Теплопровідність

Мета уроку:

Навчальна.Познайомити учнів з теплопровідністю як одним зі способів передачі енергії в твердих тілах; показати значення теплопровідності в житті людини.

Розвивальна.Розвивати логічне мислення, розширити кругозір учнів.

Виховна.Викликати цікавість до вивчення предмету.

Тип уроку:вивчення нового матеріалу

Обладнання:навчальна презентація, комп’ютер.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Фронтальне опитування:

1. Що таке внутрішня енергія тіла? Як внутрішня енергія тіла пов’язана з температурою?

2. Як можна змінити внутрішню енергію?

3. Що називають теплопередачею? Наведіть приклади теплопередачі.

4. Що таке кількість теплоти? Назвіть одиницю кількості теплоти.

5. Наведіть приклади зміни внутрішньої енергії тіла внаслідок виконання роботи.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Навіщо жителі спекотних районів Центральної Азії влітку носять ватяні халати?

Як зробити, щоб морозиво в літню спеку швидко не розтануло, якщо поблизу немає холодильника?

Після даного уроку ви зможете правильно відповісти на всі ці запитання.

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Види теплообміну

На попередньому уроці ми з’ясували, що внутрішню енергію тіла можна змінити завдяки передачі теплоти від одного тіла до іншого, тобто завдяки теплообміну. Існує три види теплопередачі (теплообміну): теплопровідність, конвекція та випромінювання.

Сьогодні на уроці ми познайомимося з першим видом — теплопровідністю.

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. 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, ця частина стрижня розігрівається. Швидкість руху частинок металу, які перебувають власне в полум’ї, збільшується. Ці частинки взаємодіють із сусідніми частинками і «розгойдують» їх. У результаті підвищується температура наступної частини стрижня й так далі. Образно кажучи, уздовж стрижня йде «потік» тепла, який послідовно розігріває метал. Тепло від металу передається до воску, він розм’якшується, і через це кнопки одна за одною відпадають від стрижня. Зверніть увагу: в ході цього процесу сама речовина (мідь) не переміщується від одного кінця стрижня до іншого.

Питання класу

• Як відбувається передача енергії по металевій пластинці?

(Для пояснення цього явища скористаємося знаннями з молекулярно-кінетичної теорії. При нагріванні відбувається збільшення швидкості руху частинокв тій частині дроту, яка ближче розташована до полум'я. Цей рух передається сусіднім частинкам, у результаті швидкість цих частинок й, отже, температура даної частини тіла зростає.)

• Демонстрація. Теплопровідність металів (штатив з муфтою та лапкою, мідний стрижень, спиртівка, сірники, віск, металеві скріпки)

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

Різні речовини проводять тепло по різному.

Досліди показали, що одними з найкращих провідників тепла є метали. Деревина, скло, чимало видів пластмас проводять тепло значно гірше, саме тому ми можемо, наприклад, тримати запалений сірник доти, доки полум’я не досягне пальців.

• Демонстрація. Теплопровідність різних речовин (кювета для демонстрації теплопровідності різних речовнин, гаряча вода, віск, металеві скріпки)

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. Нагріватимемо на спиртівці верхній шар води. Через певний час вода поблизу поверхні закипить, а лід унизу пробірки ще не розтане.

• Демонстрація. Теплопровідність води (пробірка з холодною водою, шматок льоду, важок, штатив з муфтою та лапкою, спиртівка, сірники)

• Питання класу

  • Який висновок можна зробити про теплопровідність рідин?

  (Рідини (за винятком розплавлених металів) мають невелику теплопровідність.)

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. Так як теплопровідність газів дуже низька, при нагріванні верхнього кінця закритої пальцем пробірки з повітрям всередині можна не боятися обпекти палець.

• Демонстрація. Теплопровідність газів (пробірка, спиртівка, сірники)

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

Теплопровідність у природі та побуті. 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.

Тварини, що 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 жорстокі 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 сильні холоди і т. д.

Питання класу

• Чому 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.)

• Шар жиру у моржа сягає 15 см. Як жир впливає на життя моржа?

(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.)

• Для чого багато комах узимку закопуються глибоко в землю?

(Земля має гарні теплоізоляційні властивості, які дозволяють комахам вижити навіть у люті морози.)

• Чому деякі рослини пустелі вкриті дрібними ворсинками?

(Повітря між ними перешкоджає теплообміну з довкіллям.)

• Чому каструлі, сковорідки, батареї опалення виготовляють із металів?

(Дані речовини мають дуже добру теплопровідність.)

• Чому у водогінних трубах, які прокладено глибоко під землею, вода не замерзне й у люті холоди?

(Труби обмотують матеріалами, які погано проводять тепло.)

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

1. Чому будинки будують з деревини або цегли?

2. Чому глибокий пухкий сніг охороняє озимі від вимерзання?

3. Чому вислів «шуба гріє» неправильний?

   V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

   Бесіда за питаннями

   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? 

VІ. Домашнє завдання

Опрацювати параграф відповідно до підручника