Примери за вещества с висока топлопроводимост. Презентация: Температура и топлинно равновесие - Хипермаркет на знанието. Какво е топлопроводимост

В предишния параграф разбрахме, че при спускане на метална игла за плетене в чаша с топла водамного скоро краят на иглата за плетене също се нагорещи. Следователно вътрешната енергия, както всеки вид енергия, може да се прехвърля от едно тяло към друго. Вътрешната енергия може да се прехвърля от една част на тялото в друга. Така например, ако единият край на пирон се нагрее в пламък, тогава другият му край, разположен в ръката, постепенно ще се нагрее и ще изгори ръката.

Явлението на прехвърляне на вътрешна енергия от една част на тялото към друга или от едно тяло към друго по време на непосредствения им контакт се нарича топлопроводимост.

Нека да проучим това явление, като извършим серия от експерименти с твърди вещества, течности и газове.

Нека поставим края на дървена пръчка в огъня. Ще се запали. Другият край на пръчката, разположен отвън, ще бъде студен. Това означава, че дървото има лоша топлопроводимост.

Нека поднесем края на тънка стъклена пръчка към пламъка на спиртната лампа. След известно време ще се загрее, но другият край ще остане студен. Следователно стъклото също има лоша топлопроводимост.

Ако нагреем края на метален прът в пламък, много скоро целият прът ще стане много горещ. Вече няма да можем да го държим в ръцете си.

Това означава, че металите провеждат топлина добре, т.е по-голяма топлопроводимост. Среброто и медта имат най-голяма топлопроводимост.

Нека разгледаме преноса на топлина от една част на твърдо тяло към друга в следния експеримент.

Фиксираме единия край на дебела медна тел в статив. Прикрепяме няколко нокти към жицата с восък. Когато свободният край на телта се нагрее в пламъка на спиртна лампа, восъкът ще се разтопи. Скилидките постепенно ще започнат да падат (фиг. 5). Първо тези, които са по-близо до пламъка, ще отпаднат, а след това всички останали на свой ред.

Ориз. 5. Пренос на топлина от една част на твърдо тяло към друга

Нека да разберем как се пренася енергията през проводник. Скоростта на осцилаторно движение на металните частици се увеличава в тази част от жицата, която е по-близо до пламъка. Тъй като частиците постоянно взаимодействат една с друга, скоростта на движение на съседните частици се увеличава. Температурата на следващата част от жицата започва да се повишава и т.н.

Трябва да се помни, че при топлопроводимостта няма пренос на вещество от единия край на тялото до другия.

Нека сега разгледаме топлопроводимостта на течностите. Нека вземем епруветка с вода и да започнем да загряваме горната й част. Водата на повърхността скоро ще заври, а на дъното на епруветката през това време само ще се загрее (фиг. 6). Това означава, че течностите имат ниска топлопроводимост, с изключение на живака и разтопените метали.

Ориз. 6. Топлопроводимост на течността

Това се обяснява с факта, че в течностите молекулите са разположени на по-голямо разстояние една от друга, отколкото в твърдите вещества.

Нека да изследваме топлопроводимостта на газовете. Поставете сухата епруветка върху пръста си и я загрейте обърната надолу в пламъка на спиртна лампа (фиг. 7). Пръстът няма да усети топлината дълго време.

Ориз. 7. Топлопроводимост на газа

Това се дължи на факта, че разстоянието между газовите молекули е дори по-голямо от това на течностите и твърдите вещества. Следователно топлопроводимостта на газовете е още по-ниска.

Така, Топлопроводимостта на различните вещества е различна.

Експериментът, показан на фигура 8, показва, че топлопроводимостта на различни металине същото.

Ориз. 8. Топлопроводимост на различни метали

Вълна, коса, птичи пера, хартия, корк и други порести тела имат лоша топлопроводимост. Това се дължи на факта, че между влакната на тези вещества се съдържа въздух. Вакуумът (пространство, освободено от въздух) има най-ниска топлопроводимост. Това се обяснява с факта, че топлопроводимостта е преносът на енергия от една част на тялото към друга, което се случва по време на взаимодействието на молекули или други частици. В пространство, където няма частици, не може да възникне топлопроводимост.

Ако има нужда от защита на тялото от охлаждане или нагряване, тогава се използват вещества с ниска топлопроводимост. И така, за тенджери и тигани дръжките са направени от пластмаса. Къщите се изграждат от трупи или тухли, които имат ниска топлопроводимост, което означава, че предпазват помещенията от охлаждане.

Въпроси

Как се осъществява преносът на енергия през метална жица?
Обяснете експеримента (вижте фиг. 8), който показва, че топлопроводимостта на медта е по-голяма от топлопроводимостта на стоманата.
Кои вещества имат най-висока и най-ниска топлопроводимост? Къде се използват?
Защо козината, пухът, перата по телата на животните и птиците, както и човешкото облекло предпазват от студа?

Упражнение 3

Защо дълбокият, рохкав сняг предпазва зимните култури от измръзване?
Изчислено е, че топлопроводимостта на борови дъски е 3,7 пъти по-голяма от тази на борови стърготини. Как можем да обясним тази разлика?
Защо водата не замръзва под дебел слой лед?
Защо изразът „шуба топли“ е неправилен?

Упражнение

Вземете чаша гореща вода и поставете метална и дървена лъжица във водата едновременно. Коя лъжица ще се затопли по-бързо? Как се обменя топлина между вода и лъжици? Как се променя вътрешната енергия на водата и лъжиците?

Вътрешната енергия, както всеки друг вид енергия, може да се прехвърля от едно тяло към друго. Ние вече разгледа един пример за такъв трансфер- пренос на енергия от топла водакъм студена лъжица. Този тип пренос на топлина се нарича топлопроводимост.

Топлинната проводимост може да се наблюдава в следния експеримент. Закрепете единия край на дебела медна жица в статив и прикрепете няколко пирона към телта с восък (фиг. 183). При нагряване на свободния край на жицата в пламъка на спиртна лампа с восъксе стопява и шпилките постепенно падат от жицата. Първо тези, които са по-близо до пламъка, ще отпаднат, а след това всички останали на свой ред.

Как се осъществява преносът на енергия през проводник?

Първо, горещият пламък предизвиква увеличаване на осцилаторното движение на метални частици в единия край на жицата и нейната температура се повишава. Тогава това увеличаване на движението се предава на съседните частици, като скоростта на техните трептения също се увеличава, т.е. температурата на следващата част от жицата се повишава. След това скоростта на трептене на следващите частици се увеличава и т.н. Много е важно да се отбележи, че при топлопроводимостта самото вещество не се движи от единия край на тялото до другия.

Различните вещества имат различна топлопроводимост. Това може да се провери чрез експеримент, при който енергията се предава през пръчки от различни метали (фиг. 184). И от житейски опит знаем, че някои вещества имат по-голяма топлопроводимост от други.Железен пирон, например, не може да се нагрява дълго време, докато се държи в ръка, но горяща кибритена клечка може да се държи, докато пламъкът докосне ръката.

Металите, особено среброто и медта, имат по-голяма топлопроводимост.

Течностите, с изключение на разтопени метали като живак, имат ниска топлопроводимост. Газовете имат още по-малка топлопроводимост. След всичко техните молекули са далеч една от другаи прехвърлянето на движение от една молекула към друга е трудно.

Вълна, пух, козина и други порести тела съдържат въздух между влакната си и следователно имат лоша топлопроводимост. Ето защо вълна козината и пухът предпазват животните от изстиване. Мастният слой, открит при водолюбивите птици, китовете, моржовете и тюлените, също предпазва животните от охлаждане.

Вакуумът, силно разреден газ, има най-ниска топлопроводимост. Това се обяснява с факта, че топлопроводимостта, т.е. преносът на енергия от една част на тялото към друга,извършвана от молекули или други частици, - следователно, където няма частици, не може да възникне топлопроводимост.

Вещества с ниска топлопроводимост се използват там, където е необходимо да се пести енергия. Например, тухлените стени помагат за запазване на вътрешната енергия в стаята. Мога защитават телата и от нагряване, например съхраняват лед в мазето,облицовка на мазето със слама, дървени стърготини и пръст, които имат лоша топлопроводимост.

Въпроси. 1.В какъв опит може да се наблюдава прехвърлянето на вътрешна енергия? твърдо тяло? 2. Как се осъществява преносът на енергия през метален проводник? 3. Кои вещества имат най-висока и най-ниска топлопроводимост? Къде се използват?

Упражнения. 1.Защо дълбокият, рохкав сняг предпазва зимните култури от измръзване? 2. Обяснете защо сламата, сеното и сухите листа имат лоша топлопроводимост. 3. Изчислено е, че топлопроводимостта на борови дъски е 3,7 пъти по-голяма от тази на борови стърготини, а топлопроводимостта на леда е 21,6 пъти по-голяма от тази на прясно паднал сняг (снегът се състои от малки ледени кристали). Как можем да обясним тази разлика? 4. Защо изразът „шуба топли“ е неправилен? 5. Ножиците и моливите, лежащи на масата, имат еднаква температура. Защо ножиците са по-студени на допир? 6. Обяснете как козината, пухът, перата по тялото на животните, както и човешкото облекло предпазват от студа.

, 10 клас
Предмет: " Температура и топлинно равновесие »

Топлинни явления

Какви видове топлообмен познавате?

конвекция;

Топлопроводимост;

Радиация.

Какво е топлопроводимост?

Отговор: пренос на топлина по време на взаимодействието на частиците.

Кои вещества имат най-висока и най-ниска топлопроводимост?

Отговор: най-голямата е за металите, най-малката е за газовете.

Какво представлява явлението конвекция?

Отговор: пренос на топлина чрез потоци течност или газ.