Primjeri tvari s visokom toplinskom vodljivošću. Prezentacija: Temperatura i toplinska ravnoteža - Hipermarket znanja. Što je toplinska vodljivost

U prethodnom odlomku saznali smo da kada spustite metalnu iglu za pletenje u čašu s Vruća voda vrlo brzo se zagrijao i kraj pletaće igle. Posljedično, unutarnja energija, kao i svaka vrsta energije, može se prenositi s jednog tijela na drugo. Unutarnja energija može se 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 se nalazi u ruci, postupno zagrijati i opeći ruku.

Pojava prijenosa unutarnje energije s jednog dijela tijela na drugi ili s jednog tijela na drugo pri njihovom neposrednom dodiru naziva se toplinska vodljivost.

Proučimo ovaj fenomen izvođenjem niza pokusa s krutinama, tekućinama i plinovima.

Stavimo kraj drvenog štapa u vatru. Zapalit će se. Drugi kraj štapa, koji se nalazi izvana, bit će hladan. To znači da drvo ima loša toplinska vodljivost.

Približimo kraj tanke staklene šipke plamenu alkoholne lampe. Nakon nekog vremena zagrijat će se, ali 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. Nećemo ga više moći držati u rukama.

To znači da metali dobro provode toplinu, tj. imaju veća toplinska vodljivost. Srebro i bakar imaju najveću toplinsku vodljivost.

Razmotrimo prijenos topline s jednog dijela krutog tijela na drugi u sljedećem pokusu.

Fiksiramo jedan kraj debele bakrene žice u stativ. Na žicu voskom pričvrstimo nekoliko čavala. Kad se slobodni kraj žice zagrije u plamenu alkoholne lampe, vosak će se otopiti. Klinčići će postupno početi otpadati (slika 5). Prvo će otpasti oni koji se nalaze bliže plamenu, a zatim svi ostali redom.

Riža. 5. Prijenos topline s jednog dijela krutine na drugi

Otkrijmo kako se energija prenosi žicom. 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 dijela žice počinje rasti, itd.

Treba imati na umu da kod toplinske vodljivosti nema prijenosa tvari s jednog kraja tijela na drugi.

Razmotrimo sada toplinsku vodljivost tekućina. Uzmimo epruvetu s vodom i počnemo zagrijavati njen 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 se objašnjava činjenicom da su u tekućinama molekule smještene na većoj udaljenosti jedna od druge nego u čvrstim tvarima.

Proučimo toplinsku vodljivost plinova. Suhu epruvetu stavite na prst i zagrijte je naopako na plamenu alkoholne lampe (slika 7). Prst dugo neće osjetiti toplinu.

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 različitih tvari je različita.

Pokus prikazan na slici 8 pokazuje da toplinska vodljivost od razni metali nije isto.

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 toplinske vodljivosti.

Ako postoji potreba za zaštitom tijela od hlađenja ili zagrijavanja, tada se koriste tvari niske toplinske vodljivosti. Dakle, za lonce i tave, ručke su izrađene od plastike. Kuće se grade od balvana ili opeke, koje imaju lošu toplinsku vodljivost, što znači da štite prostor od hlađenja.

Pitanja

Kako se odvija prijenos energije kroz metalnu žicu?
Objasnite pokus (vidi sliku 8) koji 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 dubok, rahli snijeg štiti ozime usjeve od smrzavanja?
Procjenjuje se da je toplinska vodljivost borovih ploča 3,7 puta veća od borove piljevine. Kako možemo objasniti ovu razliku?
Zašto se voda ne smrzava pod debelim slojem leda?
Zašto je izraz "krzneni kaput grije" netočan?

Vježbajte

Uzmite šalicu vruće vode i stavite 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?

Unutarnja energija, kao i svaka druga vrsta energije, može se prenositi s jednog tijela na drugo. Mi već pogledao jedan primjer takvog prijenosa- prijenos energije iz Vruća voda na hladnu žlicu. Ova vrsta prijenosa topline naziva se toplinska vodljivost.

Toplinska vodljivost može se promatrati u sljedećem pokusu. Učvrsti jedan kraj debele bakrene žice u tronožac, a na žicu voskom pričvrsti nekoliko čavala (slika 183). Na zagrijavanje slobodnog kraja žice u plamenu alkoholne lampe s voskom topi se, a klinovi postupno otpadaju od žice. Prvo će otpasti oni koji se nalaze bliže plamenu, a zatim svi ostali redom.

Kako se odvija prijenos energije kroz žicu?

Prvo, vrući plamen uzrokuje povećanje oscilatornog gibanja metalnih čestica na jednom kraju žice i njezina temperatura raste. Zatim se to povećanje gibanja prenosi na susjedne čestice, a povećava se i brzina njihovih oscilacija, tj. povećava se temperatura sljedećeg dijela žice. Tada se povećava brzina titranja sljedećih čestica, itd. Vrlo je važno napomenuti da se kod toplinske vodljivosti sama tvar ne kreće s jednog kraja tijela na drugi.

Različite tvari imaju različitu toplinsku vodljivost. To se može provjeriti pokusom u kojem se energija prenosi kroz šipke od različitih metala (si. 184). A iz životnog iskustva znamo da neke tvari imaju veću toplinsku vodljivost od drugih.Željezni čavao, na primjer, ne može se dugo zagrijavati dok se drži u ruci, ali se može držati zapaljena šibica dok plamen ne dotakne ruku.

Metali, osobito srebro i bakar, imaju veću toplinsku vodljivost.

Tekućine, s izuzetkom rastaljenih metala kao što je živa, imaju nisku toplinsku vodljivost. Plinovi imaju još manju toplinsku vodljivost. Nakon svega njihove molekule su daleko jedna od druge 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 i paperje štite životinje od smrzavanja. Masni sloj koji se nalazi kod ptica močvarica, kitova, morževa i tuljana također štiti životinje od hlađenja.

Najnižu toplinsku vodljivost ima vakuum, vrlo razrijeđeni plin. To se objašnjava činjenicom da toplinska vodljivost, tj. prijenos energije iz jedan dio tijela na drugi, provode molekule ili druge čestice, - dakle, gdje nema čestica, toplinska vodljivost se ne može pojaviti.

Tvari niske toplinske vodljivosti koriste se tamo gdje je potrebno uštedjeti energiju. Na primjer, zidovi od opeke pomažu zadržati unutarnju energiju u prostoriji. Limenka štite tijela i od zagrijavanja, npr. čuvaju led u podrumu, oblaganje podruma slamom, piljevinom i zemljom, koji imaju lošu toplinsku vodljivost.

Pitanja. 1. U kojem se iskustvu može promatrati prijenos unutarnje energije? čvrsto tijelo? 2. Kako se odvija prijenos energije kroz metalnu žicu? 3. Koje tvari imaju najveću i najmanju toplinsku vodljivost? Gdje se koriste?

Vježbe. 1. Zašto dubok, rahli snijeg štiti ozime usjeve od smrzavanja? 2. Objasnite zašto slama, sijeno i suho lišće imaju lošu toplinsku vodljivost. 3. Izračunato je da je toplinska vodljivost borovih dasaka 3,7 puta veća od borove piljevine, a toplinska vodljivost leda 21,6 puta veća od netom napadalog snijega (snijeg se sastoji od malih kristala leda). Kako možemo objasniti ovu razliku? 4. Zašto je izraz “bunda grije” 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.

, 10. razred
Predmet: " Temperatura i toplinska ravnoteža »

Toplinske pojave

Koje vrste prijenosa topline poznajete?

Konvekcija;

Toplinska vodljivost;

Radijacija.

Što je toplinska vodljivost?

Odgovor: prijenos topline tijekom interakcije čestica.

Koje tvari imaju najveću i najmanju toplinsku vodljivost?

Odgovor: najveći je za metale, najmanji za plinove.

Što je fenomen konvekcije?

Odgovor: prijenos topline protokom tekućine ili plina.