее состояние реального газа.
    Идеальные газы подчиняются уравнению состояния Менделеева- Клапейрона:
    pV=(m/m)RТ,
    где p — давление газа ; V — его объем; m — масса газа; m — молярная масса; R — универсальная газовая постоянная (R = 8,31 Дж/ моль К).
    Другое уровнение:
    p=nkT,
    где k=R / Nа – постоянная Больцмана; Nа – число Авогадро (Nа= 6,02 1023 моль-1;
    k= 1,38 *10-23 Дж/К), n – число молекул в единице объёма, Т – температура.
    Энергия взаимодействия молекул и агрегатные состояния. Понятие о фазовых переходах.
    Большую часть энергии человек использует в виде тепла. Теплота – основа энергии.
    Каждая система имеет свой запас внутренней энергии.
    Три основные части внутренней энергии:
    суммарная кинетическая энергия – хаотическое тепловое движение атомов и молекул.
    суммарная потенциальная энергия атомов и молекул между собой.
    внутримолекулярная или внутриатомная энергия элементов макросистем.
    Способы существования макросистем:
    твёрдые тела (кристаллы).
    жидкие (изотропия), аморфные твёрдые тела.
    газ.
    (при высокой температуре переход от твердого к газу; при низкой – наоборот; при средней переход к жидкость);
    очень высокая температура – плазма.
    огонь.
    Ек – кинетическая энергия, Еп – потенциальная энергия.
    Ек >> Еп – твёрдое;
    Еп ~ Ек – жидкость;
    Еп << Ек – газ. Идеальный газ – теоретическая модель для изучения реальных газов Еп = 0. Фаза – однородное агрегатное состояние. Переходы между разными агрегатными состояниями – фазовые переходы. Понятие термодинамического равновесия и температуры. Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. В соответствии с решением XI Генеральной конференции по мерам и весам (1960г.) в настоящее время рекомендовано применять только две температурные шкалы – термодинамическую и Международную практическую, градуированные соответственно в кельвинах и градусах Цельсия. Анализ показывает, что 0К (абсолютный нуль) недостижим, хотя приближение к нему сколь угодно близко возможно. Любое изменение в термодинамической системе, связанное с изменением хотя бы одного его термодинамического параметра, называется термодинамическим процессом. Макроскопическая система находится в термодинамическом равновесии, если её состояние с течением времени не меняется (предполагается, что внешние условия рассматриваемой системы при этом не изменяются). Абсолютная температура – Т(k) = t°(c) + 273° Состояние термодинамического равновесия – это состояние, в которое приходит макросистема при изолировании данной системы от других систем (существуют открытые и изолированные системы). Получить изолированную систему очень сложно. Понятие температуры можно применять к изолированным системам или к системам, находящимся в стационарном состоянии. (Градисит температуры – перепад температуры.) Термодинамическое равновесие – состояние системы, в которой тела покоятся друг относительно друга, обладая одинаковыми температурами и давлением. Достигнув этого состояния, система сама по себе из него не выходит. Значит все термодинамические процессы, приближающиеся к тепловому равновесию, необратимы. Теплота, внутренняя энергия и работа. Первое начало (закон) термодинамики. Внутренняя энергия – энергия теплового (поступательного, вращательного и колебательного) движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия. Возможны два способа изменения внутренней энергии термодинамической системы при её взаимодействии с внешними телами: путём совершения работы и путём теплообмена. Когда системы взаимодействуют между собой они обмениваются энергией. Работа связана с перемещением, теплообмен связан с теплотой. Известно, что в процессе превращения энергии выполняется закон сохранения энергии. Поскольку тепловое движение тоже механическое (только не направленное, а хаотическое), то при всех превращениях должен выполняться закон сохранения энергии не только внешних, но и внутренних движений. В этом заключается качественная формулировка закона сохранения энергии для термодинамической системы – первое начало термодинамики. Количественная его формулировка: количество теплоты rQ, сообщенное телу, идет на увеличение его внутренней энергии rU и на совершение теплом работы rА, т.е. rQ,= rU + rА. Q – теплота полученная макросистемой от других систем. rU – изменение внутренней энергии макросистемы. А – работа, которую совершила макросистема над другими системами. Если отдает тепло – «- Q», если получает - « + Q». Если совершает работу – «-А», если над системой – «+А». Из первого начала термодинамики следует важный вывод: невозможен вечный двигатель первого рода, т.е. такой двигатель, который совершал бы работу «из ничего», без внешнего источника энергии. При наличии внешнего источника часть энергии неизбежно переходит в энергию теплового, хаотического движения молекул, что и является причиной невозможности полного превращения энергии внешнего источника в полезную работу. Многочисленные опыты показывают, что все тепловые процессы необратимы в отличие от механического движения. Если реализуется какой-либо термодинамический процесс, то обратный процесс, при котором проходятся те же тепловые состояния, но только в обратном направлении, практически невозможен. Другими словами, термодинамические процессы необратимы. При подготовке этой работы были использованы материалы с сайта

  7. Доклад
    на тему:
    «Тепловые явления в природе
    и в жизни человека»
    Выполнила
    ученица 8 «А» класса
    Карибова А.В.
    Армавир, 2010
    Вокруг нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с механическим движением. Это явления, наблюдаемые при изменении температуры тел или при переходе их из одного состояния (например, жидкого) в другое (твердое либо газообразное). Такие явления называются тепловыми. Тепловые явления играют огромную роль в жизни людей, животных и растений. Изменение температуры на 20—30° С при смене времени года меняет все вокруг нас. От температуры окружающей среды зависит возможность жизни на Земле. Люди добились относительной независимости от окружающей среды после того как научились добывать и поддерживать огонь. Это было одним из величайших открытий, сделанных на заре развития человечества.
    История развития представлений о природе тепловых явлений — пример того, каким сложным и противоречивым путем постигают научную истину.
    Многие философы древности рассматривали огонь и связанную с ним теплоту как одну из стихий, которая наряду с землей, водой и воздухом образует все тела. Одновременно предпринимались попытки связать теплоту с движением, так как было замечено, что при соударении тел или трении друг о друга они нагреваются.
    Первые успехи на пути построения научной теории теплоты относятся к началу XVII в., когда был изобретен термометр, и появилась возможность количественного исследования тепловых процессов и свойств макросистем.
    Вновь был поставлен вопрос о том, что же такое теплота. Наметились две противоположные точки зрения. Согласно одной из них — вещественной теории тепла, теплота рассматривалась как особого рода невесомая “жидкость”, способная перетекать из одного тела к другому. Эта жидкость была названа теплородом. Чем больше теплорода в теле, тем выше температура тела.
    Согласно другой точке зрения, теплота — это вид внутреннего движения частиц тела. Чем быстрее движутся частицы тела, тем выше его температура.
    Таким образом, представление о тепловых явлениях и свойствах связывалось с атомистическим учением древних философов о строении вещества. В рамках таких представлений теорию тепла первоначально называли корпускулярной, от слова “корпускула” (частица). Ее придерживались ученые: Ньютон, Гук, Бойль, Бернулли.
    Большой вклад в развитие корпускулярной теории тепла сделал великий русский ученый М.В. Ломоносов. Он рассматривал теплоту как вращательное движение частиц вещества. С помощью своей теории он объяснил в общем процессы плавления, испарения и теплопроводности, а также пришел к выводу о существовании “наибольшей или последней степени холода”, когда движение частичек вещества прекращается. Благодаря работам Ломоносова среди русских ученых было очень мало сторонников вещественной теории теплоты.
    Но все же, несмотря на многие преимущества корпускулярной теории теплоты, к середине XVIII в. временную победу одержала теория теплорода. Это произошло после того как экспериментально было доказано сохранение теплоты при теплообмене. Отсюда был сделан вывод о сохранении (неуничтожении) тепловой жидкости — теплорода. В вещественной теории было введено понятие теплоемкости тел и построена количественная теория теплопроводности. Многие термины, введенные в то время, сохранились и сейчас.
    В середине XIX в. была доказана связь между механической работой и количеством теплоты. Подобно работе количество теплоты оказалось мерой изменения энергии. Нагревание тела связано не с увеличением в нем количества особой невесомой “жидкости”, а с увеличением его энергии. Принцип теплорода был заменен гораздо более глубоким законом сохранения энергии. Было установлено, что теплота представляет собой форму энергии.
    Значительный вклад в развитие теорий тепловых явлений и свойств макросистем внесли немецкий физик Р. Клаузиус (1822—1888), английский физик-теоретик Дж. Максвелл, австрийский физик Л. Больцман (1844—1906) и другие ученые.
    Сложилось так, что природа тепловых явлений объясняется в физике двумя способами: термодинамический подход и молекулярно-кинетическая теория вещества.
    Термодинамический подход рассматривает теплоту с позиции макроскопических свойств вещества(давление, температура, объём, плотность и т.д.).
    Молекулярно-кинетическая теория связывает протекание тепловых яввлений и процессов с особенностями внутреннего строения вещества и изучает причины, которые обуславливают тепловое движение.
    Итак, рассмотрим тепловые явления в жизни человека.
    Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация — все это примеры тепловых явлений.
    Основной источник тепла на Земле — Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т.д.
    Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но и окружающему воздуху. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела, более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты — теплопроводность, конвекция, излучение.
    Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности. Все металлы обладают хорошей теплопроводностью.
    Конвекцией передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается.
    Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например, далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением (тепловыми лучами).
    Для измерения температуры используется термометр. В обычной жизни пользуются комнатными или медицинскими термометрами.
    Когда говорят о температуре по Цельсию, то имеют в виду шкалу температур, в которой 0°С соответствует температуре замерзания воды, а 100°С — точка ее кипения.
    В некоторых странах (США, Великобритания) используют шкалу Фаренгейта. В ней 212°F соответствуют 100°С. Перевод температуры из одной шкалы в другую не очень простой, но в случае необходимости каждый из вас сможет его выполнить самостоятельно. Чтобы перевести температуру по шкале Цельсия в температуру по шкале Фаренгейта, необходимо умножить температуру по Цельсию на 9, разделить на 5 и прибавить 32. Чтобы сделать обратный переход, из температуры по Фаренгейту необходимо вычесть 32, умножить остаток на 5 и разделить на 9.
    В физике и астрофизике часто используют еще одну шкалу — шкалу Кельвина. В ней за 0 принята самая низкая температура в природе (абсолютный нуль). Она соответствует −273°С. Единица измерения в этой шкале — Кельвин (К). Чтобы перевести температуру по Цельсию в температуру по Кельвину, к градусам по Цельсию надо прибавить 273. Например, по Цельсию 100°, а по Кельвину 373 К. Для обратного перевода надо вычесть 273. Например, 0 К это −273°С.
    Полезно знать, что температура на поверхности Солнца — 6000 К, а внутри — 15 000 000 К. Температура в космическом пространстве вдали от звезд близка к абсолютному нулю.
    В природе мы являемся свидетелями тепловых явлений, но порой, не обращаем внимания на их сущность. Например, летом идёт дождь а зимой снег. Образуется роса на листьях. Появляется туман.
    Знания о тепловых явлениях помогают людям конструировать обогреватели для домов, тепловые двигатели (двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, реактивные двигатели и т. д.), предсказывать погоду, плавить металл, создавать теплоизоляционные и термостойкие материалы, которые используются всюду — от постройки домов до космических кораблей.

  8. Доклад
    на тему:
    «Тепловые явления в природе
    и в жизни человека»
    Выполнила
    ученица 8 «А» класса
    Карибова А.В.
    Армавир, 2010
    Вокруг нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с механическим движением. Это явления, наблюдаемые при изменении температуры тел или при переходе их из одного состояния (например, жидкого) в другое (твердое либо газообразное). Такие явления называются тепловыми. Тепловые явления играют огромную роль в жизни людей, животных и растений. Изменение температуры на 20—30° С при смене времени года меняет все вокруг нас. От температуры окружающей среды зависит возможность жизни на Земле. Люди добились относительной независимости от окружающей среды после того как научились добывать и поддерживать огонь. Это было одним из величайших открытий, сделанных на заре развития человечества.
    История развития представлений о природе тепловых явлений — пример того, каким сложным и противоречивым путем постигают научную истину.
    Многие философы древности рассматривали огонь и связанную с ним теплоту как одну из стихий, которая наряду с землей, водой и воздухом образует все тела. Одновременно предпринимались попытки связать теплоту с движением, так как было замечено, что при соударении тел или трении друг о друга они нагреваются.
    Первые успехи на пути построения научной теории теплоты относятся к началу XVII в., когда был изобретен термометр, и появилась возможность количественного исследования тепловых процессов и свойств макросистем.
    Вновь был поставлен вопрос о том, что же такое теплота. Наметились две противоположные точки зрения. Согласно одной из них — вещественной теории тепла, теплота рассматривалась как особого рода невесомая “жидкость”, способная перетекать из одного тела к другому. Эта жидкость была названа теплородом. Чем больше теплорода в теле, тем выше температура тела.
    Согласно другой точке зрения, теплота — это вид внутреннего движения частиц тела. Чем быстрее движутся частицы тела, тем выше его температура.
    Таким образом, представление о тепловых явлениях и свойствах связывалось с атомистическим учением древних философов о строении вещества. В рамках таких представлений теорию тепла первоначально называли корпускулярной, от слова “корпускула” (частица). Ее придерживались ученые: Ньютон, Гук, Бойль, Бернулли.
    Большой вклад в развитие корпускулярной теории тепла сделал великий русский ученый М.В. Ломоносов. Он рассматривал теплоту как вращательное движение частиц вещества. С помощью своей теории он объяснил в общем процессы плавления, испарения и теплопроводности, а также пришел к выводу о существовании “наибольшей или последней степени холода”, когда движение частичек вещества прекращается. Благодаря работам Ломоносова среди русских ученых было очень мало сторонников вещественной теории теплоты.
    Но все же, несмотря на многие преимущества корпускулярной теории теплоты, к середине XVIII в. временную победу одержала теория теплорода. Это произошло после того как экспериментально было доказано сохранение теплоты при теплообмене. Отсюда был сделан вывод о сохранении (неуничтожении) тепловой жидкости — теплорода. В вещественной теории было введено понятие теплоемкости тел и построена количественная теория теплопроводности. Многие термины, введенные в то время, сохранились и сейчас.
    В середине XIX в. была доказана связь между механической работой и количеством теплоты. Подобно работе количество теплоты оказалось мерой изменения энергии. Нагревание тела связано не с увеличением в нем количества особой невесомой “жидкости”, а с увеличением его энергии. Принцип теплорода был заменен гораздо более глубоким законом сохранения энергии. Было установлено, что теплота представляет собой форму энергии.
    Значительный вклад в развитие теорий тепловых явлений и свойств макросистем внесли немецкий физик Р. Клаузиус (1822—1888), английский физик-теоретик Дж. Максвелл, австрийский физик Л. Больцман (1844—1906) и другие ученые.
    Сложилось так, что природа тепловых явлений объясняется в физике двумя способами: термодинамический подход и молекулярно-кинетическая теория вещества.
    Термодинамический подход рассматривает теплоту с позиции макроскопических свойств вещества(давление, температура, объём, плотность и т.д.).
    Молекулярно-кинетическая теория связывает протекание тепловых яввлений и процессов с особенностями внутреннего строения вещества и изучает причины, которые обуславливают тепловое движение.
    Итак, рассмотрим тепловые явления в жизни человека.
    Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация — все это примеры тепловых явлений.
    Основной источник тепла на Земле — Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т.д.
    Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но и окружающему воздуху. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела, более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты — теплопроводность, конвекция, излучение.
    Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности. Все металлы обладают хорошей теплопроводностью.
    Конвекцией передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается.
    Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например, далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением (тепловыми лучами).
    Для измерения температуры используется термометр. В обычной жизни пользуются комнатными или медицинскими термометрами.
    Когда говорят о температуре по Цельсию, то имеют в виду шкалу температур, в которой 0°С соответствует температуре замерзания воды, а 100°С — точка ее кипения.
    В некоторых странах (США, Великобритания) используют шкалу Фаренгейта. В ней 212°F соответствуют 100°С. Перевод температуры из одной шкалы в другую не очень простой, но в случае необходимости каждый из вас сможет его выполнить самостоятельно. Чтобы перевести температуру по шкале Цельсия в температуру по шкале Фаренгейта, необходимо умножить температуру по Цельсию на 9, разделить на 5 и прибавить 32. Чтобы сделать обратный переход, из температуры по Фаренгейту необходимо вычесть 32, умножить остаток на 5 и разделить на 9.
    В физике и астрофизике часто используют еще одну шкалу — шкалу Кельвина. В ней за 0 принята самая низкая температура в природе (абсолютный нуль). Она соответствует −273°С. Единица измерения в этой шкале — Кельвин (К). Чтобы перевести температуру по Цельсию в температуру по Кельвину, к градусам по Цельсию надо прибавить 273. Например, по Цельсию 100°, а по Кельвину 373 К. Для обратного перевода надо вычесть 273. Например, 0 К это −273°С.
    Полезно знать, что температура на поверхности Солнца — 6000 К, а внутри — 15 000 000 К. Температура в космическом пространстве вдали от звезд близка к абсолютному нулю.
    В природе мы являемся свидетелями тепловых явлений, но порой, не обращаем внимания на их сущность. Например, летом идёт дождь а зимой снег. Образуется роса на листьях. Появляется туман.
    Знания о тепловых явлениях помогают людям конструировать обогреватели для домов, тепловые двигатели (двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, реактивные двигатели и т. д.), предсказывать погоду, плавить металл, создавать теплоизоляционные и термостойкие материалы, которые используются всюду — от постройки домов до космических кораблей.

  9. Вокруг нас происходят
    явления, внешне весьма косвенно связанные
    с механическим движением. Это явления,
    наблюдаемые при изменении температуры
    тел или при переходе их из одного состояния
    (например, жидкого) в другое (твердое либо
    газообразное). Такие явления называются
    тепловыми. Тепловые явления играют огромную
    роль в жизни людей, животных и растений.
    Изменение температуры на 20—30° С при смене
    времени года меняет все вокруг нас. От
    температуры окружающей среды зависит
    возможность жизни на Земле. Люди добились
    относительной независимости от окружающей
    среды после того как научились добывать
    и поддерживать огонь. Это было одним из
    величайших открытий, сделанных на заре
    развития человечества.
    История развития представлений
    о природе тепловых явлений —
    пример того, каким сложным и противоречивым
    путем постигают научную истину.
    Многие философы древности
    рассматривали огонь и связанную
    с ним теплоту как одну из стихий,
    которая наряду с землей, водой
    и воздухом образует все тела. Одновременно
    предпринимались попытки связать
    теплоту с движением, так как
    было замечено, что при соударении
    тел или трении друг о друга
    они нагреваются.
    Первые успехи на пути построения
    научной теории теплоты относятся
    к началу XVII в., когда был изобретен
    термометр, и появилась возможность
    количественного исследования тепловых
    процессов и свойств макросистем.
    Вновь был поставлен вопрос
    о том, что же такое теплота. Наметились
    две противоположные точки зрения.
    Согласно одной из них — вещественной
    теории тепла, теплота рассматривалась
    как особого рода невесомая “жидкость”,
    способная перетекать из одного тела
    к другому. Эта жидкость была названа
    теплородом. Чем больше теплорода
    в теле, тем выше температура тела.
    Согласно другой точке
    зрения, теплота — это вид внутреннего
    движения частиц тела. Чем быстрее
    движутся частицы тела, тем выше
    его температура.
    Таким образом, представление
    о тепловых явлениях и свойствах
    связывалось с атомистическим учением
    древних философов о строении
    вещества. В рамках таких представлений
    теорию тепла первоначально называли
    корпускулярной, от слова “корпускула”
    (частица). Ее придерживались ученые: Ньютон,
    Гук, Бойль, Бернулли.
    Большой вклад в развитие
    корпускулярной теории тепла сделал
    великий русский ученый М.В. Ломоносов.
    Он рассматривал теплоту как вращательное
    движение частиц вещества. С помощью
    своей теории он объяснил в общем процессы
    плавления, испарения и теплопроводности,
    а также пришел к выводу о существовании
    “наибольшей или последней степени
    холода”, когда движение частичек вещества
    прекращается. Благодаря работам Ломоносова
    среди русских ученых было очень мало
    сторонников вещественной теории теплоты.
    Но все же, несмотря на
    многие преимущества корпускулярной теории
    теплоты, к середине XVIII в. временную
    победу одержала теория теплорода. Это
    произошло после того как экспериментально
    было доказано сохранение теплоты при
    теплообмене. Отсюда был сделан вывод
    о сохранении (неуничтожении) тепловой
    жидкости — теплорода. В вещественной
    теории было введено понятие теплоемкости
    тел и построена количественная теория
    теплопроводности. Многие термины, введенные
    в то время, сохранились и сейчас.
    В середине XIX в. была доказана
    связь между механической работой
    и количеством теплоты. Подобно
    работе количество теплоты оказалось
    мерой изменения энергии. Нагревание
    тела связано не с увеличением
    в нем количества особой невесомой
    “жидкости”, а с увеличением
    его энергии. Принцип теплорода
    был заменен гораздо более
    глубоким законом сохранения энергии.
    Было установлено, что теплота представляет
    собой форму энергии.
    Значительный вклад в
    развитие теорий тепловых явлений и
    свойств макросистем внесли немецкий
    физик Р. Клаузиус (1822—1888), английский
    физик-теоретик Дж. Максвелл, австрийский
    физик Л. Больцман (1844—1906) и другие ученые.
    Сложилось так, что природа
    тепловых явлений объясняется в
    физике двумя способами: термодинамический
    подход и молекулярно-кинетическая
    теория вещества.
    Термодинамический подход рассматривает
    теплоту с позиции макроскопических
    свойств вещества(давление, температура,
    объём, плотность и т.д.).
    Молекулярно-кинетическая теория
    связывает протекание тепловых яввлений
    и процессов с особенностями внутреннего
    строения вещества и изучает причины,
    которые обуславливают тепловое движение.
    Итак, рассмотрим тепловые явления
    в жизни человека.
    Нагревание и охлаждение,
    испарение и кипение, плавление
    и отвердевание, конденсация —
    все это примеры тепловых явлений.
    Основной источник тепла
    на Земле — Солнце. Но, кроме того,
    люди используют много искусственных
    источников тепла: костер, печку, водяное
    отопление, газовые и электрические
    нагреватели и т.д.
    Вы знаете, что если в
    горячий чай опустить холодную ложку,
    через некоторое время она
    нагреется. При этом чай отдаст часть
    своего тепла не только ложке, но и
    окружающему воздуху. Из примера
    ясно, что тепло может передаваться
    от тела, более нагретого к телу
    менее нагретому. Существует три
    способа передачи теплоты — теплопроводность,
    конвекция, излучение.
    Нагревание ложки в
    горячем чае — пример теплопроводности.
    Все металлы обладают хорошей
    теплопроводностью.
    Конвекцией передается тепло
    в жидкостях и газах. Когда
    мы нагреваем воду в кастрюле или
    чайнике, сначала прогреваются нижние
    слои воды, они становятся легче
    и устремляются вверх, уступая место
    холодной воде. Конвекция происходит
    в комнате, когда включено отопление.
    Горячий воздух от батареи поднимается,
    а холодный опускается.
    Но ни теплопроводностью,
    ни конвекцией невозможно объяснить, как,
    например, далекое от нас Солнце
    нагревает Землю. В этом случае тепло
    передается через безвоздушное пространство
    излучением (тепловыми лучами).
    Для измерения температуры
    используется термометр. В обычной
    жизни  пользуются комнатными или
    медицинскими термометрами.
    Когда говорят о температуре
    по Цельсию, то имеют в виду шкалу
    температур, в которой 0°С соответствует
    температуре замерзания воды, а 100°С —
    точка ее кипения.
    В некоторых странах (США,
    Великобритания) используют шкалу Фаренгейта.
    В ней 212°F соответствуют 100°С. Перевод
    температуры из одной шкалы в
    другую не очень простой, но в случае
    необходимости каждый из вас сможет
    его выполнить самостоятельно. Чтобы
    перевести температуру по шкале
    Цельсия в температуру по шкале
    Фаренгейта, необходимо умножить температуру
    по Цельсию на 9, разделить на 5 и
    прибавить 32. Чтобы сделать обратный
    переход, из температуры по Фаренгейту
    необходимо вычесть 32, умножить остаток
    на 5 и разделить на 9.
    В физике и астрофизике
    часто используют еще одну шкалу
    — шкалу Кельвина. В ней за
    0 принята самая низкая температура
    в природе (абсолютный нуль). Она
    соответствует ?273°С. Единица измерения
    в этой шкале — Кельвин (К). Чтобы
    перевести температуру по Цельсию
    в температуру по Кельвину, к градусам
    по Цельсию надо прибавить 273. Например,
    по Цельсию 100°, а по Кельвину 373 К. Для
    обратного перевода надо вычесть 273.
    Например, 0 К это ?273°С.
    Полезно знать, что температура
    на поверхности Солнца — 6000 К, а внутри
    — 15 000 000 К. Температура в космическом
    пространстве вдали от звезд близка к
    абсолютному нулю.
    В природе мы являемся свидетелями
    тепловых явлений, но порой,  не обращаем
    внимания на их сущность. Например, летом
    идёт дождь а зимой снег. Образуется роса
    на листьях. Появляется туман.
    Знания о тепловых явлениях
    помогают людям конструировать обогреватели
    для домов, тепловые двигатели (двигатели
    внутреннего сгорания, паровые турбины,
    реактивные двигатели и т. д.), предсказывать
    погоду, плавить металл, создавать
    теплоизоляционные и термостойкие
    материалы, которые используются всюду
    — от постройки домов до космических
    кораблей.
    РЕФЕРАТ
    НА ТЕМУ: «ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ»
    УЧЕНИКА 8-Г КЛАССА
    ЧЕРЕДНИЧЕНКО ВАЛЕНТИНА
    2012

  10. Введение
    С давних времен и до сегодняшнего дня люди задаются вопросом, как сохранить тепло. Проблемы поддержания температурного режима в доме, проблемы, связанные с теплой одеждой и посудой, наиболее часто становились причиной различных болезней, плохого питания и неспособности противостоять природным условиям. Решение этих проблем напрямую связано с теплопроводностью. Человеку важно знать, из какого материала состоит тот или иной предмет, понимать, от чего зависит его теплопроводность и быть готовым к его реакции в разных температурных условиях. В данной работе мы постараемся разобраться в этом, а также ответить на вопрос, почему некоторые предметы имеют хорошую теплопроводность, а некоторые совсем не проводят тепло?
    Объектом исследования является явление теплопроводности.
    Предметом исследования являются кухонная посуда, строительные материалы, ткани, снег.
    Цель работы заключается в экспериментальном изучении теплопроводности тканей, кухонной посуды, строительных материалов и снега.
    Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
    Изучить информацию о теплопроводности;
    Исследовать теплопроводность различных веществ и материалов;
    Объяснить наблюдаемые явления, основываясь на физических законах;
    Представить свои примеры теплопроводности;
    Описать роль теплопроводности в повседневной жизни и в строительстве.
    Основными методами исследования являются:
    Изучение литературы по теплопроводности материалов;
    Проведение экспериментов по изучению теплопроводности;
    Анализ полученных результатов.
    Актуальность данной работы заключается в том, что она может стать полезным источником для изучения теории на уроках физики, а также пробудить в учениках интерес и любовь к физике. Кроме того, данная работа представляет собой первые шаги на пути к серьезным открытиям в сфере теплопроводности, способным изменить нашу жизнь в лучшую сторону.
    Глава 1. Из истории открытия теплопроводности Явление теплопередачи
    В современной жизни материальный комфорт в каждом доме связан с тепловыми явлениями. Без теплоты в доме, без посуды, удерживающей тепло, без теплой одежды зимой и без многого другого сейчас невозможно представить жизнь. В древности люди тоже не могли обойтись без теплой одежды и предметов быта. Поэтому многие ученые и философы начали интересоваться тепловыми явлениями еще в древние времена.
    Явление теплопередачи изучалось несколько веков. Но, ни в древности, ни в средние века оно не было изучено до конца. Были лишь простые и единые описания теплопередачи. Ученые утверждали, что если температура вещества повышается, то оно получает теплоту, а если температура понижается, то вещество выделяет теплоту в окружающую среду.
    На протяжении многих веков ученые изучали тепловые явления, однако их деятельность получила развитие только в XVIII веке благодаря изобретенному Галилеем термометру. Первые исследования с помощью термометра были посвящены калориметрии – методу измерения количества теплоты, изучению теплового расширения тел, явлений теплопроводности. Поэтому, можно считать, что основные понятия о теплоте появились именно в XVIII веке.
    В сочинении «Мемуары о теплоте» ученые Антуан Лавуазье (1743-1794) и Пьер Лаплас (1749-1827) рассказали о развитии учения о теплоте, понятии температуры, количестве теплоты и о теплоемкости. Благодаря французским ученым явление передачи тепла начало активно изучаться, и появилось множество работ, посвященных изучению теплоты.
    Одна из значимых работ появилась в 1701 году и была посвящена вопросам теплоты. В работе Ньютон сформулировал закон охлаждения тел. В законе говорилось о том, что температура тела уменьшается пропорционально по мере охлаждения, приближаясь к температуре окружающей среды. Выяснилось, что скорость охлаждения зависит от параметра k=αAC (коэффициента теплопроводности). Ньютон доказал, что с увеличением коэффициента k, тело будет охлаждаться быстрее (Рис.1 – «Изменение коэффициента теплопроводности»).
    Дальнейшие исследования передачи теплоты показали, что процесс охлаждения осуществляется различными способами, которые имеют разную физическую силу. Так возникли излучение теплопроводности и тепловое излучение. Эти два самостоятельных направления отличаются друг от друга тем, что тепловое излучение может осуществляться даже в полном вакууме, а излучение теплопроводности нет, также первое не требует прямого контакта при теплопередаче, а для второго оно необходимо. При теоретическом анализе, основанного на законе охлаждения Ньютона, произошли некоторые трудности, но Фурье сформулировал, что поток тепла пропорционален разности градиенту температуры, таким образом, он сформулировал закон теплопроводности. Закон Фурье показывает, что количество теплоты Q, проходящее через площадку S, за время T, вдоль направления X определяется по формуле:
    где dT/dx – изменение температуры на единицу длины, k – коэффициент теплопроводности.
    Рис.1 – «Изменение коэффициента теплопроводности»
    В 1744 – 1745 годах появилось утверждение о том, что тепловые явления обусловлены движением молекул тела. Данное утверждение высказал М.В. Ломоносов в своих «Размышлениях о причине теплоты и холода». Однако предположения Ломоносова расходились с действующими в то время теориями о теплоте. Поэтому, чтобы отличие взглядов Ломоносова и теорий теплоты стало очевидным, обратимся к XVIII столетию и представлениям о теплоте того времени. Теплоту представляли в виде невесомой и невидимой жидкости, которая впитывает поры тела. Жидкость, которая является невидимой и невесомой одновременно назвали теплородом.
    В конце XVIII века английский физик Румфорд доказал правильность идеи Ломоносова. К такому выводу Румфорд пришел, когда наблюдал за изготовлением пушек. Он обратил внимание на то, что при сверлении ствола пушки сверло сильно нагревается. Это означало, что при трении тела нагреваются. Данное явление было известно еще в начале истории человечества. Древние люди с помощью трения добывали огонь, но они не смогли увидеть за этим явлением закон природы. Румофорд стал первым исследователем, кому это оказалось посильным. При наблюдении за сверлением ствола пушки у физика появился вопрос: отчего происходит нагревание тела? Не происходит ли нагревание оттого, что металлические опилки, полученные при сверлении, обладают меньшей теплоемкостью, чем сам ствол пушки? Ответ заключается в том, что количество теплоты металла при переходе в опилки может уместиться в них, только если будет повышение температуры.
    Когда появилось предположение о том, что теплоемкость сплошного металла и теплоемкость опилок одинаковы, то оказалось, что объяснения Румфорда о нагревании металла неверно. Тогда Румфорд предположил, что теплота входит в изделие из воздуха. В доказательство физик залил водой рассверливаемый ствол пушки. Получилось так, что вода нагрелась и даже закипела. Значит и первое, и второе объяснения являются верными. Узнав свою правоту Румфорд заявил: «для того чтобы получить теплоту в неограниченном количестве, достаточно продолжить сверлить, при этом теплоту нельзя считать теплородом». Поэтому все тепловые явления следует рассматривать как движение.
    Глава 2. Теплопроводность 2.1. Определение теплопроводности
    Различают три вида теплопередачи: конвенция, излучение и теплопроводность. Конвенция – процесс передачи тепла движущими массами жидкости и газа. Тепловое излучение – перенос тепла в газообразной середе или вакууме в виде электромагнитных волн. Теплопроводность – способность материалов передавать через свою толщину тепловой поток. Тепловой поток возникает из-за разности температур на противоположных поверхностях.
    Мы остановимся на третьем виде теплопередачи и узнаем о теплопроводности немного больше. Теплопроводность больше проявляется в сплошных твердых телах, а также теплопроводность находится и в капельках жидкостях и газах. В твердых материалах основным видом теплообмена является теплопроводность. Теплопроводность материалов зависит от средней плотности и химико-минерального состава, влажности, структуры и средней температуры материала. Известно, что чем меньше средняя плотность материала, тeм ниже его теплопроводность. Тeплопроводность увеличивается тогда, кoгда увеличивается влажность материала. Рaзличные материалы имеют разную теплопроводность, одни медленно проводят теплоту, другие – быстрeе. Поэтому и количественный показатель теплопроводности – коэффициент теплопроводности (λ (лямбда)) – бyдeт y всех материалов свой. С увеличением плотности, влажности и температуры материала повышается λ. Коэффициент теплопроводностизaвисит oт плотности, влaжности, тeмпературы и cтруктуры материала.
    2.2. Суть теплопроводности
    Теплопроводность происходит из-за движения тепла и взаимодействия его составляющих частиц друг с другом. Процесс теплопроводности стремиться сделать температуру всего тела одинаковой. Теплопроводность – это свойство тел проводить тепло, основанное на теплообмене, которое происходит между атомами и молекулами тела. Однако, при теплопроводности не происходит перенос вещества от одного конца тела к другому. Все потому, что у жидкостей теплопроводность небольшая. Газы тоже имеют маленькую теплопроводность.
    Теплопроводность жидкости намного меньше теплопроводности твердого тела. Это зависит от молекул, которые наводятся в том или ином теле и от плотности. Жидкости имеют маленькую теплопроводность из-за того, что молекулы в ней расположены далеко друг от друга, в отличие от молекул твердого тела. Плотность газа меньше плотности жидкости, следовательно, молекулы газа находятся на большом расстоянии друг от друга, а это значит, что газы имеют теплопроводность меньше, чем любые жидкости.
    Плохой теплопроводностью обладают не только газы и жидкости, но и волосы, шерсть, перья и бумага. Известно, что между волокнами этих веществ расположен воздух, а это преграда для передачи тепла. Поэтому шерсть обладает плохой теплопроводностью, а значит, что она не пропускает холод и способна удерживать тепло, поэтому в мороз смело можно надевать шерстяную кофту и не волноваться о том, что можно замерзнуть. Теперь нам известно, что благодаря плотно соединенным шерстяным волоскам кофта обладает плохой теплопроводность и не пропускает холод.
    Глава 3. Экспериментальные работы по изучению и созданию теплопроводности различных материалов
    В России в зимнее время года, температура на улице становится все ниже. Известно, что самые холодные зимы именно в нашей стране. Однако низкие температуры не останавливают отважных ребят, которые, несмотря на мороз, выходят слепить снеговиков и покататься на санках. В некоторых случаях через определенное время дети жалуются на озябшие руки и ноги. В то же время другие ребята продолжают играть и веселиться, несмотря на холод. Нам стало интересно, почему некоторые дети в одинаковой по внешнему виду одежде замерзают, а некоторые продолжают гулять, не обращая внимания на мороз. Мы попробовали разобраться в этом и изучить свойства различных тканей с точки зрения физики. Чтобы решить проблему с теплой одеждой, нам необходимо исследовать некоторые виды тканей на теплопроводность.
    Опыт №1 Изучение теплопроводности тканей
    Необходимые приборы и материалы:
    Лед 2х4х2 см.
    Полиэтиленовые пакетики 7х5 см.
    Термометр
    Флисовая ткань10х10 см.
    Синтетическая ткань 10х10 см.
    Фланелевая ткань 10х10 см.
    а
    б
    Хлопковая ткань 10х10 см.
    Рис.2 – «Изучение теплопроводности тканей»
    Болоньевая ткань 10х10 см.
    Трикотажная ткань 10х10 см.
    Ход работы:
    Подготовить лед и кусочки ткани одинакового размера.
    Положить лед в полиэтиленовые пакетики и обернуть различными кусочками ткани (Рис.2а;б– «Изучение теплопроводности тканей»).
    Завязать ткани со льдом так, чтобы воздух не попадал внутрь ткани.
    Через 1 час измерить температуру льда во всех пакетиках с тканью.
    Табл.1 – «Теплопроводность тканей»
    Спустя 1 час лед во всех тканях растаял. Только в пакетике с флисовой тканью (№2) остался лед. Это означает, что флисовая ткань не пропускает тепло и обладает плохой теплопроводностью, а значит, во флисовой одежде зимой замерзнешь намного позже, чем, например, в болоньевой. Любая ткань в своем составе имеет волокна с воздухом, которые способные удерживать тепло. Если волокна с воздухом далеко расположены друг от друга, то ткань будет пропускать тепло. Если же волокна расположены близко, ткань наоборот будет удерживать тепло.

    Ткань
    Температура льда, °С
    Температура воды, °С спустя час
    1
    Синтетическая
    -8
    +13,5
    2
    Флисовая
    -8
    +9,4
    3
    Хлопковая
    -8
    +11,2
    4
    Болоньевая
    -8
    +12,3
    5
    Фланелевая
    -8
    +15,4
    6
    Трикотажная
    -8
    +14,7
    Из приведенной таблицы (Табл.1 – «Теплопроводность тканей») видно, что наименьшая температура воды (+9,4°С) сохранилась у флисовой ткани. Затем, по мере повышения температуры воды в ткани идет хлопковая ткань (+11,2 °С), болоньевая (+12,3°С), синтетическая (+13,5°С). Высокой теплопроводностью обладают трикотажная (+14,7°С) и фланелевая (+15,4°С) ткани.
    Рис.3 – «Изменение температуры льда»
    Любая ткань в своем составе имеет волокна с воздухом, которые способные удерживать тепло. Если волокна с воздухом далеко расположены друг от друга, то ткань будет пропускать тепло. Если же волокна расположены близко, ткань наоборот будет удерживать тепло.
    Теплопроводность тканей можно выразить графически. Для этого начертим график зависимости (Рис.3 – «Изменение температуры льда») температуры (t,°С) от времени (Т, мин.).
    Опыт № 2 Изучение теплопроводности кухонной посуды
    Необходимые приборы и материалы:
    Термометр
    Кастрюля из нержавеющей стали
    Эмалированная кастрюля
    Чугунная кастрюля
    Вода 54°С
    Рис.4 – «Теплопроводность кухонной посуды»
    Ход работы:
    Налить воду одинаковой температуры во все кастрюли и закрыть их (Рис.4 – «Теплопроводность кухонной посуды»).
    Измерить начальную температуру воды и стенок кастрюль, записать температуры.
    Через 5 минут заново измерить температуру стенок и воды.
    Измерять температуры на протяжении 1 часа, через каждые 5 минут.
    Табл.2 – «Температура стенок кастрюли»
    Мы измеряли температуру стенок кастрюль и записали полученные результаты в таблицу (Табл.2 – «Температура стенок кастрюли»), из которой видно, что температура стенок чугунной кастрюли не изменялась на протяжении 25 минут. Температура стенок эмалированной кастрюли на протяжении 20 минут не изменялась. Температура стенок кастрюли из нержавейки сразу начала снижаться. Это значит, что кастрюля из нержавейки имеет хорошую теплопроводность и не способна хорошо удерживать тепло.

    Материал кастрюли
    Начальная тем-ра стенок, °С
    Температура стенок через:
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    60
    1
    Нержавейка
    39
    38,5
    35
    34,2
    33,1
    32,7
    32,1
    31,8
    31
    31
    2
    Эмаль
    34
    33,5
    32,2
    32,2
    32
    31,4
    31,4
    31
    29,7
    28
    3
    Чугун
    33
    33
    33
    33
    33
    33
    32,6
    32,4
    32,2
    32
    Табл.3 – «Температура воды»
    Также мы измеряли температуру воды в разных кастрюлях на протяжении 2 часов. Результаты опыта мы записали в таблицу (Табл.3 – «Температура воды»), из которой видно, что температура воды в кастрюле из нержавейки снижалась постепенно. Температура воды в чугунной кастрюле начала снижаться сразу.

    Материал кастрюли
    Начальная тем-ра воды, °С
    Температура воды через:
    15
    20
    25
    30
    60
    120
    1
    Нержавейка
    54
    49,6
    47,8
    46,5
    45,3
    43,2
    38,2
    2
    Эмаль
    54
    48,3
    47,1
    44,5
    44,2
    41,8
    36,1
    3
    Чугун
    54
    45
    44
    42,6
    42
    40,2
    33,4
    Проанализировав две таблицы, можно сказать, что температура стенок чугунной кастрюли почти не изменилась, но температура воды сразу начала снижаться. Это говорит о том, что вода, находящаяся в кастрюле, нагревает ее, чтобы не позволить пройти воздуху и остудить воду. Поэтому если температура стенок кастрюли из нержавейки быстро снижаться, а температура воды остается прежней, то нержавеющий материал обладает хорошей теплопроводностью и не способен удержать тепло на долгое время.
    Теплопроводность различных материалов, из которых сделаны кастрюли можно выразить графически, построив график зависимости (Рис.5 – «Изменение температуры стенок кастрюль») температуры стенок (t,°С) от времени (Т, мин.).
    Рис.5 – «Изменение температуры стенок кастрюли»
    Снижение температуры воды в кастрюлях из разных материалов можно выразить графиком зависимости (Рис.6 – «Изменение температуры воды в кастрюлях») температуры воды (t,°С) от времени (Т, мин.).
    Рис.6 – «Изменение температуры воды в кастрюлях»
    Опыт № 3 Изучение теплоизоляционных свойств снега
    Фермеры часто задаются вопросом о том, как повысить переносимость живыми организмами и растениями низкой температуры в зимний период. Коэффициент теплопроводности снега примерно в 10 раз меньше, чем коэффициент теплопроводности почв. И в 10 раз больше коэффициента теплопроводности воздуха. Если снег рыхлый, то воздух заполняет промежутки между кристаллами снега и быстрее остужает почву, чем липкий снег. Кроме того, температура почвы под снегом зависит от толщины снежного покрова. Поэтому, чем больше толщина снежного покрова, тем медленнее изменяется температура почвы под снегом.
    Необходимые приборы и материалы:
    Термометр
    Линейка
    Рис.7 – «Измерение температуры снега»
    Ход работы:
    Измерить температуру на поверхности снега (Рис.7 – «Измерение температуры снега»).
    Измерить толщину снежного покрова.
    Измерить температуру на поверхности почвы под снегом.
    Рассчитать разность температур.
    Сравнить теплопроводность снега и температуру почвы при разной толщине снежного покрова.
    Табл.4 – «Температура снега»
    Записать полученные результаты в таблицу.
    Толщина снежного покрова, см
    Температура, °С
    Разница температур, °С
    На поверхности снега
    На поверхности почвы под снегом
    3
    -13
    -10
    3
    8
    -18
    -7
    11
    15
    -20
    -6
    14
    20
    -24
    -5
    19
    60
    -26
    -2
    24
    На протяжении 2-х недель мы измеряли толщину и температуру снега, и температуру почвы под снегом. Полученные результаты мы записали в таблицу (Табл.4 – «Температура снега»), из которой видно, что чем больше толщина снега, тем выше температура почвы под снегом. Это говорит о том, что температура почвы под снегом также зависит от толщины снега.
    Опыт №4 Изучение теплопроводности строительных материалов
    В строительстве часто используют теплозащитные материалы. Теплозащитными называют строительные материалы и изделия, для тепловой защиты конструкций зданий и cооpyжений. Основной особенностью подобных материалов являются малая или средняя плотность и низкая теплопроводность. Мы решили узнать, какие строительные материалы имеют плохую теплопроводность и способны сохранять тепло в доме.
    Необходимые приборы и материалы:
    Измеритель теплопроводности материалов МИТ-1
    Пенопласт
    Пеноплекс
    Бетон
    Рис.8 – «Измерение теплопроводности пеноплекса»
    Дерево
    Кирпич
    Ход работы:
    Подключить МИТ-1 к источнику питания.
    Сделать отверстие в материалах диаметром 6мм.
    Вставить измерительный зонд МИТ-1 исследуемые материалы (Рис.8 – «Измерение теплопроводности пеноплеска»).
    Снять показания.
    Записать полученные результаты в таблицу.
    Табл.5 – «Теплопроводность строительных материалов»

    Материал
    Теплопроводность, Вт/мК
    1
    Пенопласт
    0,0446
    2
    Пеноплекс
    0,0507
    3
    Дерево
    0,0787
    4
    Бетон
    1,055
    5
    Кирпич
    1,095
    Из полученной таблицы (Табл.5 – «Теплопроводность строительных материалов») видно, что наименьшей теплопроводностью обладает пенопласт (0,0446Вт/мК), значит, пенопласт способен долго удерживать тепло. Именно поэтому в строительстве пенопласт часто используют для обшивки домов. Хорошей теплопроводностью обладают бетон (1,055Вт/мК) и кирпич (1,095Вт/мК), это говорит о том, что бетон и кирпич плохо сохраняют тепло. Поэтому материалы, обладающие хорошей теплопроводностью, используют только для строительства домов.
    Заключение
    Подводя итоги исследования теплопроводности тканей, кухонной посуды, строительных материалов, снега, можно сделать следующие выводы:
    Результаты исследования теплопроводности показывают, что чем лучше теплопроводность, тем хуже материал удерживает тепло. Если теплопроводность плохая, значит материал хорошо удерживает тепло и не пропускает холод.
    Изучение теплопроводности доказывает, что теплопроводность вещества зависит от его агрегатного состояния. У твердых тел теплопроводность будет больше, чем у жидкостей или газов.
    Теплопроводность тканей зависит от молекул, которые входят в состав тканей. Ткани, имеющие в своем составе молекулы, расположенные далеко друг от друга, имеют теплопроводность лучше, чем ткани с составом молекул, не имеющих воздуха между собой.
    Изучение теплопроводности снега доказывает, что рыхлый снег является плохим носителем тепла, в то время как липкий снег способен хорошо удерживать тепло и согревать землю. Как показали исследования, толщина снежного покрова играет большую роль в изменении температуры почвы.
    Изучение истории теплопроводности позволило нам узнать, что явление теплопроводности изучалось на протяжении несколько веков. Теплопроводность является одним из видов теплопередачи, в процессе которого частицы тела взаимодействуют друг с другом, стремясь сделать температуру тела одинаковой.
    Теплопроводность различных материалов широко используется в строительстве, быту и часто встречается в повседневной жизни человека. Изучение теплопроводности имеет большое значение для здоровья и комфорта человека, а также играет бoльшую рoль в создании материала, полeзного для человека. Таким образом, создание и открытие веществ, обладающих теплоизоляционными свойствами, является одним из вaжнейших задач человечества.
    Библиографический список
    Беляевский И. А. Исследование теплопроводности различных веществ// Международный школьный научный вестник. – 2017. – №1. – С.72-76
    Буховцев Б. Б., Мякишев Г. Я., Сотский Н. Н. Физика: учеб. для 10 кл. общеобраоват. учреждений: базовый и профил. уровни. – 16-е изд. – М.: Просвещение, 2007. 366с.
    Коноплева Н. К. Алюминий, нержавейка… – выбираем домашнюю кастрюлю(посуду). – URL: http://www.liveinternet.ru/users/v0va07/post201139685
    Прохоров А. М. Физичес кая энциклопедия в пяти томах. Советская энциклопедия, 1988. – 532с.
    Чуянов В. А.Энциклопедический словарь юного физика. Сост. — М.: Педагогика, 1984.— 352 с., ил.

  11. Высота Эйфелевой башни.

    Если теперь нас спросят, какова высота Эйфелевой
    башни, то прежде чем  ответить: “300 метров”, вы, вероятно,
    поинтересуетесь:
    –В какую погоду—холодную или теплую?
    Ведь высота столь огромного железного сооружения не
    может быть одинакова при разной температуре. Мы знаем, что железный стержень
    длиной 300м удлиняется на 3мм при нагревании его на один градус.
    Приблизительно на столько же должна возрастать и высота Эйфелевой башни при
    повышении температуры на 1 градус. В теплую солнечную погоду железный материал
    башни может нагреться в Париже градусов до +40, между тем как в холодный,
    дождливый день температура его падает до +10, а зимою до 0, даже до –10. Как
    видим, колебания температуры доходят до 40 и более градусов. Значит, высота Эйфелевой
    башни может колебаться на 3  40=120мм, или на 12см.
    Прямые
    измерения обнаружили даже, что Эйфелева башня еще чувствительнее к колебаниям
    температуры, нежели воздух: она нагревается и охлаждается быстрее и раньше
    реагирует на внезапное появление солнца в облачный день. Изменения высоты
    Эйфелевой башни  обнаружены с помощью проволоки из особой никелевой стали,
    обладающей способностью почти не изменять своей длины при колебаниях
    температуры. Замечательный сплав этот носит название “инвар”(от
    латинского “неизменный).
    Итак, в жаркий день вершина Эйфелевой башни
    поднимается выше, чем в холодный, на кусочек, равный 12см и сделанный из
    железа, которое, впрочем, не стоит ни одного лишнего сантима.
    Когда Октябрьская
    железная дорога                                            длиннее–летом или
    зи
    мой
    ?
    На вопрос: “Какой длины Октябрьская железная
    дорога?”—кто-то ответил:
    –Шестьсот
    сорок километров в среднем ; летом метров на триста длиннее,чем зимой.
    Неожиданный
    ответ этот не так нелеп, как может показаться. Если длиной железной дороги
    называть длину сплошного рельсового пути, то он и в самом деле должен
    быть летом длиннее,чем зимой. Не забудем, что от нагревания рельсы
    удлиняются—на каждый градус Цельсия более чем на одну 100 000-ю своей длины. В
    знойные летние дни температура рельса может доходить до 30-40 градусов и выше;
    иногда рельс нагревается солнцем так сильно,что обжигает руку.В зимние морозы
    рельсы охлаждаются до –25 градусов и ниже. Если остановиться на разнице в 55
    градусов между летней и зимней температурой, то, умножив общую длину пути 640 км
     на 0,00001 и на 55,получим около 1/3 км. Выходит, что и в самом деле рельсовый
    путь между Москвой и Ленинградом на треть километра ,т. е. примерно на триста,
    длиннее, нежели зимой.
    Изменяется здесь, конечно, не длина дороги, а только сумма
    длин всех рельсов. Это не одно и то же, потому что рельсы железнодорожного пути
    не примыкают друг к другу вплотную: между их стыками оставляются небольшие
    промежутки—запас для свободного удлинения рельсов при нагревании. Наше
    вычисление показывает, что сумма длин всех рельсов увеличивается за счет общей
    длины этих пустых промежутков ;общее удлинение в летние знойные дни достигает
    300м по сравнению с величиной ее в сильный мороз. Итак, железная
    часть Октябрьской  дороги действительно летом на 300 м длиннее, нежели
    зимой.
    Часы без завода.

    Лед, не тающий в кипятке.
    Возьмите пробирку, наполните водой, погрузите в нее
    кусочек льда, а чтобы он не всплыл вверх (лед легче воды), придавите его
    свинцовой пулей, медным грузиком и т.п.; при этом, однако, вода должна иметь
    свободный доступ ко льду. Теперь приблизьте пробирку к спиртовой лампе так,
    чтобы пламя лизало только верхнюю часть пробирки. Вскоре вода начинает кипеть,
    выделяя клубы пара. Но странная вещь: лед на дне пробирки не тает! Мы имеем
    перед собой словно маленькое чудо: лед, не тающий в кипящей воде…
    Разгадка кроется  в том, что на дне пробирки вода
    вовсе не кипит, а остается холодной; она кипит только вверху. У нас не
    “лед в кипятке”, а “лед под кипятком”. Расширяясь от тепла,
    вода становится легче и не опускается на дно, а остается в верхней части
    пробирки. Течения теплой воды и перемешивание слоев будут происходить в верхней
    части пробирки и не захватят нижних более плотных слоев. Нагревание может
    передаваться вниз лишь путем теплопроводности, но теплопроводность воды
    чрезвычайно мала.
    Греет ли шуба?
    Что сказали бы вы, если бы вас стали уверять, будто
    шуба нисколько не греет? Вы подумали бы, конечно, что с вами шутят. А
    если бы вам стали доказывать это утверждение на ряде опытов?
    Проделайте, например, такой опыт. Заметьте, сколько показывает термометр, и
    закутайте его в шубу. Через несколько часов выньте. Вы убедитесь, что он не
    нагрелся даже на четверть градуса: сколь показывал раньше, столько показывает и
    теперь. Вот и доказательство, что шуба не греет. Вы могли бы заподозрить, что
    шубы даже холодят. Возьмите два пузыря со льдом, один закутайте в шубу, другой
    оставьте  в комнате незакрытым. Когда лед во втором пузыре растает, разверните
    шубу: вы увидите, что здесь он почти и не начинал таять. Значит, шуба не только
    не согрела льда, но как будто даже холодила его, замедляя таяние!
    Что можно возразить? Как опровергнуть эти доводы? Никак.
    Шубы действительно не греют, если под словом  “греть” разуметь сообщение
    теплоты
    . Лампа греет, печка греет, человеческое тело греет, потому что все
    эти предметы являются источником теплоты. Но шуба в этом смысле слова
    нисколько не греет. Она своего тепла не дает, а только мешает теплоте нашего
    тела уходить от него .
    Вот почему теплокровное животное, тело которого само
    является источником тепла, будет чувствовать себя в шубе теплее, чем без нее.
    Но термометр не порождает собственного тепла, и его температура не изменится от
    того, что мы закутаем его в шубу. Лед, обернутый в шубу, дольше сохраняет свою
    низкую температуру, потому что шуба—весьма плохой проводник теплоты—замедляет
    доступ к нему тепла извне, от комнатного воздуха.
    В таком же смысле, как шуба, снег
    греет землю; будучи, подобно всем порошкообразным телам, плохим проводником
    тепла, он мешает теплу уходить из покрытой им почвы. В почве, защищенной слоем
    снега, термометр показывает нередко градусов на десять больше, чем в почве, не
    покрытой снегом.
    Итак, на вопрос, греет ли нас шуба,
    надо ответить, что шуба только помогает нам греть самих себя. Вернее было бы
    говорить, что мы греем шубу, а не она нас.
    Веер.

    Когда женщины
    обмахиваются веерами, им, конечно, становится прохладнее. Казалось бы, что
    занятие это вполне безвредно для остальных присутствующих в помещении и что
    собравшиеся могут быть только признательны женщинам  за охлаждение воздуха в
    зале.
    Посмотрим, так ли это. Почему при обмахивании веером мы
    ощущаем прохладу? Воздух, непосредственно прилегающий к нашему лицу,
    нагревается и эта теплая воздушная маска, невидимо облегающая наше лицо,
    “греет” его , т. е. замедляет дальнейшую потерю тепла. Если воздух
    вокруг нас неподвижен, то нагревшийся близ лица слой воздуха лишь весьма
    медленно вытесняется вверх более тяжелым ненагретым воздухом. Когда же мы
    смахиваем веером с лица теплую воздушную маску, то лицо соприкасается с все
    новыми порциями ненагретого воздуха и непрерывно отдает им свою теплоту; тело
    наше остывает, и мы ощущаем прохладу.
    Значит, при обмахивании веером женщины непрерывно  удаляют от
    своего лица нагретый воздух и заменяют его ненагретым; нагревшись, этот воздух
    удаляется в свою очередь и заменяется новой порцией ненагретого , и т. д.
    Работа веером ускоряет перемешивание воздуха и способствует
    быстрейшему уравниванию температуры воздуха во всем зале, т. е. доставляет
    облегчение обладательницам веера за счет более прохладного воздуха, окружающего
    остальных присутствующих. Для действия веера имеет значение еще одно
    обстоятельство, о котором мы сейчас расскажем.
    Отчего при ветре холоднее?
    Все знают, что в тихую погоду мороз переносится гораздо
    легче, чем при ветре. Но не все представляют себе причину этого явления.
    Большой холод при ветре ощущается лишь живыми существами; термометр
    вовсе не опускается ниже, когда его обдувает ветер. Ощущение резкого холода в
    ветреную морозную погоду объясняется прежде всего тем, что от лица (и вообще от
    тела) отнимается при этом гораздо больше тепла, нежели в тихую погоду, когда
    воздух, нагретый телом, не так быстро сменяется новой порцией холодного
    воздуха. Чем ветер сильнее, тем большая масса воздуха успевает в течение минуты
    прийти в соприкосновение с кожей, и, следовательно, тем больше тепла отнимается
    ежеминутно от нашего тела. Этого одного уже достаточно, чтобы вызвать ощущение
    холода.
    Но есть и еще причина. Кожа наша
    всегда испаряет влагу, даже в холодном воздухе. Для испарения требуется
    теплота; она отнимается от нашего тела и от того слоя воздуха, который к телу
    прилегает. Если воздух неподвижен, испарение совершается медленно, т. к.
    прилегающий к коже слой воздуха скоро насыщается парами. Но если воздух
    движется и к коже притекают все новые и новые его порции, то испарение все
    время поддерживается очень обильное, а это требует большого расхода теплоты,
    которая отбирается от нашего тела.
    Как же велико охлаждающее действие ветра? Оно
    зависит от его скорости и от  температуры воздуха; в общем оно гораздо
    значительнее, чем обычно думают. Приведу пример, дающий представление о том,
    какого бывает это понижение.  Пусть температура воздуха +4, а ветре нет
    никакого. Кожа нашего тела при таких условиях имеет температуру +31. Если же
    дует легкий ветерок, едва движущий флаги и не шевелящий листвы(скорость 2 м/сек),
    то кожа охлаждается на 7 градусов; при ветре, заставляющем  флаг полоскаться(скорость
    6 м/сек), кожа охлаждается на 22 градуса: температура ее падает до 9
    градусов! Эти данные взяты из книги Н. Н. Калитина “Основы физики
    атмосферы в применении к медицине”; любознательный читатель найдет в ней
    много интересных подробностей.
    Итак, о том, как будет ощущаться нами мороз, мы не можем
    судить по одной лишь температуре, а должны принимать во внимание также и
    скорость ветра. Один и тот же мороз переносится в Ленинграде в среднем хуже,
    чем в Москве, потому что средняя скорость ветра на берегах Балтийского моря
    равна 5-6 м/сек, а в Москве—только 4,5 м/сек. Еще легче
    переносятся морозы в Забайкалье, где средняя скорость ветра всего 1,3 м/сек.
    Знаменитые восточносибирские морозы ощущаются далеко не так жестоко, как думаем
    мы; Восточная Сибирь отличается почти полным безветрием, особенно в зимнее
    время.
    Какую жару способны мы переносить?
    Человек
    гораздо выносливее по отношению к жаре, чем обыкновенно думают: он способен
    переносить в южных странах температуру заметно выше той, какую мы в умеренном
    поясе считаем едва переносимой. Летом в Средней Австралии нередко наблюдается
    температура +46 градусов в тени; там отмечались температуры даже +55 градусов
    в тени (по Цельсию). При переходе через Красное море и Персидский залив
    температура в корабельных помещениях достигает +50 градусов и выше, несмотря на
    непрерывную вентиляцию.
    Наиболее высокие температуры, наблюдавшиеся в природе
    на земном шаре, не превышали +57. Температура эта установлена в так называемой
    “Долине Смерти” в Калифорнии. Зной в Средней Азии—не бывает выше +50
    градусов.
    Отмеченные сейчас температуры измерялись в тени.
    Почему метеоролога интересует температура именно в тени, а не на солнце? Дело в
    том, что температуру воздуха измеряет только термометр, выставленный в
    тени. Градусник, помещенный на солнце, может нагреться его лучами значительно
    выше, чем окружающий воздух, и показание его нисколько не характеризует
    теплового состояния воздушной среды. Поэтому и нет смысла, говоря о знойной
    погоде, ссылаться на показание термометра, выставленного на солнце.
    Производились опыты для определения высшей
    температуры, какую  может выдержать человеческий организм. Оказалось, что при
    весьма постепенном нагревании организм наш в сухом воздухе способен
    выдержать не только температуру кипения воды ( 100 градусов), но иногда даже
    еще более высокую, до 160 градусов по Цельсию, как доказали английские физики
    Благден и Чентри, проводившие ради опыта целые часы в натопленной печи
    хлебопекарни. “Можно сварить яйца и изжарить бифштекс в воздухе помещения,
    в котором люди остаются без вреда для себя”,– замечает по этому поводу
    Тиндаль.
    Чем же объясняется такая выносливость? Тем, что
    организм наш фактически не принимает этой температуры, а сохраняет температуру,
    близкую к нормальной. Он борется с нагреванием посредством обильного выделения
    пота; испарение пота поглощает значительное количество тепла из того слоя
    воздуха, который непосредственно прилегает к коже, и тем в достаточной мере
    понижает его температуру. Единственные необходимые условия состоят в том, чтобы
    тело не соприкасалось непосредственно с источником тепла и чтобы воздух был
    сух.
    Кто бывал в Средней Азии, тот замечал, как
    сравнительно легко переносится там жара в 37 градусов Цельсия и более.
    24-градусная жара в Ленинграде переносится гораздо хуже. Причина, конечно, во
    влажности воздуха в Ленинграде и сухости его в Средней Азии, где дождь –
    явление крайне редкое ( в июне влажность доходит до нуля).
    Почему пламя не гаснет само собой?
    Если вдуматься хорошенько  в процесс  горения, то
    невольно возникает вопрос: отчего пламя не гаснет само собой? Ведь продуктами горения являются углекислый
    газ и водяной пар—вещества негорючие , неспособные поддерживать горение.
    Следовательно, пламя с первого же момента горения должно быть окружено
    негорючими веществами, которые мешают притока воздуха; без воздуха горение
    продолжаться не может, и пламя должно погаснуть.
    Почему же этого не происходит? Почему
    горение длиться непрерывно, пока есть
    запас горючего вещества? Только потому,
    что газы расширяются от нагревания и, следовательно, становятся легче.
    Лишь благодаря этому нагретые продукты горения не остаются на месте своего
    образования, в непосредственном соседстве с пламенем, а немедленно же
    вытесняются вверх чистым воздухом. Если бы закон Архимеда  не распространялся
    на газы(или если бы не было тяжести), всякое пламя, погоревши немного, гасло бы
    само собой.
    Весьма легко убедиться в том, как губительно действуют
    на пламя продукты его горения. Вы нередко пользуетесь этим, сами того не
    подозревая, чтобы загасить огонь в лампе. Как задуваете вы керосиновую лампу? Дуете
    в нее  сверху, т. е. гоните вниз, к пламени, негорючие продукты его горения; и
    оно гаснет, лишенное свободного доступа воздуха.
     

    Горячий лед.
    Есть еще более удивительная вещь: горячий лед. Мы
    привыкли думать, что вода в твердом состоянии не может существовать при
    температуре выше нуля. Исследования английского физика Бриджмена показали, что
    это не так: под весьма значительным давлением вода переходит в твердое
    состояние и остается такой при температуре значительно выше нуля. Вообще
    Бриджмен показал, что может существовать не один сорт льда, а несколько. Тот
    лед, который он называет “льдом № 5”, получается под чудовищным
    давлением в 20 600 атмосфер и  остается твердым при температуре +76 градусов по
    Цельсию. Он обжег бы нам пальцы, если бы мы могли до него дотронуться. Но
    прикосновение к нему невозможно: лед №5 образуется под давлением мощного пресса
    в толстостенном сосуде из лучшей стали. Увидеть его или взять в руки нельзя, и
    о свойствах  “горячего льда” узнают лишь косвенным образом.
    Любопытно, что “горячий лед” плотнее
    обыкновенного, плотнее даже воды: его удельный вес 1,05. Он должен был бы
    тонуть в воде, между тем как обыкновенный лед в ней плавает.
    Используемая литература:
    1. Перельман Я. И. “Занимательная физика”.
    Изд.”Тезис” Екатеринбург 1994г.
     















Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *