§ 14. Тепловые явления » Народна Освіта


Народна Освіта » Природознавство » § 14. Тепловые явления






§ 14. Тепловые явления

Что такое температура? Казалось бы, всегда можно наощупь определить, какое из тел нагрето больше, а какое — меньше. Однако вы сами можете убедиться: определяя, какое тело горячее, нельзя Сверять ощущениям (рис. 14.1).

Значит, для определения степени нагретости тела - температуры — необходим специальный измерительный прибор. Это термометр.

Какое явление использовано в устройстве термометра? Известно, что тела при нагревании расширяются — увеличиваются в объеме (рис. 14.2). В медицинских термометрах телом, которое изменяет свой объем в зависимости от степени нагретости, является жидкая ртуть, а в комнатных — подкрашенный спирт.

Как строят шкалу термометра, то есть градуируют ее? Конец термометра, где расположен резервуар с жидкостью, опускают в воду со льдом и отмечают уровень жидкости в трубке риской (рис. 14.3, а). Затем погружают термометр в кипящую воду и снова наносят отметку в том месте, где остановился столбик жидкости (рис. 14.3, б). Отрезок между этими отметками делят на сто одинаковых частей. Расстояние между двумя соседними отметками соответствует одному градусу Цельсия (1 °С). Точка таяния льда соответствует температуре ноль

Рис. 14.1. В одной емкости холодная вода, во второй — горячая (однако такая, чтобы не обжечься), в третьей — теплая. Опустите на мгновение левую руку в горячую воду, а правую — в холодную, и после этого обе — в теплую воду Левая рука «расскажет» вам, что эта вода холодная, а правая — что горячая

Рис. 14.2. После нагревания объем шарика увеличился — он не проходит сквозь кольцо

градусов (О °С), а точка кипения воды — температуре сто градусов (100 °С). Такую шкалу построил шведский ученый А. Цельсий. Буква С, которая стоит рядом с числом, обозначающим температуру, — это первая буква его фамилии.

Чтобы измерить температуру, меньшую чем 0 °С, температурную шкалу продолжают ниже отметки 0, откладывая отрезки в один градус и обозначая каждый такой шаг с помощью отрицательных чисел. Такую шкалу имеют наружные термометры, с помощью которых измеряют температуру воздуха на улице.

Как передается тепло? Проведем простой опыт. Нагреем стеклянный чайник и снимем его с плиты. Измерим температуру воздуха около него и в другом конце комнаты. Температура воздуха около чайника выше (рис. 14.4). Почему? Ведь нагревали чайник, а не воздух! Чайник передал часть своего тепла окружающему воздуху, но как?

При нагревании молекулы начинают двигаться быстрее. Источник тепла ускорил движение молекул веществ, из которых состоит стекло. Даже когда чайник снят с огня, эти молекулы продолжают двигаться с большой скоростью. Они «расталкивают» молекулы газов воздуха, заставляя и их двигаться быстрее. Тер-

Рис. 14.5. Увеличение скорости движения молекул воды и расстояний между ними при нагревании: а) температура воды ниже; б) температура воды выше. Серым цветом обозначены молекулы веществ, из которых состоит стекло, голубым — молекулы воды

мометр реагирует на увеличение скорости молекул газов и показывает более высокую температуру. А мы говорим, что воздух нагрелся.

Как нагревается вода в чайнике? Чтобы проследить за этим, опустим на дно чайника крупинку сухой гуаши.

Нижний слой воды, соприкасающийся с горячим стеклом, постепенно нагревается, так же, как и слой воздуха в предыдущем опыте. Молекулы в этом слое разгоняются, и расстояния между ними увеличиваются (рис. 14.5). Слой воды, как и любое другое тело при нагревании, постепенно расширяется, и его плотность уменьшается. Поэтому нагретый нижний слой воды всплывает, а на его место опускается более плотный холодный слой. Он нагревается и тоже всплывает. Нам хорошо видно, как двигаются в чайнике окрашенные струйки воды — это меняются местами слои разной температуры и плотности. Так постепенно вся вода в чайнике становится горячей (рис. 14.6).

Как тела охлаждаются? Проанализируем, что происходит в том месте, где соприкасаются тела с разной температурой — горячее и холодное. Молекулы вещества горячего тела двигаются с большей скоростью. Они сталкиваются с молекулами вещества холодного тела и ускоряют их движение. Так холодное тело нагревается. А сами молекулы горячего тела из-за столкновения замедляют свое движение. Вследствие этого горячее тело охлаждается. Процесс будет длиться до тех пор, пока температура обоих тел не станет одинаковой. Именно это происходит с горячим чайником, стоящим на столе. Вследствие соприкосновения с холодным воздухом он охлаждается, а воздух около него нагревается. Это будет продолжаться до тех пор, пока температура чайника не станет равной температуре воздуха.

•    Температуру измеряют с помощью термометра. Единица измерения температуры называется градусом.

•    Увеличение температуры тела свидетельствует о том, что скорость движения молекул вещества возрастает, а снижение температуры — что скорость движения молекул уменьшается.

•    Более нагретое тело, соприкасаясь с менее нагретым, передает ему тепло, а само охлаждается.

Наша лаборатория_

1. Анализируем наблюдения.

Дима решил провести наблюдение за тем, что происходит со льдом при нагревании.

Пробирку со льдом мальчик опустил в горячую воду (рис. 14.7). Для измерения температуры он поместил в пробирку электронный термометр. Каждую минуту мальчик фиксировал показания термометра и внимательно следил за тем, что происходит со льдом.

Результаты своих наблюдений он внес в таблицу.

•    Как изменялась температура в пробирке в течение первых трех минут опыта? Что находилось в пробирке в это время?

•    При какой температуре в пробирке появилась жидкость?

•    При какой температуре исчезли последние кристаллики льда?

•    Сколько времени температура в пробирке не изменялась?

•    Что находилось в пробирке в это время?

Пока Дима наблюдал за поведением льда при нагревании, Марина заинтересовалась тем, что происходит с водой при охлаждении. Она получила такие результаты.

Сравните результаты наблюдений Димы и Марины.

•    В течение некоторого времени температура в обеих пробирках не изменялась. Какой она была?

•    В каких агрегатных состояниях находилась при этом вода?

Марина сделала вывод: когда вода затвердевает, ее температура

остается равной О °С до тех пор, пока она вся не превратится в лед.

А Дима сказал: «Когда лед плавится, его температура и температура образовавшейся воды остается равной О °С до тех пор, пока весь лед не превратится в жидкость».

Согласны ли вы с Димой и Мариной?

2. Читаем научный текст. Проводим опыт.

Охлаждение при испарении

Обернем конец термометра кусочком ваты, смоченной в воде комнатной температуры, и через 20 минут проверим, изменились ли показания термометра. Мы заметим, что столбик термометра опустился на несколько делений Почему? Вода, пропитавшая вату, испаряется. Первыми оставляют жидкость самые быстрые молекулы, потом - самые быстрые из оставшихся, и так далее. Остались молекулы-«тихоходы»: температура воды упала, что и «ощутил» наш термометр.

•    Вместе с товарищем проведите описанный опыт. Определите, на сколько градусов изменились показания термометра.

Проверьте себя

1.    С помощью какого прибора можно сравнивать тела по степени их нагретости?

2.    С помощью ртутного т-ермометра измерили температуру тела человека, с помощью спиртового - температуру воздуха на улице. Сравните показания термометров. Как чувствует себя раздетый человек при такой температуре воздуха (рис. 14.8)?

3.    Какие из указанных источников тепла являются природными7

Солнце, электрическая лампочка, радиатор водяного отопления, костер.

4.    Как ведут себя молекулы вещества при по вышении температуры? При ее понижении?

5.    Юля выключила электрический утюг и поставила его на металлическую подставку. Почему через некоторое время подставка нагрелась? Почему остыл утюг?

 

Это материал из учебника Природоведение 5 клас Т.И. Базанова

 

Категорія: Природознавство

Автор: admin от 22-01-2014, 15:31, посмотрело: 1106