Тепловые явления в окружающем нас мире презентация. Доклад: Тепловые явления в природе и в жизни человека. На какие процессы влияет температура

Внутренняя энергия и способы ее изменения Внутренняя энергия – это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело. Способы изменения внутренней энергии совершение работы теплопередача над теломсамим телом теплопроводность конвекция излучение Е увеличиваетсяЕ уменьшается

Теплопередача Теплопроводность – вид теплообмена, при котором происходит передача внутренней энергии от частиц более нагретой части тела к частицам менее нагретой части тела (или от более нагретого тела к менее нагретому телу). Конвекция – перенос энергии потоками (или струями) вещества. Излучение – перенос энергии с помощью различных невидимых лучей, испускаемых нагретым телом.

Количество теплоты Количество теплоты (Q) – энергия, которую тело получает или отдаёт в процессе теплопередачи. Удельная теплоёмкость (c) – количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 кг вещества на 1°C. Единица измерения – Дж/кг°С. Формула для расчёта количества теплоты, необходимого для нагревания тела и выделяемого им при охлаждении: Q=cm(t 2 -t 1), где m – масса тела, t 1 – начальная температура тела, t 2 – конечная температура тела.

Горение Горение – процесс соединения атомов углерода с двумя атомами кислорода, при котором образуется углекислый газ и выделяется энергия. Удельная теплота сгорания топлива (q) – физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделится при полном сгорании 1 кг топлива. Формула для расчёта количества теплоты, выделяющегося при полном сгорании топлива: Q=qm.

Плавление Плавление – процесс перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое. Кристаллизация – процесс перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое. Температура плавления – температура, при которой вещество плавится (во время плавления не меняется). Удельная теплота плавления () – физическая величина, показывающая какое количество теплоты требуется для превращения 1 кг кристаллического вещества, взятого при температуре плавления, в жидкость той же температуры. Формула для расчёта количества теплоты, необходимого для плавления кристаллического тела, взятого при температуре плавления и выделяемого им при отвердевании: Q= m.

Испарение Испарение – парообразование, происходящее с поверхности жидкости (происходит при любой температуре). Кипение – интенсивный переход жидкости в пар, сопровождающийся образованием пузырьков пара по всему объёму жидкости и дальнейшим всплывании их на поверхность (происходит при определённой для каждого вещества температуре). Удельная теплота парообразования (L) – количество теплоты, необходимое для превращения жидкости массой 1 кг, взятой при температуре кипения, в пар. Формула для расчёта количества теплоты, необходимого для превращения в пар жидкости любой массы, взятой при температуре кипения: Q=Lm.

Физический процесс Объяснение с молекулярной точки зрения Объяснение с энергетической точки зрения Формула для расчёта количества теплоты Физические постоянные 1. нагревание Скорость движения молекул увеличивается Энергия поглощается Q=cm(t 2 -t 1) с – удельная теплоёмкость, Дж/кг°С 2. охлаждение Скорость движения молекул уменьшается Энергия выделяется Q=cm(t 2 -t 1); Q 0 3. плавление Происходит разрушение кристаллической решётки твёрдого тела Энергия поглощается Q= m - удельная теплота плавления, Дж/кг 4. кристаллизация Восстановление кристаллической решётки Энергия выделяется Q=- m 5. испарение Разрываются связи между молекулами жидкости Энергия поглощается Q=Lm L – удельная теплота парообразования, Дж/кг 6. конденсация Возвращение молекул пара в жидкость Энергия выделяется Q=-Lm 7. сгорание топлива С+О 2 СО 2 Энергия выделяется Q=qm q – удельная теплота сгорания топлива, Дж/кг

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?

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.