Unutarnja energija, kao i svaka druga vrsta energije, može se prenositi s jednog tijela na drugo. Mi već smatra jednim od primjera takvog prijenosa- prijenos energije iz Vruća voda na hladnu žlicu. Ova vrsta prijenosa topline naziva se kondukcija.
Toplinska vodljivost može se promatrati u sljedećem pokusu. Jedan kraj debele bakrene žice učvrste u tronožac, a na žicu se voskom pričvrsti nekoliko karanfila (si. 183). Na zagrijavanje slobodnog kraja žice u plamenu voska alkoholne lampe topi se, a klinovi postupno otpadaju sa žice. Prvo će nestati oni koji su bliže plamenu, a zatim svi ostali redom.
Kako se energija prenosi kroz žicu?
Prvo vrući plamen uzrokuje pojačanje oscilatorno gibanje metalne čestice na jednom kraju žice i njezina temperatura raste. Tada se to povećanje gibanja prenosi na susjedne čestice, a povećava se i brzina njihovih oscilacija, tj. temperatura sljedećeg dijela žice raste. Tada se povećava brzina osciliranja sljedećih čestica i sl. Vrlo je važno napomenuti da se tijekom provođenja topline sama tvar ne kreće s jednog kraja tijela na drugi.
Različite tvari imaju različitu toplinsku vodljivost. To se može vidjeti u pokusu u kojem se energija prenosi kroz šipke od različitih metala (slika 184). A iz životnog iskustva znamo da neke tvari imaju veću toplinsku vodljivost od drugih.Željezni čavao, na primjer, ne može se dugo grijati dok se drži u ruci, ali se može držati zapaljena šibica dok plamen ne dotakne ruku.
Metali imaju visoku toplinsku vodljivost, osobito srebro i bakar.
U tekućinama, s izuzetkom rastaljenih metala, kao što je živa, toplinska vodljivost je niska. Plinovi imaju manju toplinsku vodljivost. Nakon svega molekule su im udaljene a prijenos gibanja s jedne molekule na drugu je otežan.
Vuna, paperje, krzno i druga porozna tijela sadrže zrak između svojih vlakana i stoga imaju lošu toplinsku vodljivost. Zato vune krzno, paperje štite životinje od hlađenja. Štiti životinje od hlađenja i masnog sloja, koji je dostupan kod ptica močvarica, kitova, morževa, tuljana.
Najnižu toplinsku vodljivost ima vakuum, vrlo razrijeđeni plin. To se objašnjava činjenicom da je toplinska vodljivost, tj. prijenos energije iz jednog dijela tijela na drugi provode molekule ili druge čestice - dakle, tamo gdje nema čestica, ne može doći do provođenja topline.
Tvari niske toplinske vodljivosti koriste se tamo gdje je potrebno uštedjeti energiju. Na primjer, zidovi od opeke pomažu zadržati unutarnju energiju u prostoriji. Limenka za zaštitu tijela, a od grijanja se čuva npr. led u podrumu, oblaganje podruma slamom, piljevinom i zemljom, koji imaju lošu toplinsku vodljivost.
Pitanja. jedan. Kojim se pokusom može promatrati prijenos unutarnje energije čvrstog tijela? 2. Kako se odvija prijenos energije kroz metalnu žicu? 3. Koje tvari imaju najveću i najmanju toplinsku vodljivost? Gdje se koriste?
Vježbe. jedan. Zašto duboki rahli snijeg štiti ozime usjeve od smrzavanja? 2. Objasnite zašto slama, sijeno, suho lišće imaju lošu toplinsku vodljivost. 3. Izračunato je da je toplinska vodljivost borovih ploča 3,7 puta veća od borove piljevine, toplinska vodljivost leda je 21,6 puta veća od one svježe napadalog snijega (snijeg se sastoji od malih kristala leda). Kako objasniti takvu razliku? 4. Zašto je izraz "topla bunda" netočan? 5. Škare i olovke koje leže na stolu imaju istu temperaturu. Zašto su škare hladnije na dodir? 6. Objasnite kako krzno, paperje, perje na tijelu životinja, kao i ljudska odjeća štite od hladnoće.
U prethodnom paragrafu saznali smo da prilikom spuštanja metalne igle u čašu sa Vruća voda vrlo brzo je i kraj žbice postao vruć. Posljedično, unutarnja energija, kao i svaka vrsta energije, može se prenositi s jednog tijela na drugo. Unutarnja energija također se može prenositi s jednog dijela tijela na drugi. Tako, na primjer, ako se jedan kraj čavla zagrije u plamenu, tada će se njegov drugi kraj, koji je u ruci, postupno zagrijati i opeći ruku.
Pojava prijenosa unutarnje energije s jednog dijela tijela na drugi ili s jednog tijela na drugo kada su u neposrednom dodiru naziva se toplinska vodljivost.
Proučimo ovaj fenomen izvodeći niz pokusa s krutinama, tekućinama i plinovima.
Stavimo kraj drvenog štapa u vatru. Zapalit će se. Drugi kraj štapa, koji je vani, bit će hladan. Dakle, drvo ima loša toplinska vodljivost.
Kraj tanke staklene šipke prinesemo plamenu špiritusne svjetiljke. Nakon nekog vremena će se zagrijati, dok će drugi kraj ostati hladan. Posljedično, staklo također ima lošu toplinsku vodljivost.
Ako kraj metalne šipke zagrijemo u plamenu, vrlo brzo će se cijela šipka jako zagrijati. Ne možemo ga više držati u rukama.
To znači da metali dobro provode toplinu, odnosno imaju velika toplinska vodljivost. Srebro i bakar imaju najveću toplinsku vodljivost.
Razmotrite prijenos topline s jednog dijela krutog tijela na drugi u sljedećem pokusu.
Fiksiramo jedan kraj debele bakrene žice u stativ. Na žicu voskom pričvrstite nekoliko karanfila. Kad se slobodni kraj žice zagrije u plamenu alkoholne lampe, vosak će se otopiti. Karanfili će postupno početi otpadati (slika 5). Prvo će nestati oni koji su bliže plamenu, a zatim svi ostali redom.
Riža. 5. Prijenos topline s jednog dijela čvrstog tijela na drugi
Otkrijmo kako se energija prenosi duž žice. Brzina oscilatornog gibanja metalnih čestica povećava se u onom dijelu žice koji je bliže plamenu. Budući da čestice neprestano međusobno djeluju, povećava se brzina gibanja susjednih čestica. Temperatura sljedećeg komada žice počinje rasti, i tako dalje.
Treba imati na umu da tijekom provođenja topline nema prijenosa tvari s jednog kraja tijela na drugi.
Razmotrimo sada toplinsku vodljivost tekućina. Uzmite epruvetu s vodom i počnite zagrijavati njezin gornji dio. Voda na površini ubrzo će prokuhati, a na dnu epruvete za to vrijeme će se samo zagrijati (slika 6). To znači da tekućine imaju nisku toplinsku vodljivost, s izuzetkom žive i rastaljenih metala.
Riža. 6. Toplinska vodljivost tekućine
To je zbog činjenice da su u tekućinama molekule smještene na većoj udaljenosti jedna od druge nego u tekućinama. čvrste tvari Oh.
Ispitujemo toplinsku vodljivost plinova. Suhu epruvetu stavimo na prst i zagrijavamo je na plamenu alkoholne lampe dnom prema gore (slika 7). Prst se dugo neće osjećati toplim.
Riža. 7. Toplinska vodljivost plina
To je zbog činjenice da je udaljenost između molekula plina još veća nego kod tekućina i krutina. Zbog toga je toplinska vodljivost plinova još manja.
Tako, toplinska vodljivost pri razne tvari drugačiji.
Iskustvo prikazano na slici 8 pokazuje da toplinska vodljivost različitih metala nije ista.
Riža. 8. Toplinska vodljivost različitih metala
Vuna, dlaka, ptičje perje, papir, pluto i druga porozna tijela imaju lošu toplinsku vodljivost. To je zbog činjenice da se između vlakana tih tvari nalazi zrak. Najnižu toplinsku vodljivost ima vakuum (prostor oslobođen od zraka). To se objašnjava činjenicom da je toplinska vodljivost prijenos energije s jednog dijela tijela na drugi, koji se javlja tijekom interakcije molekula ili drugih čestica. U prostoru u kojem nema čestica ne može doći do provođenja topline.
Ako postoji potreba za zaštitom tijela od hlađenja ili zagrijavanja, tada se koriste tvari niske toplinske vodljivosti. Dakle, za lonce, tave, ručke su izrađene od plastike. Kuće se grade od balvana ili opeke, koje imaju lošu toplinsku vodljivost, što znači da štite prostorije od hlađenja.
Pitanja
- Kako se energija prenosi kroz metalnu žicu?
- Objasnite iskustvo (vidi sliku 8) koje pokazuje da je toplinska vodljivost bakra veća od toplinske vodljivosti čelika.
- Koje tvari imaju najveću i najmanju toplinsku vodljivost? Gdje se koriste?
- Zašto krzno, paperje, perje na tijelu životinja i ptica, kao i ljudska odjeća štite od hladnoće?
Vježba 3
- Zašto duboki rahli snijeg štiti ozime usjeve od smrzavanja?
- Procjenjuje se da je toplinska vodljivost borovih ploča 3,7 puta veća od borove piljevine. Kako objasniti takvu razliku?
- Zašto se voda ne smrzava pod debelim slojem leda?
- Zašto je izraz "topli krzneni kaput" netočan?
Vježbajte
Uzmite šalicu vruće vode i uronite metalnu i drvenu žlicu u vodu istovremeno. Koja će se žlica brže zagrijati? Kako se toplina izmjenjuje između vode i žlica? Kako se mijenja unutarnja energija vode i žlica?
, 10. razred
Tema: "
Temperatura i toplinska ravnoteža
»
toplinske pojave
Koje vrste prijenosa topline poznajete?
Konvekcija;
Toplinska vodljivost;
Radijacija.
Što je toplinska vodljivost?
Odgovor: prijenos topline tijekom međudjelovanja čestica.
Koje tvari imaju najveću i najmanju toplinsku vodljivost?
Odgovor: najveći - za metale, najmanji - za plinove.
Što je fenomen konvekcije?
Odgovor: prijenos topline protokom tekućine ili plina.
Što objašnjava konvekciju?
Odgovor: kretanje tokova toplog plina i tekućine objašnjava se Arhimedovom silom.
Koje vrste konvekcije poznajete?
Odgovor: prirodno i prisilno.
Energija koju tijelo prima ili gubi tijekom prijenosa topline naziva se ...
količina topline.
1. Koliki je daljinski toplinski kapacitet tvari?
- vrijednost koja pokazuje koliko je topline potrebno za promjenu temperature tvari mase 1 kg za 1 0C.
2. Za različite tvari određena toplina…
3. Tvari u različitim agregatna stanja(led, voda, para) specifični toplinski kapacitet ...
Zadatak. Izračunajte količinu topline potrebnu da zagrijete bakreni dio mase 2 kg da mu se temperatura promijeni za 100 0C.
Prezentaciju možete preuzeti klikom na tekst Preuzmite prezentaciju i instalirajte Microsoft PowerPoint.
Poslao učitelj Mirošničenko.
