Тепловые явления в окружающем нас мире презентация. Доклад: Тепловые явления в природе и в жизни человека

Для Земли - Солнце. Солнечная энергия лежит в основе многих явлений, происходящих на поверхности и в атмосфере планеты. Нагревание, охлаждение, испарение, кипение, конденсация - некоторые примеры того, какие тепловые явления происходят вокруг нас.

Никакие процессы сами по себе не происходят. У каждого из них есть свой источник и механизм реализации. Любые тепловые явления в природе обусловлены получением тепла от внешних источников. Таким источником может выступать не только Солнце - огонь тоже с успехом справляется с этой ролью.

Для дальнейшего понимания того, что собой представляют тепловые явления, необходимо дать определение теплоты. Теплота - энергетическая характеристика теплообмена, другими словами, того, сколько энергии отдает (получает) тело или система при взаимодействии. Количественно ее можно охарактеризовать температурой: чем она выше, тем большей теплотой (энергией) обладает данное тело.

В процессе друг с другом происходит передача тепла от горячего к холодному телу, т. е. от тела с более высокой энергией к телу с меньшей энергией. Этот процесс называется теплопередачей. В качестве примера можно рассмотреть кипяток, налитый в стакан. Через некоторое время стакан станет горячим, т. е. произошел процесс передачи тепла от горячей воды к холодному стакану.

Однако тепловые явления характеризуются не только теплопередачей, но и таким понятием, как теплопроводность. Что оно означает, можно пояснить на примере. Если поставить сковородку на огонь, то ее ручка, хоть и не соприкасается с огнем, нагреется так же, как и вся остальная сковорода. Подобный нагрев обеспечивается теплопроводностью. Нагрев осуществляется в одном месте, а затем нагревается все тело. Или не нагревается - это зависит от того, какой теплопроводностью оно обладает. Если теплопроводность тела высокая, то тепло легко передается от одного участка к другому, если же теплопроводность низкая, то передачи тепла не происходит.

До появления концепции теплоты физика тепловые явления объясняла с помощью понятия “теплород”. Считалось, что каждое вещество обладает некоей субстанцией, аналогичной жидкости, выполняющей задачу, которую в современном представлении решает теплота. Но от идеи теплорода отказались после того, как была сформулирована концепция теплоты.

Теперь можно более подробно рассмотреть практическое применение ранее введенных определений. Так, теплопроводность обеспечивает теплообмен между телами и внутри самого материала. Высокие значения теплопроводности свойственны металлам. Для посуды, чайника это хорошо, т. к. позволяет осуществлять подвод тепла к готовящимся продуктам. Однако и материалы с низкой теплопроводностью тоже находят свое применение. Они выступают в роли теплоизоляторов, препятствуя потере тепла - например, при строительстве. Благодаря применению материалов с низкой теплопроводностью обеспечиваются комфортные условия проживания в домах.

Однако вышеперечисленными способами теплопередача не ограничивается. Есть еще возможность передачи тепла без непосредственного контакта тел. Как пример - потоки теплого воздуха от обогревателя или радиатора системы отопления в квартире. От нагретого предмета исходит поток теплого воздуха, осуществляя обогрев помещения. Подобный способ обмена теплом называется конвекцией. В этом случае теплопередача осуществляется потоками жидкости или газа.

Если вспомнить, что тепловые явления, происходящие на Земле, связаны с излучением Солнца, то появляется ещё один способ теплопередачи - тепловое излучение. Обусловлено оно электромагнитным излучением нагретого тела. Именно так Солнце обогревает Землю.

В приведенном материале рассмотрены различные тепловые явления, описан источник их возникновения и механизмы, благодаря которым они происходят. Рассмотрены вопросы практического использования тепловых явлений в повседневной практике.

Слайд 1

Обобщающий урок 8 класс

Учитель: учитель физики и информатики Александрова З.В., МОУ СОШ №5 п.Печенга

Тепловые явления

Слайд 2

Теплопередача

Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом

Теплопроводность Излучение

Слайд 3

Опишите превращения энергии в данных примерах

Сколько способов изменения существует?

Способы изменения внутренней энергии

Слайд 4

Количество теплоты, которое получает (или отдаёт) тело, зависит от его массы, рода вещества, и изменения температуры.

Удельная теплоёмкость вещества показывает, какое количество теплоты требуется для изменения температуры вещества массой 1 кг на 1 0С. Обозначается: С. Единица измерения: 1 Дж / кг 0С

Q = cm(t2 – t1)

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче называют к о л и ч е с т в о м т е п л о т ы

Обозначается: Ед. измерения: 1 Дж

Расчёт количества теплоты

Слайд 5

При теплопроводности само вещество не перемещается от нагретого конца тела к холодному. Как же передаётся тепло? Будет ли происходить перенос тепла в условиях невесомости? Разные вещества проводят тепло по-разному. Почему? Проводники тепла:

х о р о ш и е металлы, их расплавы, твёрдые тела и др.

плохие Жидкости, газы, пористые тела, земля…

Перенос энергии от более нагретых участков тела к более холодным за счёт теплового движения и взаимодействия ч а с т и ц т е л а

Теплопроводность…

Особенности

Слайд 6

Теплопроводность вокруг нас

Почемув одинаковых условиях металл на морозе кажется холоднее дерева и горячее – при нагреве?

В какой обуви больше мёрзнут ноги зимой: в просторной или тесной? Объясните.

Деревянная ложка в стакане с горячей водой нагревается меньше, чем металлическая. Почему?

В каком чай- нике скорее нагреется вода: в новом или старом, на стенках которого имеется накипь? (Чайники одинаковые)

Зачем жители Средней Азии в жару носят ватные халаты и папахи?

Слайд 7

При горении топлива (угля, нефти, газа, сланцев) один атом углерода соединяется с двумя атомами кислорода. При образовании этой молекулы выделяется э н е р г и я.

показывает, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании 1 кг топлива. О б о з н а ч а е т с я: q Е д и н и ц а и з м е р е н и я: 1 Дж / кг.

Энергия топлива

Удельная теплота сгорания

Слайд 8

Плавление

2. Как изменяется энергия молекул и их расположение?

1. Как изменяется внутренняя энергия вещества?

4. Изменяются ли молекулы вещества при плавлении?

5. Как изменяется температура вещества при плавлении?

3. Когда тело начнет плавиться?

При нагревании увеличивается температура. Скорость колебания частиц возрастает. Увеличивается внутренняя энергия тела. Когда тело нагревается до температуры плавления, кристаллическая решетка начинает разрушаться. Энергия нагревателя идет на разрушение решетки.

переход вещества из твердого состояния в жидкое.

Тело принимает энергию

Слайд 9

… переход вещества из жидкого состояния в твердое

жидкость отдает энергию

4. Изменяются ли молекулы вещества при кристаллизации?

5. Как изменяется температура вещества при кристаллизации?

3. Когда тело начнет кристаллизоваться?

Кристаллизация

Слайд 10

плавление нагревание отвердевание охлаждение

Физическая величина, показывающая какое количество теплоты необходимо для превращения 1 кг кристаллического вещества, взятого при температуре плавления, в жидкость той же температуры, называется удельной теплотой плавления

Единица измерения:

Поглощение Q Выделение Q

t плавления = t отвердевания

Слайд 11

“Читаем график”

1. В какой момент времени начался процесс плавления вещества?

4. Сколько длилось: а) нагревание твердого тела;

б) плавление вещества;

с) остывание жидкости?

2. В какой момент времени вещество кристаллизовалось?

3. Чему равна температура плавления вещества? кристаллизации?

Слайд 12

Кипение – это интенсивное парообразование, происходящее одновременно внутри и с поверхности жидкости. 2. Кипение-это процесс, при котором жидкость переходит в пар при определенной и постоянной для каждой жидкости температуре и не только с поверхности, но и по всему объему жидкости. Кипение происходит с поглощением теплоты. С изменением атмосферного давления изменяется и температура кипения: при повышении давления температура кипения повышается.

Запомни, что

Слайд 13

… переход вещества из жидкого состояния в газообразное

1. Как изменяется внутренняя энергия вещества при парообразовании?

3. Изменяются ли молекулы вещества при парообразовании?

4. Как изменяется температура вещества при парообразовании?

Испарение - процесс, при котором с поверхности жидкости или твердого тела вылетают частицы(молекулы, атомы).

Парообразование

Скорость испарения жидкости зависит от: 1) от рода вещества; 2) от площади испарения; 3) от температуры жидкости; 4) от скорости удаления паров с поверхности жидкости

Слайд 14

… переход вещества из газообразного состояния в жидкое

1. Как изменяется внутренняя энергия вещества при конденсации?

Тепловое движение

Тепловые явления в природе

Сезонные приспособления живых организмов

Однолетние растения переносят холодное время года в состоянии семян. Многолетние травянистые растения хранят запас питательных веществ в корнях. Древесные растения защищает кора. В клетках зимующих растений является растворенная глюкоза, что препятствует их промерзанию.

Доклад

на тему:

«Тепловые явления в природе

и в жизни человека»

Выполнила

ученица 8 «А» класса

Карибова А.В.

Армавир, 2010

Вокруг нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с механическим движением. Это явления, наблюдаемые при изменении температуры тел или при переходе их из одного состояния (например, жидкого) в другое (твердое либо газообразное). Такие явления называются тепловыми. Тепловые явления играют огромную роль в жизни людей, животных и растений. Изменение температуры на 20-30° С при смене времени года меняет все вокруг нас. От температуры окружающей среды зависит возможность жизни на Земле. Люди добились относительной независимости от окружающей среды после того как научились добывать и поддерживать огонь. Это было одним из величайших открытий, сделанных на заре развития человечества.

История развития представлений о природе тепловых явлений - пример того, каким сложным и противоречивым путем постигают научную истину.

Многие философы древности рассматривали огонь и связанную с ним теплоту как одну из стихий, которая наряду с землей, водой и воздухом образует все тела. Одновременно предпринимались попытки связать теплоту с движением, так как было замечено, что при соударении тел или трении друг о друга они нагреваются.

Первые успехи на пути построения научной теории теплоты относятся к началу XVII в., когда был изобретен термометр, и появилась возможность количественного исследования тепловых процессов и свойств макросистем.

Вновь был поставлен вопрос о том, что же такое теплота. Наметились две противоположные точки зрения. Согласно одной из них - вещественной теории тепла, теплота рассматривалась как особого рода невесомая "жидкость", способная перетекать из одного тела к другому. Эта жидкость была названа теплородом. Чем больше теплорода в теле, тем выше температура тела.

Согласно другой точке зрения, теплота - это вид внутреннего движения частиц тела. Чем быстрее движутся частицы тела, тем выше его температура.

Таким образом, представление о тепловых явлениях и свойствах связывалось с атомистическим учением древних философов о строении вещества. В рамках таких представлений теорию тепла первоначально называли корпускулярной, от слова "корпускула" (частица). Ее придерживались ученые: Ньютон, Гук, Бойль, Бернулли.

Большой вклад в развитие корпускулярной теории тепла сделал великий русский ученый М.В. Ломоносов. Он рассматривал теплоту как вращательное движение частиц вещества. С помощью своей теории он объяснил в общем процессы плавления, испарения и теплопроводности, а также пришел к выводу о существовании "наибольшей или последней степени холода", когда движение частичек вещества прекращается. Благодаря работам Ломоносова среди русских ученых было очень мало сторонников вещественной теории теплоты.

Но все же, несмотря на многие преимущества корпускулярной теории теплоты, к середине XVIII в. временную победу одержала теория теплорода. Это произошло после того как экспериментально было доказано сохранение теплоты при теплообмене. Отсюда был сделан вывод о сохранении (неуничтожении) тепловой жидкости - теплорода. В вещественной теории было введено понятие теплоемкости тел и построена количественная теория теплопроводности. Многие термины, введенные в то время, сохранились и сейчас.

В середине XIX в. была доказана связь между механической работой и количеством теплоты. Подобно работе количество теплоты оказалось мерой изменения энергии. Нагревание тела связано не с увеличением в нем количества особой невесомой "жидкости", а с увеличением его энергии. Принцип теплорода был заменен гораздо более глубоким законом сохранения энергии. Было установлено, что теплота представляет собой форму энергии.

Значительный вклад в развитие теорий тепловых явлений и свойств макросистем внесли немецкий физик Р. Клаузиус (1822-1888), английский физик-теоретик Дж. Максвелл, австрийский физик Л. Больцман (1844-1906) и другие ученые.

Сложилось так, что природа тепловых явлений объясняется в физике двумя способами: термодинамический подход и молекулярно-кинетическая теория вещества.

Термодинамический подход рассматривает теплоту с позиции макроскопических свойств вещества(давление, температура, объём, плотность и т.д.).

Молекулярно-кинетическая теория связывает протекание тепловых яввлений и процессов с особенностями внутреннего строения вещества и изучает причины, которые обуславливают тепловое движение.

Итак, рассмотрим тепловые явления в жизни человека.

Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация - все это примеры тепловых явлений.

Основной источник тепла на Земле - Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т.д.

Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но и окружающему воздуху. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела, более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты - теплопроводность, конвекция, излучение .

Нагревание ложки в горячем чае - пример теплопроводности . Все металлы обладают хорошей теплопроводностью.

Конвекцией передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается.

Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например, далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением (тепловыми лучами).

Для измерения температуры используется термометр. В обычной жизни пользуются комнатными или медицинскими термометрами.

Когда говорят о температуре по Цельсию, то имеют в виду шкалу температур, в которой 0°С соответствует температуре замерзания воды, а 100°С - точка ее кипения.

В некоторых странах (США, Великобритания) используют шкалу Фаренгейта. В ней 212°F соответствуют 100°С. Перевод температуры из одной шкалы в другую не очень простой, но в случае необходимости каждый из вас сможет его выполнить самостоятельно. Чтобы перевести температуру по шкале Цельсия в температуру по шкале Фаренгейта, необходимо умножить температуру по Цельсию на 9, разделить на 5 и прибавить 32. Чтобы сделать обратный переход, из температуры по Фаренгейту необходимо вычесть 32, умножить остаток на 5 и разделить на 9.

В физике и астрофизике часто используют еще одну шкалу - шкалу Кельвина. В ней за 0 принята самая низкая температура в природе (абсолютный нуль). Она соответствует −273°С. Единица измерения в этой шкале - Кельвин (К). Чтобы перевести температуру по Цельсию в температуру по Кельвину, к градусам по Цельсию надо прибавить 273. Например, по Цельсию 100°, а по Кельвину 373 К. Для обратного перевода надо вычесть 273. Например, 0 К это −273°С.

Полезно знать, что температура на поверхности Солнца - 6000 К, а внутри - 15 000 000 К. Температура в космическом пространстве вдали от звезд близка к абсолютному нулю.

В природе мы являемся свидетелями тепловых явлений, но порой, не обращаем внимания на их сущность. Например, летом идёт дождь а зимой снег. Образуется роса на листьях. Появляется туман.

Знания о тепловых явлениях помогают людям конструировать обогреватели для домов, тепловые двигатели (двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, реактивные двигатели и т. д.), предсказывать погоду, плавить металл, создавать теплоизоляционные и термостойкие материалы, которые используются всюду - от постройки домов до космических кораблей.

СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

Все тела состоят из малых частиц, между которыми есть промежутки.

Частицы тел постоянно и беспорядочно движутся.

Частицы тел взаимодействуют друг с другом: притягиваются и отталкиваются.

ОПЫТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ

• Расширение тел при нагревании

• Диффузия

• Притяжение свинцовых

цилиндров,

деформация

АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА

ТВЕРДЫЕ ТЕЛА

ЖИДКОСТИ

Сохраняют свою

ГАЗЫ

форму и объем

Сохраняют объем, но

Молекулы расположены в определенном порядке, вплотную

меняют форму

Не имеют собственного

друг к другу

Порядка не существует,

Силы притяжения между

Молекулы совершают

Силы притяжения между

молекулами очень

Расстояния между молекулами значительно

расстояние между

объема и формы

больше размеров

молекулами равно

велики

молекулами слабые

Силы притяжения между

колебания около некоторого среднего

Молекулы могут совершать различные движения, перемещаются «перескоками»

молекул

размеру молекул

молекулами отсутствуют

положения

Молекулы движутся с

большими скоростями в

разных направлениях

ОБЪЯСНИТЬ РИСУНОК

• Что вы знаете о молекулах?
• Что вы знаете о диффузии?
• Что происходит с телами при нагревании?
• Почему тела при нагревании расширяются?
• Чем отличается движение молекул в холодной воде и горячей?
• Какие вы знаете агрегатные состояния?
• Чем отличается строение льда, воды и пара?
• Какая величина отвечает за состояние вещества?

1. Температура характеризует степень нагретости тела.

На какие процессы влияет температура?

Температура влияет на:

а) скорость протекания диффузии

б) расширение тел

в) скорость движения молекул

г) давление газа

д) агрегатные состояния

Обозначение – t

Единица измерения - о С

градусы Цельсия ( о С)

Прибор для измерения-термометр

Впервые прибор для определения температуры был изобретен Галилеем в 1592 г.

Небольшой стеклянный баллон был припаян к тонкой трубке с открытым концом. Но термометр Галилея был открытым и реагировал не только на изменение температуры, но и на изменение атмосферного давления.

К тому же, этот термометр не имел шкалы, и его показания нельзя было отобразить числом. Пожалуй, единственное, что мог делать термометр Галилея, так это сравнивать на уровне «больше-меньше» температуры разных тел в одном и том же месте, в одно и то же время.

Измерительная шкала появилась только через 150 лет!

Галиле́о Галиле́й

(15.02.1564- 8.01.1642)

итальянский ученый

Первый современный термометр был изготовлен Даниэлем Фаренгейтом.

Он взял стеклянную трубку с шариком на одном конце, налил туда ртути, откачал из нее воздух и запаял. Температуру смеси льда и поваренной соли (самое холодное, но еще жидкое вещество того времени) он обозначил за 0 градусов, точке таяния льда стало соответствовать значение 32 ºF.

Следующей точкой у Фаренгейта была температура человеческого тела – 96 ºF.

Температура кипения воды получилась у него равной 212 ºF. В Англии и США до сих пор используют эту шкалу.

Даниэль Габриэль Фаренгейт

(24.05.1686 - 16.09.1736) немецкий физик

В 1742 г. Цельсием была предложена стоградусная шкала, в которой за нуль градусов принималась температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении, а за сто градусов – температура таяния льда.

Несколько позже эту шкалу перевернули.

А перевернули шкалу Цельсия его же соотечественники: ботаник К. Линней и астроном М. Штремер.

Вот этот "перевернутый" термометр и получил широкое распространение!

Андерс Цельсий

(27.11.1701 – 25.04.1744)

шведский астроном и физик

ТЕРМОМЕТР

Прибор для измерения температуры

Термометр

показывает

собственную

температуру

Температура

термометра

равна

измеряемой

температуре

Измеряет только в определенных пределах

Правила пользования термометром

I. Нельзя пользоваться термометром, если измеряемая температура может оказаться ниже или выше установленных для данного термометра предельных значений.

Правила измерения температуры

II. Снятие показаний с термометра надо производить спустя некоторое время, в течение которого он примет температуру среды.

III. При измерении температуры, жидкостный термометр (кроме медицинского) не должен извлекаться из среды, температуру которой определяют.

Интересно, что

• самая высокая температура на Земле зарегистрированная в Ливии в 1922 году +57,80 °С;
• самая низкая температура, зарегистрированная на Земле в Антарктиде –89,20 °С;

• температура в центре Земли 200000 °С;

• температура на поверхности Солнца 6000 °С, в центре 20 млн. °С;
• вольфрамовая нить накала в лампочке, когда по ней течет ток нагревается до 2525 °С.

2. – явления, связанные с нагреванием или охлаждением тел

ПРИМЕРЫ

а) нагревание воды

б) таяние льда

в) образование тумана

или облаков

3. ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ

• беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела.

Зависит : 1) от температуры

2) от состояния вещества

3) от массы молекул

Тепловое движение в твердых телах, жидкостях и газах

Молекулы

колеблются,

вращаются

и перемещаются

относительно

друг друга

Молекулы

Молекулы и атомы

свободно

колеблются около

некоторых средних

перемещаются

положений

по всему

(«бег на месте»)

пространству

Блок контроля:

1. Диффузия происходит быстрее, если

А. движение молекул замедляется

Б. движение молекул прекращается

В. скорость движения молекул увеличивается

2. Чем теплая вода отличается от холодной?

А. скоростью движения молекул

Б. строением молекул

В. прозрачностью

3. Какое из явлений относится к тепловым?

А. вращение Земли вокруг Солнца

Б. радуга

В. таяние снега

Блок контроля:

4. По какой траектории движутся молекулы газов?

А. по прямолинейной

Б. по криволинейной

В. по ломаной

5. Температура- это физическая величина, характеризующая...

А. способность тел совершать работу

Б. разные состояния тела

В. степень нагретости тела

6. Какое движение называют тепловым?

А. движение тела, при котором оно нагревается

Б. постоянное хаотическое движение частиц, из которых состоит тело

В. движение молекул в теле при высокой температуре

Блок контроля:

7. Температура тела зависит от...

А. плотности его вещества

Б. его внутреннего строения

В. скорости движения его молекул

8. Если средняя кинетическая энергия молекул тела уменьшится, то температура тела

А. понизится

Б. не изменится

В. понизится

9. Движутся ли молекулы жидкости при температуре 0 °C?

А. не движутся

Б. все зависит от рода жидкости

В. движутся

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

• «Исследование изменения со временем температуры остывающей воды»

Цель: научиться измерять температуру, понять смысл теплового равновесия

Время, мин

температура

Постройте график зависимости

Т Е П Л О В О Е Д В И Ж Е Н И Е

• - беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела.
• Зависит: 1) от температуры
• 2) от состояния вещества
• 3) от массы молекул

• ДИФФУЗИЯ

• ИЗМЕНЕНИЕ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ

• РОСТ ТЕМПЕРАТУРЫ