Народна Освіта » Фізика » § 5. Теплопровідність

НАРОДНА ОСВІТА

§ 5. Теплопровідність

Навіщо жителі спекотних районів Центральної Азії влітку носять ватяні халати? Як зробити, щоб морозиво в літню спеку швидко не розтануло, якщо поблизу немає холодильника? У якому взутті швидше змерзнуть ноги — в тому, яке щільно прилягає до ноги, чи в просторому? Після вивчення матеріалу цього параграфа ви зможете правильно відповісти на всі ці запитання.

Знайомимося з механізмом теплопровідності

 

Проведемо дослід. Закріпивши в лапці штатива мідний стрижень, за допомогою воску прикріпимо вздовж стрижня кілька канцелярських кнопок. Почнемо нагрівати вільний кінець стрижня в полум’ї пальника. Через деякий час побачимо, що кнопки по черзі падатимуть на стіл (рис. 5.1).

Для пояснення цього явища скористаємося знаннями з молекулярно-кінетичної теорії. Частинки в металах увесь час рухаються: йони коливаються навколо положень рівноваги; рух вільних електронів

нагадує рух молекул газу. Коли кінець стрижня поміщують у полум’я пальника, то частина стрижня розігрівається. Швидкість руху частинок металу, які перебувають власне в полум’ї, збільшується. Ці частинки завдяки взаємодії із сусідніми частинками «розгойдують» їх. У результаті підвищується температура наступної частини стрижня й так далі. Образно кажучи, вздовж стрижня йде «хвиля» тепла, яка послідовно розігріває метал. Тепло від металу передається до воску, він розм’якшується, і завдяки цьому кнопки одна за одною відпадають від стрижня.

Зверніть увагу, що в ході цього процесу сама речовина (мідь) не переміщується від одного кінця стрижня до другого.

Теплопровідність — це вид теплопередачі, який зумовлюється хаотичним рухом частинок речовини й не супроводжується перенесенням цієї речовини.

Переконуємося, що різні речовини по-різному проводять тепло

Ви, напевне, помічали, що одні речовини проводять тепло краще, ніж інші. Так, якщо помістити в склянку з гарячим чаєм дві чайні ложки — сталеву та срібну, то срібна нагріється набагато швидше. Це означає, що срібло краще проводить тепло, ніж сталь.

 

Досліди показали, що найкращими провідниками тепла є метали. Дерево, скло, чимало видів пластмас проводять тепло значно гірше, саме тому ми можемо, наприклад, тримати запалений сірник доти, доки полум’я не досягне пальців (рис. 5.2, а).

Погано проводять тепло й рідини (винятком є розплавлені метали). Проведемо дослід. Покладемо на дно пробірки з холодною водою шматочок льоду, а щоб лід не спливав, притиснемо його важком (рис. 5.2, б). Нагріватимемо на спиртівці верхній шар води. Через певний час вода поблизу поверхні закипить, а лід унизу пробірки ще не розтане.

Ще гірше за рідину проводять тепло гази.

І це легко пояснити. Відстань між молекулами газів набагато більша, ніж відстань між молекулами рідин і твердих тіл. Отже, зіткнення частинок і, відповідно, перенесення енергії від однієї частинки до іншої відбуваються рідше.

Скловолокно, вата, хутро дуже погано проводять тепло, оскільки, по-перше, між їхніми волокнами є повітря, а по-друге — ці волокна погано проводять тепло самі по собі.

Розгляньте рис. 5.3, 5.4 і поясніть, чому окремі деталі кухонного начиння виготовлені з різних матеріалів? Чому будинки будують з деревини або цегли? Чому підкладки курток заповнюють пухом?

Звертаємо увагу на теплопровідність у природі та житті людини

Ви, напевне, знаєте, що свійські тварини навесні та восени линяють. Навесні хутро тварин стає коротшим і менш густим, восени ж, навпаки, — довшає та густішає. Вовна, хутро, пух погано проводять тепло й надійно захищають тіло тварин від охолодження.

Істоти, які живуть або полюють у холодних морях, мають під шкірою товстий жировий прошарок, який завдяки слабкій теплопровідності дозволяє їм тривалий час перебувати у воді без значного переохолодження.

Багато комах узимку закопуються глибоко в землю — її гарні теплоізоляційні властивості дозволяють комахам вижити навіть у люті морози. Деякі рослини пустелі вкриті дрібними ворсинками: повітря між ними перешкоджає теплообміну з довкіллям.

Людина в різних сферах діяльності застосовує ті чи інші речовини, зважаючи на їхню теплопровідність. Речовини з кращою теплопровідністю застосовують там, де потрібно швидко передати тепло від одного тіла до іншого. Наприклад, каструлі, сковорідки, батареї опалення тощо виготовляють із металів.

там, де потрібно запобігти нагріванню або охолодженню тіл, застосовують речовини, що погано проводять тепло. Наприклад, дерев’яна ручка джезви дозволить налити каву, не використовуючи рукавичок, а у водогінних трубах, які прокладено глибоко під землею, вода не замерзне й у люті холоди і т. д.

> Підбиваємо підсумки

Теплопровідність — це вид теплопередачі, який зумовлений хаотичним рухом частинок речовини й не супроводжується перенесенням цієї речовини.

Різні речовини та речовини в різних агрегатних станах по-різному проводять тепло. Найкращими теплопровідниками є метали, найгіршими — гази. Людина широко використовує у своїй життєдіяльності здатність речовин по-різному проводити тепло.

Контрольні запитання    —

1. Що називають теплопровідністю? 2. Опишіть дослід, який демонструє, що метали добре проводять тепло. 3. Як відбувається передача енергії в процесі теплопровідності? 4. У якому стані речовина гірше проводить тепло — у твердому, рідкому чи газоподібному? 5. Чому тварини не замерзають навіть у сильний холод? 6. Які матеріали добре проводять тепло? Де їх застосовують? 7. Назвіть матеріали, які погано проводять тепло. Де їх застосовують?

Вправа № 5

1.    Чому з точки зору фізики вираз «шуба гріє» є неправильним?

2.    Чому подвійні рами у вікнах сприяють кращій теплоізоляції?

3.    Чому під соломою сніг довго не тане?

4.    Чому безсніжними зимами озимина потерпає від морозів?

5.    За кімнатної температури металеві речі на дотик здаються холоднішими, ніж дерев’яні. Чому? За якої умови металеві предмети здаватимуться на дотик більш теплими, ніж дерев’яні? однаковими з ними за температурою?

6.    Повітряна куля перебуває на певній висоті. Як поводитиметься куля, якщо температуру повітря всередині кулі збільшити? зменшити?

Експериментальне завдання

«Гріємо лід». Візьміть два шматочки льоду, кожний покладіть в окремий поліетиленовий пакет. Один із пакетів ретельно обмотайте ватою або махровим рушником. Покладіть пакети на тарілки та поставте їх у шафу. За годину розгорніть пакети. Поясніть результат.

Фізика і техніка в Україні

 

Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля HAH України (Київ) — один із найбільших науково-технічних матеріалознавчих центрів Європи.

Ініціатор створення (1961 р.) і перший директор інституту — Валентин Миколайович Бакуль. З 1977 р. інститут очолює академік Микола Васильович Новиков.

В інституті розробляються технології отримання і використання надтвердих матеріалів. Під керівництвом М. В. новикова створено нові напрями сучасного матеріалознавства: синтез великих високоміцних кристалів алмазу різного кольору, одержання алмазних і ал-мазоподібних плівок і покриттів з особливими властивостями, високотемпературна кераміка, комп'ютерне матеріалознавство. Розробки інституту застосовують у машинобудуванні, будівельній індустрії, видобутку та обробці природного каменю, геологорозвідувальному бурінні, електроніці, оптиці, медицині тощо.

З 1995 р. інститут є провідною організацією науково-технологічного алмазного концерну АлКОН, продукція якого має попит як в Україні, так і в багатьох країнах світу.

 

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Бар'яхтар

 

Категорія: Фізика

Автор: evg от 7-08-2016, 20:05, Переглядів: 9733