06.2012
ЧТО ХОЛОДНЕЕ
Задумывались ли вы, почему некоторые предметы, находящиеся в совершенно одинаковых условиях (а следовательно, имеющие одинаковую температуру), кажутся, если их потрогать, более холодными, чем остальные?
Опыт
Положите на столе, рядом, деревянную доску и зеркало. Между ними положите комнатный термометр. Спустя какое-то— довольно долгое — время можно считать, что температуры деревянной доски и зеркала сравнялись. Термометр показывает температуру воздуха — такую же, какая, очевидно, и у доски и у зеркала.
Дотроньтесь ладонью до зеркала. Вы почувствуете холод стекла. Тут же дотроньтесь до доски. Она покажется значительно теплее. В чем дело? Ведь температура воздуха, доски и зеркала одинакова. Почему же стекло показалось холоднее дерева?
Ваши руки имеют температуру около 36,6°. Это температура тела здорового человека. А температура стекла в комнате, скажем, 20°. Как хороший проводник тепла, стекло сразу же начнет нагреваться от вашей руки, начнет с жадностью «выкачивать» из нее теплоту. От этого вы и ощущаете холод в ладони.
Дерево хуже проводит тепло. У него в нашем опыте температура тоже 20°, и оно тоже начнет «перекачивать» в себя тепло, нагреваться от руки, но делает это значительно медленнее, поэтому вы не ощущаете резкого холода. Вот дерево и кажется теплее стекла, хотя и у того и у другого температура одинаковая.
Правда, дело тут не только в разных материалах тел. Если коснуться гладкой, отшлифованной доски и точно такой же, но не оструганной, будет ощущаться разница в их температурах. А все из-за того, что разным будет количество точек соприкосновения (тепловых рецепторов кожи рук).
НАГРЕВАНИЕ БЕЗ ОГНЯ
Проделаем несколько опытов, в которых теплота будет появляться без огня и без участия электричества.
Опыт 1
Начнем с нагревания воздуха. Дома у вас, наверное, есть велосипедный насос. Когда вы накачиваете воздух в велосипедную камеру, корпус насоса заметно нагревается. Поршень насоса сжимает с силой воздух. От сжатия воздух нагревается, и его теплота передается корпусу насоса. Механическая энергия перешла в тепловую.
Опыт 2
Этот опыт связан с нагреванием металла. Возьмите кусок медной или железной проволоки толщиной около одного миллиметра и начните его быстро сгибать и разгибать. Место сгиба сильно нагреется. Когда вы бьете молотком по металлу (например, выпрямляете какой-нибудь металлический прут или забиваете большой гвоздь), место, по которому ударяете молотком, сильно нагревается. Здесь тоже механическая энергия перешла в тепловую.
Трением можно нагреть и дерево. Возьмите сухую доску, сделайте в ней небольшую выемку, вставьте в нее слегка заостренный конец палочки и начните быстро вращать ее ладонями в одну и другую сторону, нажимая на доску. Конец палочки сильно нагреется от трения.
В давние времена добывали огонь трением, спичек не было. Подбирались специальные сорта дерева, и применялось небольшое устройство для увеличения быстроты вращения. Да и в наше время кое-где на Земле живут племена, которые по-прежнему добывают огонь трением.
Опыт 3
Еще один способ добывать тепло без огня — с помощью лучей Солнца. Если у вас есть несильное увеличительное стекло, в ясный, солнечный день наведите с его помощью солнечные лучи на руку. Будьте осторожны: можно почувствовать сильный жар. При достаточно сильной линзе можно даже и зажечь бумажку.
ПОГЛОЩЕНИЕ ТЕПЛОТЫ
Проделаем опыты, которые наглядно покажут, что черная поверхность сильнее поглощает и сильнее излучает тепловые лучи. Возьмите металлическую консервную банку среднего размера. На наружной ее стороне с помощью лейкопластыря прикрепите квадратик белой бумаги, а на противоположной (тоже наружной) стороне прикрепите такой же по размеру квадратик бумаги, но покрашенный с двух сторон черной тушью.
Затем возьмите два пятака и положите на середину каждого из них по одинаковому маленькому, с горошину, кусочку стеариновой свечи. Держа монету плоскогубцами, поднесите ее к пламени свечи или газовой плиты. Как только стеарин расплавится, наклоняйте монету в разные стороны, чтобы стеарин покрыл ее поверхность тонким слоем. Перевернув монету, приложите ее к середине белого квадратика и прижмите к банке тряпкой. Дайте стеарину застыть и, когда монета будет держаться, таким же способом приклейте второй пятак к середине черного квадратика.
Когда все будет готово, налейте в банку до самого верха кипяток и наблюдайте, что произойдет с монетами. Сначала довольно быстро отпадет монета с черного квадратика, а через несколько секунд отпадет и другая монета — с белой бумажки.
Условия для монет были созданы совершенно одинаковые, разница была только в цвете поверхностей бумажных квадратиков, которыми они были приклеены к банке. Черный квадратик нагрелся быстрее белого, и монета с него отпала раньше.
Приклеенные монеты, конечно, не будут, как бумажки, облегать поверхность консервной банки и приклеятся своей средней частью, по диаметру. Но важно, чтобы стеарин покрывал монеты равномерным тонким слоем: монеты должны быть приклеены совершенно одинаково.
ИЗЛУЧЕНИЕ ТЕПЛОТЫ
А теперь перейдем к опыту с излучением теплоты. Оберните два одинаковых стакана белой бумагой и заклейте ее по шву. Бумагу одного из стаканов закрасьте снаружи черной тушью. Прогрейте стаканы водой (осторожно, чтобы не замочить бумагу), поставьте их на столе на некотором расстоянии друг от друга и налейте в них из чайника очень горячую воду до самых краев.
Для этого опыта понадобится термометр для измерения температуры воды (но без футляра). Стаканы, наполненные горячей водой, находятся в одинаковых условиях, разница между ними только в цвете оберток. Если вы сразу, как только заполнили стаканы водой, поставили их на стол и измерили температуру воды в них, то убедитесь, что она одинаковая.
Следующее измерение температуры проделайте через некоторое время, минут через пятнадцать. Вы заметите, что в черном стакане вода остыла больше. Например, если в белом стакане температура 48°, то в черном— 47°. Хотя разница и небольшая, всего на один градус, но и этого достаточно, чтобы убедиться: быстрее остывает вода в черном стакане. Термометр всегда держите на одном определенном уровне. Переставляя термометр из одного стакана в другой, вы заметите, как спиртовой или ртутный столбик термометра то поднимается, то опускается на тот самый один градус разницы в температурах.
Конечно, опыт мог бы быть более наглядным, если стаканы закрыть сверху белой и черной крышками, а в них вставить одинаковые термометры. Но будем довольствоваться и нашими скромными наблюдениями. Кстати, все получится нисколько не хуже, если взять две одинаковые консервные банки, одна из которых покрыта копотью.
ОХЛАЖДЕНИЕ ИСПАРЕНИЕМ
При испарении воды ее поверхность охлаждается. Убедимся в этом на следующем опыте. Снимите с одного стакана из прошлого опыта черную бумагу. Белую бумагу на другом стакане оставьте, она нам пригодится. Прогрейте оба стакана и хорошо намочите горячей водой бумагу, которую оставили на одном стакане.
Заполните стаканы до краев горячей водой. Это нужно сделать по возможности быстро. У стоящих на столе стаканов температура должна быть одинаковая, ведь в них налита вода из одного и того же чайника. Спустя некоторое время измерьте температуру воды в стаканах. Вы убедитесь, что в стакане, оклеенном бумагой, которая в начале опыта была намочена горячей водой, температура воды немного ниже. Вода в этом стакане остывает быстрее. Испарение воды из обертки охладило не только бумагу, но и содержимое стакана.
Продолжая наблюдения, вы вдруг обнаружите, что температура воды в обоих стаканах сравнялась. Что же произошло? Оказывается, бумага вокруг стакана высохла и перестала его охлаждать.
Тогда возьмите кастрюльку, налейте в нее горячую воду и, разбавляя ее холодной водой, доведите до той же температуры, какая у воды в оклеенном бумагой стакане. Опустите в кастрюльку оклеенный стакан, не давая воде из кастрюльки попасть внутрь стакана, и, убедившись, что бумага уже намокла, быстро выньте стакан из воды и продолжайте наблюдения. В стакане, оклеенном бумагой, температура воды опять ниже, чем у соседа. На этом опыте вы убедитесь, как испарение влияет на температуру.
ОПЫТ С ПОГАШЕННОЙ СВЕЧОЙ
При зажигании свечи в фитиле плавится вещество, из которого свеча сделана. Это вещество быстро испаряется, и от пламени спички сам фитиль загорается. Под пламенем образуется запас жидкого топлива. Капиллярные силы поднимают его по фитилю. У только что погашенной свечи из фитиля тянется струйка испаряющегося горючего.
Это хорошо видно по белой ленточке пара. Если быстро поднести к такой струйке горящую спичку, она вспыхнет, пламя перекинется на еще не остывший фитиль, и он снова загорится.
ОПЫТЫ С НАРУЖНОЙ ЧАСТЬЮ ПЛАМЕНИ
Сгорание вещества свечи, будь то стеарин или воск, происходит в наружной части пламени. Снаружи пламя омывается воздухом, снабжающим его кислородом. Изнутри в наружную часть пламени непрерывно поступает менее горячее газообразное топливо, испарившееся из фитиля.
Опыт 1
При быстром движении руки бумажка не успеет загореться, но на ней отпечатается темное кольцо. Его образовала яркая, наружная, самая горячая часть пламени. Она и обуглила бумагу в виде темного кольца.
Опыт 2
Второй опыт проделаем со спичкой. Возьмите толстую спичку и введите ее тоже на мгновение в ту же часть пламени, что и в предыдущем опыте.
Спичку следует держать горизонтально, за ее головку, чтобы она не вспыхнула. На спичке появятся два обугленных места. Это те места, которых коснулась наружная часть пламени. В середине, между обугленными следами, спичка осталась необугленной.
Источники: Ф. Рабиза "Опыты без приборов"
class-fizika.ru
Излучение - это перенос энергии путем испускания электромагнитных волн. Это могут быть солнечные лучи, а также лучи, испускаемые нагретыми телами, находящимися вокруг нас.
Эти лучи называют тепловым излучением.
Когда излучение, распространяясь от тела-источника, достигает других тел, то часть его отражается, а часть ими поглощается. При поглощении энергия теплового излучения превращается во внутреннюю энергию тел, и они нагреваются.
Все окружающие нас предметы излучают тепло в той или иной мере.
Тепловое ( инфракрасное ) излучение не воспринимается глазом.
При повышении температуры тела тепловое излучение увеличивается, т.е. чем выше температура тела, тем интенсивнее тепловое излучение. Как фантастично выглядел бы окружающий мир, если бы мы могли видеть недоступные нашему глазу тепловые излучения других тел!
Теплопередача способом излучения возможна в любом веществе и в вакууме. Все тела излучают энергию и остывают. Тела способны не только излучать, но и поглощать тепловое излучение, приэтом они нагреваются.
Темные тела лучше поглощают излучение, чем светлые (или имеющие зеркальную, полированную поверхность), и лучше излучают.
Используя настольную лампу и комнатный термометр, измеряйте температуру под лучами лампы в различных точках, постепенно приближаясь к ней. Время измерения должно быть одинаковым, например, 5–10 мин. Постройте график зависимости температуры от расстояния, сделайте вывод.
.....
Найдите дома две одинаковые белые чашки, одну снаружи покрасьте гуашью или акварелью в черный цвет. Налейте в каждую одинаковое количество горячей воды и проверьте, в какой из них вода остынет быстрее. При наличии термометра результаты подтвердите измерением температуры, укажите время и примерный объем воды.
Проверьте поглощающую способность веществ. Положите термометр под лист белой бумаги или ткани и пронаблюдайте в течение определенного времени за изменением температуры, затем замените белый лист на черный и проделайте то же самое. Проанализируйте результаты и объясните наблюдаемое.
Задание 2. Решите задачи.
1. При какой температуре и металл, и дерево будут казаться на ощупь одинаково нагретыми?
2. Земля непрерывно излучает энергию в космическое пространство. Почему же Земля не замерзает?
................ 3. Два одинаковых термометра выставлены на солнце. Шарик одного из них закопчен. Одинаковую ли температуру покажут термометры?
Нет дополнительных материалов для этого занятия.
www.kursoteka.ru
Излучение - это один из видов теплопередачи.
Например, с помощью излучения наша планета Земля получает большую часть тепла. Земля находится от Солнца на расстоянии примерно равном 15*10^7 км. Все это пространство за пределами атмосферы Земли содержит очень разреженное вещество. Поэтому тепло не может передаваться за счет теплопроводности или конвекции.
Рассмотрим этот способ передачи энергии подробнее, на конкретном примере.
Для опыта нам потребуется жидкостный манометр. Его с помощью резиновой трубки соединяем с теплоприемником. Теперь если поднести к теплоприемнику (но не касаться его) какое-нибудь нагретое до высокой температуры тело, то уровень жидкости в трубке манометре, которая соединена с теплоприемником понизится. Это произойдет за счет того, что воздух в теплоприемнике нагрелся и начал расширяться. Нагревание воздуха можно объяснить лишь тем, что от нагретого тела теплоприемнику передалась энергия.
Так как мы не касались теплоприемника нагретым телом, а воздух является плохим проводником тепла, то вариант теплопроводности можно отбросить. Так как теплоприемник находился рядом с нагретым телом, а не над ним, то вариант с конвекцией тоже можно исключить.
В данном случае передача энергии произошла путем излучения.
Главной особенностью излучения, отличающей его от всех остальных видов теплопередачи, является то, что она может происходить даже в вакууме.
Энергию излучают все тела, которые есть вокруг нас. Некоторые сильнее, некоторые слабее. Чем выше температура тела, тем большую энергию это тело излучает. Энергия излучаемая телом, частично поглощается другими телами, а частично отражается.
Разные тела поглощают энергию по-разному. Например, если теплоприемник окрасить с одной стороны в белый цвет, а с другой в темный, то при поднесении нагретого тела к темной стороне, то столбик жидкости понизится сильнее, чем, если бы мы поднесли это нагретое тело к светлой стороне. То есть тела с темной поверхностью лучше поглощают энергию, чем тела, у которых поверхность светлая. На следующем рисунке продемонстрирован этот опыт.
Но зато, тела имеющие темную поверхность охлаждаются быстрее, чем тела со светлой поверхностью.
Эта способность тел широко применяется на практике. Например, крылья воздушных судов красят светлой краской, чтобы они не нагревались солнцем.
uclg.ru
Разделы: Физика
Тип урока:. объяснение нового материала.
Задачи урока.
Основные вопросы урока.
Средства обучения: электрометры с шаровыми кондукторами, стеклянная и эбонитовая палочки, куски меха и шёлка, султаны, кусок резинового жгута, штатив с воронкой, речной песок, пластиковые стаканчики, вата.
Этапы урока
I. Организационный.
1. Повторение (заполнение таблицы, приложение 1. Лист 1, приложение 1. Лист 2).
2. Изложение нового
Мы продолжаем изучать окружающий мир, будем изучать взаимодействие тел другого рода. Но вначале проделаем простой опыт и увидим это взаимодействие. (На каждой парте расчёска, маленькие клочки ваты, пластмассовые ручки.)
Учитель показывает прилипание клочков ваты к эбонитовой палочке и предлагает проделать опыт всем ученикам.
Мы видели прилипание ватки к расчёске, т.е. взаимодействие тел, которое пока объяснить мы не можем. Такое же явление наблюдали древнегреческие учёные, когда к потёртому о шерсть янтарю (окаменевшая смола хвойных деревьев) прилипали лёгкие тела. Явление назвали электрическим, происходящим от слова “янтарь”, а по гречески – электрон.
Запись на доске и в тетради: “Электрические явления”.
Наблюдаемое явление называется электризацией.
В тетради “Электризация тел происходит при соприкосновении и последующем разделении двух тел, трение увеличивает площадь соприкосновения. Оба тела при этом электризуются или получают заряд, который могут передать другим телам.
Посмотрим ещё несколько опытов и сделаем вывод.
Опыт №1. Заряжаем два султана от эбонитовой палочки, сближаем. Что наблюдаем? Отталкивание!
Опыт №2. То же самое проделаем со стеклянной палочкой. Опять отталкивание!
Опыт №3. Один султан заряжаем от стеклянной палочки, а другой от эбонитовой. Наблюдаем притяжение.
Вывод: тела электризуются по-разному. Условились считать:
( +) заряд стеклянной палочки,
( - ) считать заряд эбонитовой палочки.
В тетради и на доске: “Взаимодействие заряженных тел (зарядов)”.
/(+) (+)\ /( - ) ( - )\ \(+) ( - )/
Отчего зависит электрическая сила взаимодействия тел?
Опыт с заряженными султанами:
Вывод: сила взаимодействия зарядов обратно пропорциональна квадрату расстояния и прямо пропорциональна величине зарядов, направлена по прямой, соединяющей заряды.
Каким образом можно обнаружить заряд на теле и оценить его величину? Это можно сделать с помощью прибора электрометра. Рассматриваем устройство прибора.
Опыты с электрометром:
1) разные по величине заряды,
2) разные по знаку заряды у эбонитовой палочки и у меха.
Вопрос классу: “Почему стрелка отклоняется от стержня, которому передаём заряд?”
Ответ: “Стержень и стрелка зарядились одинаково.”
В тетради: “Электрометр – прибор, который определяет наличие заряда и изменение его величины по углу отклонения стрелки прибора.”
С помощью электрометра посмотрим несколько опытов, дадим объяснение увиденному.
Запись в тетради: “Способы электризации”.
1) Соприкосновение и разделение незаряженных тел.
2) Контакт заряженного тела с незаряженным телом.
3) Электризация через влияние (объясним через два урока).
4) Удар (опыт с пластмассовыми стаканчиками).
5) Деформация (опыт с резиновой трубкой, после деформации - в шар кондуктора).
6) При движении одного тела по поверхности другого (опыт с песком, высыпаемым через воронку в шар кондуктора).
7) Нагревание.
8) Облучение и др.
Вопрос классу: “Электризация – это хорошо или плохо?
Если хорошо – используй! Где? Если плохо – борись! Как?
Запись в тетради и на доске.
Полезная электризация: в современной копировальной технике – ксероксе (рассматриваем принцип его работы), дактилоскопия, очистка воздуха от продуктов горения на заводах и фабриках, нанесение рисунка на дерево, стекло и др. материалы (метод промышленного ксерокопирования).
Вредная электризация и борьба с ней: заземление электрооборудования, бензовозов, использование металлических вёдер, канистр, воронок при переливании бензина; применение антистатиков, повышение влажности на ткацких предприятиях до 60-70%.
Домашнее задание: параграфы 25-27.
Итог урока: мы вспомнили на уроке механические и тепловые явления и приступили к изучению нового вида взаимодействия – взаимодействию наэлектризованных тел. Познакомились с новыми физическими понятиями: электризация, заряд, новым прибором – электрометром. Выяснили некоторые способы электризации, способы использования этого явления и борьбы с его вредными последствиями.
Спасибо всем за урок.
Литература
1. А.В.Пёрышкин. Физика-8. Москва. “Дрофа”. 2001 г.
2. М.Е.Тульчинский. Сборник качественных задач. Учпедгиз. 1961 г.
3. Б.Ф.Билимович. Физические викторины в средней школе. Москва. Просвещение.
4. Книга для чтения по физике 6-7 класс. Составитель Кириллова И.Г. Москва. Просвещение.
5. В.А. Касьянов. Физика-10. Дрофа. Москва. 2002 г.
Приложения 2, 3
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
3.Теплопроводность. Опыт с гвоздями
Этот опыт иллюстрирует теплопроводность твёрдых тел.
4.Трубка Тиндаля Данный опыт иллюстрирует, как механическая энергия превращается во внутреннюю, тепловую, энергию тела.
5.Теплопроводность газов В опыте продемонстрирована теплопроводность гелия и воздуха.
6.Конвекция в жидкости Опыт, демонстрирующий явление конвекции в жидкости, с помощью простого устройства - стеклянная U-образной трубки с перемычкой.
7.Конвекция. Опыт со спиртовкой Опыт со спиртовкой и её теневой проекцией.
8.Тепловые двигатели В тепловых двигателях, в которых происходит превращение тепловой энергии нагревателя в механическую, помимо нагревателя, обязательно присутствует еще один элемент - холодильник. В нем рабочее вещество отдает часть своей тепловой энергии, которую оно получило от нагревателя.
9.Агрегатные состояния воды Любое вещество может находиться в одном из четырёх агрегатных состояний: твёрдом, жидком, газообразном или плазменном. Мы продемонстрируем вам три агрегатных состояния одного из наиболее распространённых на Земле веществ - воды.
10.Делимость зарядов Электрический заряд может делиться.
fizikanata.blogspot.com
|
|
|
|
|
|
