6. Досліджуємо види теплопередачі - Засєкіна

• Назад до змісту

Думай

1. Чим відрізняється механізм теплопровідності у твердих тіл, рідин і газів?

Механізм теплопровідності відрізняється через різну будову речовин. У твердих тілах частинки розташовані щільно, тому енергія передається швидко від частинки до частинки. У рідинах частинки менш щільно упаковані, тому теплопровідність гірша. У газах відстані між молекулами найбільші, тому вони мають найменшу теплопровідність.

2. Чому метали мають найкращу теплопровідність?

Метали мають найкращу теплопровідність, тому що в них, крім коливань частинок у кристалічній ґратці, є вільні електрони. Ці електрони можуть вільно рухатися по всьому металу і дуже швидко переносити енергію.

3. Чому тварини не замерзають навіть у сильний холод?

Тварини не замерзають, бо їхнє хутро, вовна або пух є поганими провідниками тепла. Між волокнами цих матеріалів є багато повітря, яке є добрим теплоізолятором і заважає теплу тіла тварини виходити назовні.

4. Які матеріали добре проводять тепло? Де їх застосовують?

Найкраще тепло проводять метали. Їх використовують там, де потрібна швидка передача тепла, наприклад, у радіаторах опалення, для виготовлення посуду (каструль, сковорідок) та в системах охолодження, як-от у комп’ютерах.

5. Чому жителі південних країн під час сильної спеки носять хутряні шапки, ватні халати?

Вони носять такий одяг, бо він є хорошим теплоізолятором. Повітря, що міститься в такому одязі, не тільки захищає від холоду, але й захищає тіло від перегрівання, не пропускаючи зовнішню спеку.

6. Шуба гріє людину чи людина — шубу?

Людина гріє шубу. Тіло людини виділяє тепло, а шуба, як хороший теплоізолятор, просто утримує це тепло і не дає йому швидко розсіюватися в навколишнє середовище.

7. Чи буде змінюватися теплопровідність повітря, якщо його стискати?

Так, буде. Якщо стискати повітря, його молекули стануть ближче одна до одної. Через це вони будуть частіше стикатися і швидше передавати енергію, тому теплопровідність повітря збільшиться.

8. Чи можлива теплопровідність у дуже розріджених газах, космічному просторі?

Теплопровідність у дуже розріджених газах майже неможлива, бо відстані між молекулами завеликі для ефективної передачі енергії. У космічному просторі, який є вакуумом, теплопровідність неможлива, оскільки там практично немає частинок для передачі тепла.

9. Опиши механізм конвекції на прикладі нагрівання рідини.

Коли ми нагріваємо рідину знизу, нижні шари стають теплішими, розширюються, і їхня густина зменшується. Під дією архімедової сили теплі та легші шари підіймаються вгору, а на їхнє місце опускаються холодніші та щільніші верхні шари. Цей процес перемішування називається конвекцією.

10. Чи охолоджує працюючий вентилятор повітря у приміщенні?

Ні, вентилятор не охолоджує саме повітря, а лише створює його рух — вимушену конвекцію. Нам стає прохолодніше, тому що потік повітря прискорює випаровування поту з нашої шкіри та швидше відводить від неї тепло.

11. Чому енергія від Сонця до Землі не може передаватись ані конвекцією, ані теплопровідністю?

Тому що між Сонцем і Землею космічний вакуум, а для теплопровідності й конвекції потрібна речовина (частинки або потоки). Енергія від Сонця доходить до нас завдяки тепловому випромінюванню, яке може поширюватися у вакуумі.

12. Де швидше розтане сніг: на шкільному подвір’ї, у лісі, у полі? Чому?

Найшвидше сніг розтане на шкільному подвір’ї або відкритому полі, бо там більше тепла від сонячного випромінювання й ефективніше нагрівається поверхня.

Дій

ВИКОНАЙ ДОСЛІДЖЕННЯ

1. Візьми два шматочки льоду, кожний поклади в окремий поліетиленовий пакет. Ретельно обмотай один із пакетів ватою або махровим рушником. Поклади пакети на тарілки на деякий час. Розгорни пакети і поясни результат.

Лід, обмотаний ватою, розтане значно повільніше. Це відбувається тому, що вата і рушник є теплоізоляторами: вони містять багато повітря і погано проводять тепло. Цей шар ізоляції заважає теплу з навколишнього середовища швидко дістатися до льоду.

2. Запропонуй способи збереження продуктів, що швидко псуються, в умовах туристичних походів, на рибалці або в разі відключення електроенергії.

Щоб зберегти продукти холодними, потрібно ізолювати їх від зовнішнього тепла. Можна використати термосумку або термос, загорнути продукти в кілька шарів одягу чи паперу. Також можна опустити герметично запаковані продукти в холодну воду річки або закопати в землю в затінку, оскільки температура ґрунту нижча за температуру повітря.

3. Виконай і поясни такий дослід. У пробірку з водою поклади лід (на лід — металеву гайку, щоб він не спливав). Пробірку розташуй над полум’ям спиртівки так, як показано на малюнку 6.5. Чому у верхній частині пробірки кипить вода, а на дні пробірки ще лежить лід?

Коли пробірку з водою і льодом тримають під нахилом над полум’ям, нагрівається лише верхній шар води. Вода є поганим провідником тепла, тому тепло від полум’я погано передається вниз до дна пробірки. У результаті верхня частина води швидко нагрівається й може навіть закипіти, а в нижній частині пробірки температура ще досить низька, тому лід не встигає розтанути і залишається на дні. Це дослід доводить, що вода має низьку теплопровідність.

4. Змоделюй природну конвекцію води. … Поясни, чому кольори не змішуються одразу. У якої води густина більша: у холодної чи гарячої? Якщо взяти велику посудину за модель Світового океану, моделями чого тоді будуть пляшка із червоним барвником та синій лід? Яке глобальне явище нагадує процес перемішування вод у такому «океані»?

Кольори не змішуються одразу через різну густину води. Тепла червона вода з пляшки має меншу густину, тому вона підніматиметься вгору. Холодна вода від танення синього льоду має більшу густину і буде опускатися на дно.

У якої води густина більша: у холодної води густина більша.

Моделі в “океані”: пляшка з червоним барвником моделює теплі екваторіальні течії, а синій лід — холодні полярні води.

Глобальне явище: цей процес нагадує утворення глобальних океанічних течій, які відіграють важливу роль у формуванні клімату на Землі.