Präsentation zum Thema "Wärmeübertragungsexperimente". Methodische Weiterentwicklung des Demonstrationsexperiments „Die Wärmemenge und Wärmekapazität“ Experimente und Experimente in der Physik (Klasse 8) zum Thema Wärmeleitfähigkeitsexperimente in der Physik

Am Donnerstag konnte niemand in unsere Klasse kommen – das hielt uns aber nicht davon ab, eine Reihe von Experimenten durchzuführen. Wie immer habe ich dafür ein paar Gizmos zusammengestellt.

Die Nelken werden mit gewöhnlichem Plastilin geklebt - dann wird das Ende des Objekts über die Kerze gelegt, das Objekt erwärmt sich und während das Plastilin schmilzt, fallen die Nelken nacheinander ab.

Nachdem sichergestellt war, dass die Nelken genau nacheinander abfallen – das heißt, die Hitze breitet sich linear aus – ging es weiter zur zweiten Phase.

Hier haben wir bereits die Wärmeverteilung in verschiedenen Objekten verglichen. Links ein Stück Keramikfliese, rechts ein dicker Kupferdraht.

Links noch Keramik, durch die sich die Hitze nicht ausbreiten konnte, rechts - Aluminiumdraht.

Die dritte Phase des Experiments:

Drei Teller sind mit Wäscheklammern verbunden. Der mittlere befindet sich über der Kerze. Rechts werden die Platten einfach so geklemmt und links ein kleines Stück Papier dazwischen gelegt. Ich fragte Nikita, wo die Nelken schneller abfallen würden - er sagte, es sei links, weil es Papier gibt, und es flammt beim kleinsten Funken auf, was bedeutet, dass es sehr leitfähig ist :)
Die experimentelle Überprüfung hat alles in Ordnung gebracht. Er erklärte den Unterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit und Flammpunkt, nannte als Beispiel eine Daunenjacke (wir haben ja schon besprochen, warum Kleidung gut "wärmt"), die gut brennt.

Damit war das Experiment beendet – und ging in die Küche. Ich habe Nikita gefragt, warum manche Töpfe Plastikgriffe haben - er hat richtig geraten. Und zu den Metallgriffen sagte er, dass Sie ein Handtuch verwenden müssen, und zwar vorzugsweise ein nasses. Ich schlug vor, meine Mutter zu fragen, ob sie lieber ein nasses oder trockenes Handtuch benutzen würde - sie sagte, es sei extrem trocken. dachte Nikita und vermutete selbst, dass nass zwar kälter, aber es ist mit Wasser, und Wasser leitet Wärme besser als Luft!

In dieser Lektion wird das Konzept der Wärmeleitfähigkeit erörtert.

Die Wärmeleitfähigkeit ist eine der Arten der Wärmeübertragung und ist mit der Übertragung von innerer Energie von stärker erhitzten Körperteilen (Körpern) auf weniger erhitzte verbunden, die durch chaotisch bewegte Körperpartikel erfolgt.

Jeder von uns stößt auf Wärmeleitfähigkeit, wenn er versehentlich den eisernen Griff einer Bratpfanne auf dem Herd greift. Die schlechte Wärmeleitfähigkeit der Luft ermöglicht es, die Wohnung mit Hilfe von Doppelrahmen für den Winter zu isolieren. Und solche Beispiele gibt es viele. Daher ist die Wärmeleitfähigkeit eines der wichtigsten physikalischen Wärmephänomene, das wir untersuchen werden.

In der letzten Lektion haben wir herausgefunden, dass es drei Arten von Wärmeübertragung (Abb. 1) gibt: Wärmeleitfähigkeit, Konvektion und Strahlung(Abb. 2). In dieser Lektion werden wir uns die erste Art der Wärmeübertragung genauer ansehen, nämlich Wärmeleitfähigkeit.

Reis. 1. Wärmeübertragung

Reis. 2 Arten der Wärmeübertragung

Die Wärmeleitfähigkeit ist charakteristisch für Stoffe in allen drei Aggregatzuständen: fest, flüssig und gasförmig (Abb. 3).

Reis. 3. Die Wärmeleitfähigkeit ist allen Aggregatzuständen inhärent

In diesem Fall haben Feststoffe (Metalle) die höchste Wärmeleitfähigkeit (Abb. 4a) und die niedrigste - Gase (Abb. 4b).

Reis. 4 Wärmeleitzahlen verschiedener Stoffe

Die Wärmeleitfähigkeit hängt mit der inneren Struktur von Körpern zusammen und hängt von der Anordnung der Moleküle, ihrer Bewegung und Wechselwirkung miteinander ab (Abb. 5).

Reis. 5. Zusammenhang der Wärmeleitfähigkeit mit der inneren Struktur von Körpern

Es ist wichtig zu beachten, dass bei der Wärmeleitung keine Materie übertragen wird, sondern bei ihrem direkten Kontakt Energie von Teilchen zu Teilchen oder von einem Körper zum anderen übertragen wird. Lassen Sie uns die Definition der Wärmeleitfähigkeit formulieren.

Definition.Wärmeleitfähigkeit ist ein Phänomen, bei dem Energie von einem Körperteil auf einen anderen durch den Zusammenstoß von Teilchen oder durch den direkten Kontakt zweier Körper übertragen wird.

Reis. 6. Illustration zur Definition der Wärmeleitfähigkeit

Untersuchungen zu diesem Phänomen wurden hauptsächlich empirisch durchgeführt. Die ersten Experimente zur Untersuchung dieses Phänomens wurden offenbar von Galileo Galilei durchgeführt (Abb. 7).

Reis. 7. Galileo Galilei (1564-1642)

Die Essenz seiner Experimente war einfach: Galileo platzierte verschiedene Körper in der Nähe seines Thermoskops (Abb. 8) und beobachtete die Temperaturänderung. Anschließend zog er Schlussfolgerungen: Ob der Körper Wärme gut leitet oder nicht.

Abb. 8. Galileos Thermoskop

Definition.Wärmeleitungsprozess- Dies ist der Vorgang der Energieübertragung von einem Teilchen auf ein anderes, das sich in unmittelbarer Nähe zueinander befindet (Abb. 9).

Reis. 9. Wärmeleitungsprozess

Bei Metallen ist die Wärmeleitfähigkeit höher, da die Partikel dicht beieinander liegen (Abb. 10).

Reis. 10. Wärmeleitfähigkeit in Metallen

In Flüssigkeiten sind die Moleküle, obwohl sie eng beieinander liegen, recht gut isoliert (Abb. 11).

Reis. 11. Wärmeleitfähigkeit in Flüssigkeiten

Gase haben die niedrigste Wärmeleitfähigkeit: Moleküle sind weit voneinander entfernt und müssen zur Energieübertragung kollidieren, daher ist der Energietransfer ziemlich langsam (Abb. 12).

Reis. 12. Wärmeleitfähigkeit in Gasen

Betrachten Sie ein Experiment, das die Wärmeleitfähigkeit von Metallen deutlich demonstriert.

Am Stativ ist horizontal eine Aluminiumstange befestigt. Holzzahnstocher werden in regelmäßigen Abständen mit Hilfe von Wachs vertikal auf der Stange befestigt. Eine Kerze wird an den Rand des Stabes gebracht (Abb. 13).

Da sich der Rand des Stabes erwärmt und Aluminium wie jedes andere Metall eine ziemlich gute Wärmeleitfähigkeit hat, erwärmt sich der Stab allmählich. Wenn die Hitze den Punkt erreicht, an dem der Zahnstocher an der Stange befestigt ist, schmilzt das Stearin - und der Zahnstocher fällt ab.

Reis. 13. Erfahrungsnachweis

Wir sehen, dass in diesem Experiment kein Materietransfer stattfindet, daher wird die Wärmeleitfähigkeit beobachtet.

Wir haben uns mit dem Phänomen der Wärmeleitfähigkeit befasst, und abschließend möchte ich an eine wichtige Tatsache erinnern: Es gibt keine Partikel – es gibt keine Wärmeleitfähigkeit.

In der nächsten Lektion werden wir uns eine andere Art der Wärmeübertragung genauer ansehen - Konvektion.

Referenzliste

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizen I.I. Physik 8. - M.: Mnemosyne.
2. A. V. Peryshkin Physik 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Physik 8. - M.: Bildung.

1. Internetportal "experiment.edu.ru" ()
2. Internetportal "festival.1september.ru" ()
3. Internetportal "class-fizika.narod.ru" ()

Hausaufgaben

1. P. 13, Absatz 4, Fragen # 1-6, Übung 1 (1-3). A. V. Peryshkin Physik 8. - M.: Bustard, 2010.
2. Warum haben Gase eine geringe Wärmeleitfähigkeit?
3. Warum kühlt das Wasser in einem alten Wasserkocher, nachdem er vom Feuer genommen wurde, langsamer ab als in dem gleichen neuen?
4. Wozu dienen Doppelfensterrahmen?
5. Warum tragen die Bewohner Zentralasiens bei Hitze wattierte Gewänder und Hüte?

Denis Korobitsyn

Wärmeleitfähigkeit verschiedener Materialien mit steigender Heiztemperatur.

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Vorschau:

I. EINLEITUNG

Einmal habe ich meine Mutter gefragt, warum sie uns immer Holzlöffel gibt, wenn wir uns zum Essen hinsetzen. Sie antwortete, dass sich Holz langsamer erwärmt als Eisen und man sich damit nicht verbrennen wird. Ich dachte, weil mir aufgefallen ist, dass sich Metallgegenstände sehr schnell erhitzen, aber warum? Es stellte sich heraus, dass alle festen Materialien eine solche Eigenschaft haben, die als Wärmeleitfähigkeit bezeichnet wird. Mich interessierte, welche Materialien Wärme schneller und welche langsamer leiten und was passiert, wenn die Heiztemperatur erhöht wird. Erwärmen sich diese Materialien in der gleichen Reihenfolge?

Hypothese: Ich denke, dass verschiedene Materialien eine unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit haben und sich mit steigender Heiztemperatur in der gleichen Reihenfolge aufheizen.

Gegenstand: Wärmeleitfähigkeit.

Thema: Wärmeleitfähigkeit einiger Materialien.

Zweck: Ermitteln, warum verschiedene Gegenstände unterschiedlich erhitzt werden, obwohl sie unter den gleichen Bedingungen erhitzt wurden, aber aus unterschiedlichen Materialien bestanden.

Aufgaben:

1) Studium der Literatur und Internetmaterialien zum Thema Wärmeleitfähigkeit von Materialien;

2) Durchführung eines Experiments zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Materialien;

3) Mitschüler mit dem studierten Thema vertraut zu machen.

Um diese Aufgaben zu implementieren und die Hypothese zu bestätigen:

1. Ich werde wissenschaftliche Literatur zu auswählenzum Thema Wärmeleitfähigkeit von Materialien;
2. Ich werde diese Literatur studieren und Schlussfolgerungen ziehen;
3. Um die theoretischen Schlussfolgerungen zu bestätigen, werde ich ein Experiment durchführen;
4. Basierend auf den Ergebnissen des Experiments werde ich Schlussfolgerungen ziehen;
5. Die Ergebnisse dieser Schlussfolgerungen werde ich meinen Mitschülern vorstellen

II HAUPTTEIL

2.1 Was ist Wärmeleitfähigkeit?

Die wichtigste Wärmequelle auf der Erde ist die Sonne. Darüber hinaus nutzen die Menschen jedoch viele künstliche Wärmequellen: ein Feuer, einen Ofen, eine Warmwasserbereitung, Gas- und Elektroheizungen usw.

Die Frage, was Wärme ist, konnte nicht auf Anhieb beantwortet werden. Erst im 18. Jahrhundert wurde klar, dass alle Körper aus Molekülen bestehen, dass sich Moleküle bewegen und miteinander interagieren. Dann erkannten die Wissenschaftler, dass Wärme mit der Bewegungsgeschwindigkeit von Molekülen zusammenhängt. Wenn Körper erhitzt werden, erhöht sich die Geschwindigkeit der Moleküle, und wenn sie abgekühlt werden, nimmt sie ab.

Sie wissen, wenn Sie einen kalten Löffel in heißen Tee geben, wird dieser nach einer Weile heiß. Aus dem Beispiel wird deutlich, dass Wärme von einem stärker erhitzten Körper auf einen weniger erhitzten Körper übertragen werden kann.

Wärmeleitfähigkeit- Energieübertragung von stärker erhitzten Körperteilen zu weniger erhitzten Teilen als Ergebnis der thermischen Bewegung und der Wechselwirkung von Partikeln.

Wolle, Haare, Vogelfedern, Papier, Kork und andere poröse Körper haben eine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Dies liegt daran, dass sich zwischen den Fasern dieser Stoffe Luft befindet. Die geringste Wärmeleitfähigkeit besitzt das Vakuum (von Luft befreiter Raum).

1. Schnee ist eine poröse, lockere Substanz, er enthält Luft. Daher hat Schnee eine schlechte Wärmeleitfähigkeit und schützt das Land, Winterkulturen und Obstbäume gut vor dem Einfrieren.

2. Topflappen für die Küche bestehen aus einem Material mit schlechter Wärmeleitfähigkeit. Die Griffe von Wasserkochern und Töpfen bestehen aus Materialien mit schlechter Wärmeleitfähigkeit. All dies schützt die Hände vor Verbrennungen beim Berühren heißer Gegenstände.

3. Stoffe mit guter Wärmeleitfähigkeit (Metalle) werden verwendet, um Körper oder Teile schnell zu erhitzen.

2.1 Durchführung eines Experiments

Für das Experiment brauchte ich: eine Glasschüssel, einen Holz-, Metall- und Plastiklöffel, eine Glasröhre, Plastilin, Chips, Margarine, eine Stoppuhr, ein Blatt zum Aufzeichnen der Ergebnisse und einen Stift.

Nachdem ich alle notwendigen Materialien vorbereitet hatte, fuhr ich fort, das Experiment durchzuführen. Die Löffel und das Glasrohr habe ich senkrecht in die Schüssel gestellt und mit Plastilin an den Rändern der Schüssel befestigt. Dann habe ich die Theken mit passenden Margarinewürfeln an jedem Artikel befestigt. Dann habe ich die Schüssel mit warmem Wasser gefüllt und die Stoppuhr eingeschaltet. Ich erwartete, das Experiment mit warmem Wasser und dann mit kochendem Wasser durchzuführen.

Nachdem 10 Minuten vergangen waren und kein Chip sich bewegt hatte, entschied ich, dass die Wassertemperatur nicht ausreichte, um die Margarine zu schmelzen.

Ich goss warmes Wasser aus und goss vorsichtig kochendes Wasser ein, schaltete die Stoppuhr ein. Als nächstes schrieb ich die Reihenfolge auf, in der die Token von den Gegenständen rutschten:

Metalllöffel - 52 Sekunden;

Glasröhre - 4 Minuten 13 Sekunden;

Plastiklöffel - 5 Minuten 7 Sekunden;

Holzlöffel - 6 Minuten 18 Sekunden.

Ich möchte hinzufügen, dass, als der Chip vom Metalllöffel rutschte, ich zwei Minuten später mehr kochendes Wasser hinzugefügt habe, weil die Margarine unter den restlichen Chips nicht geschmolzen ist.

So fand ich heraus, dass Metall der beste Wärmeleiter und Holzgegenstände der schlechteste Wärmeleiter aller ausgewählten Materialien sind. Das bedeutet, dass das Metall eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, sich schnell erwärmt und schnell abkühlt, während Holz dagegen eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat, sich langsam erwärmt und langsam abkühlt. Außerdem ist mir aufgefallen, dass der Metalllöffel in weniger als einer Minute aufgeheizt ist, andere Gegenstände viel länger aufheizen, was bedeutet, dass das Metall die Wärme sehr schnell leitet, im Gegensatz zu Kunststoff, Glas und Holz.

III SCHLUSSFOLGERUNG

So habe ich als Ergebnis meiner Arbeit herausgefunden, dass die Wärmeleitfähigkeit eine Eigenschaft fester Materialien ist, mit der man abschätzen kann, wie schnell sich ein bestimmtes Material aufheizt und abkühlt.

Als Ergebnis des Experiments wurde festgestellt, dass Metallgegenstände die höchste Wärmeleitfähigkeit haben, dann Glas, dann Kunststoff und Holz die niedrigste Wärmeleitfähigkeit.

Die Hypothese wurde teilweise bestätigt, da die Temperatur des warmen Wassers niedrig war und der erste Teil des Experiments nicht durchgeführt wurde. Im zweiten Teil des Experiments bestätigten wir jedoch die Hypothese – verschiedene Materialien haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten.

IV REFERENZEN

1. A. V. Peryshkin, Physik-Lehrbuch - M.: Bustard, 2010, - S.11-14

2. Materialien der Website http://class-fizika.narod.ru/8_3.htm

3. Materialien der Website http://elementy.ru/trefil/21095

4. Materialien der Website http://www.fizika.ru/kniga/index.ph

5. Materialien der Website http://class-fizika.spb.ru/index.php/opit/726-op-teplpr

Vorschau:

I EINLEITUNG ……………………………………………………………………………… ..3

II HAUPTTEIL ………………………………………………………………………… 4

2.1 Was ist Wärmeleitfähigkeit ... ………………………………………………………… 4

2.2. Experimentieren ……………………………………………………………… ..5

III SCHLUSSFOLGERUNG …………………………………………………………………… .... 6

IV REFERENZEN …………………………………………………… … ……… 7

Vorschau:

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Folienbeschriftungen:

Städtische autonome Bildungseinrichtung "Sekundarschule Nr. 8 mit vertieftem Studium der einzelnen Fächer in Nazarovo, Region Krasnojarsk" Wärmeleitfähigkeit von Materialien Autor: Korobitsyn Denis 4 Klasse "B" Betreuer: Adolf E.Ya., Grundschullehrer Nazarovo 2015

Zweck: Ermitteln, warum verschiedene Gegenstände unterschiedlich erhitzt werden, obwohl sie unter den gleichen Bedingungen erhitzt wurden, aber aus unterschiedlichen Materialien bestanden. Hypothese: Ich denke, unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten und dass sie sich mit steigender Heiztemperatur in der gleichen Reihenfolge aufheizen.

Ziele: 1) Studium der Literatur und Internetmaterialien zum Thema Wärmeleitfähigkeit von Materialien; 2) Durchführung eines Experiments zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Materialien; 3) Mitschüler mit dem studierten Thema vertraut zu machen.

Im 18. Jahrhundert erkannten Wissenschaftler, dass Wärme mit der Geschwindigkeit zusammenhängt, mit der sich Moleküle bewegen. Wenn Körper erhitzt werden, erhöht sich die Geschwindigkeit der Moleküle, und wenn sie abgekühlt wird, nimmt sie ab. Wärme wird von einem wärmeren Körper auf einen weniger erhitzten übertragen.

Wärmeleitfähigkeit ist die Übertragung von Energie von stärker erhitzten Körperteilen auf weniger erhitzte als Folge der thermischen Bewegung und der Wechselwirkung von Partikeln.

Wolle, Haare, Vogelfedern, Papier, Kork und andere poröse Körper haben eine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Dies liegt daran, dass sich zwischen den Fasern dieser Stoffe Luft befindet.

Für das Experiment brauchte ich: eine Glasschüssel, einen Holz-, Metall- und Plastiklöffel, eine Glasröhre, Plastilin, Chips, Margarine, eine Stoppuhr, ein Blatt zum Aufzeichnen der Ergebnisse und einen Stift.

Die Reihenfolge der Späne, die von Objekten rutschen: Metalllöffel - 52 Sekunden; Glasröhre - 4 Minuten 13 Sekunden; Plastiklöffel - 5 Minuten 7 Sekunden; Holzlöffel - 6 Minuten 18 Sekunden.

Metall hat die höchste Wärmeleitfähigkeit, d.h. es heizt sich schnell auf und kühlt schnell wieder ab. Glas war der zweite in Bezug auf die Wärmeleitfähigkeit, der dritte - Kunststoffe. Holz hat die schlechteste Wärmeleitfähigkeit, es erwärmt sich langsam und kühlt langsam ab.

Die Hypothese wurde teilweise bestätigt, da die Temperatur des warmen Wassers niedrig war und der erste Teil des Experiments nicht durchgeführt wurde. Im zweiten Teil des Experiments habe ich jedoch die Hypothese bestätigt – verschiedene Materialien haben eine unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit.

VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!

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• Teilnehmer:Sharoglazova Ksenia Sergeevna
• Leiter: Pecherskaya Svetlana Yurievna

Relevanz: Heutzutage werden neue Materialien entwickelt. Die Kenntnis der Wärmeleitfähigkeit verschiedener Stoffe erlaubt es, diese nicht nur breit einzusetzen, sondern auch ihre schädlichen Auswirkungen in Alltag, Technik und Natur zu verhindern.

Ziel: das Studium des Phänomens der Wärmeleitfähigkeit nach einer Reihe von Experimenten mit Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen.

Aufgaben:

• theoretisches Material zu diesem Thema studieren;
• Untersuchung der Wärmeleitfähigkeit von Festkörpern;
• Untersuchung der Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten;
• Untersuchung der Wärmeleitfähigkeit von Gasen;
• Rückschlüsse auf die Ergebnisse ziehen.

Hypothese: alle Stoffe (fest, flüssig und gasförmig) haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten.

Ausrüstung: Spirituslampe, Stativ, Holzstab, Glasstab, Kupferdraht, Reagenzglas mit Wasser.

Elemente des Unterrichtsmaterials für das Lehrbuch A.V. Peryshkin: Lehrbuch "Physik. Klasse 8 "A.V. Peryshkina

Innere Energie kann wie jede Art von Energie von einem Körper zum anderen übertragen werden. Innere Energie kann von einem Körperteil auf einen anderen übertragen werden. Wenn beispielsweise ein Ende eines Nagels in einer Flamme erhitzt wird, erwärmt sich das andere Ende, das sich in der Hand befindet, allmählich und verbrennt die Hand. Das Phänomen der Übertragung von innerer Energie von einem Körperteil auf einen anderen oder von einem Körper auf einen anderen bei direktem Kontakt wird als Wärmeleitfähigkeit bezeichnet.

Lassen Sie uns dieses Phänomen untersuchen, indem wir eine Reihe von Experimenten mit Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen durchführen.

Video: https://cloud.mail.ru/public/JCFY/CFTcCeqhE

Bringen wir das Ende eines Holzstabes ins Feuer. Es wird sich entzünden.

Ausgabe: Holz hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit.

Wir bringen das Ende eines dünnen Glasstabes zur Flamme der Spirituslampe. Nach einer Weile wird es heiß, aber das andere Ende bleibt kalt.

Ausgabe: Glas hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit.

Wenn wir das Ende eines Metallstabs in einer Flamme erhitzen, wird der gesamte Stab sehr bald sehr heiß. Wir werden es nicht mehr in den Händen halten können.

Ausgabe: Metalle leiten Wärme gut, dh sie haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Silber und Kupfer haben die höchste Wärmeleitfähigkeit.

Betrachten Sie im folgenden Experiment die Wärmeübertragung von einem Teil eines Festkörpers auf einen anderen. Befestigen Sie ein Ende eines dicken Kupferdrahts an einem Stativ. Wir werden mehrere Bolzen mit Wachs am Draht befestigen (Abb. 6). Wenn das freie Ende des Drahtes in der Flamme einer Alkohollampe erhitzt wird, schmilzt das Wachs. Die Nelken beginnen allmählich abzufallen. Zuerst verschwinden diejenigen, die näher an der Flamme sind, dann alle anderen.

Lassen Sie uns herausfinden, wie Energie durch einen Draht übertragen wird. Die Geschwindigkeit der Vibrationsbewegung von Metallpartikeln nimmt in dem Teil des Drahtes zu, der näher an der Flamme liegt. Da die Teilchen ständig miteinander wechselwirken, erhöht sich die Bewegungsgeschwindigkeit benachbarter Teilchen. Die Temperatur des nächsten Teils des Drahtes beginnt zu steigen usw. Es sollte daran erinnert werden, dass bei der Wärmeleitfähigkeit keine Materie von einem Ende des Körpers zum anderen übertragen wird.

Erfahrung 2. Untersuchung der Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten am Beispiel von Wasser

Betrachten wir nun die Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten. Nehmen Sie ein Reagenzglas mit Wasser und beginnen Sie, seinen oberen Teil zu erhitzen. Das Wasser an der Oberfläche kocht bald und am Boden des Reagenzglases erwärmt es sich während dieser Zeit nur (Abb. 7). Dadurch ist die Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten gering, mit Ausnahme von Quecksilber und Metallschmelzen. Dies liegt daran, dass sich in Flüssigkeiten die Moleküle in größeren Abständen voneinander befinden als in Festkörpern.

Ausgabe: Die Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten ist geringer als die Wärmeleitfähigkeit von Metallen.

Erfahrung 3. Untersuchung der Wärmeleitfähigkeit von Gasen

Untersuchen wir die Wärmeleitfähigkeit von Gasen.

Legen Sie ein trockenes Reagenzglas auf Ihren Finger und erhitzen Sie es kopfüber in der Flamme einer Alkohollampe (Abb. 8). In diesem Fall wird sich der Finger lange Zeit nicht warm anfühlen. Dies liegt daran, dass der Abstand zwischen Gasmolekülen noch größer ist als der von Flüssigkeiten und Feststoffen.

Ausgabe: die Wärmeleitfähigkeit von Gasen ist sogar geringer als die von Flüssigkeiten. Die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Stoffe ist also unterschiedlich.

Schlussfolgerungen und Diskussion

Ausgabe: Die durchgeführten Versuche zeigen, dass die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Stoffe unterschiedlich ist. Metalle haben die höchste Wärmeleitfähigkeit, Flüssigkeiten haben eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und Gase haben die geringste Wärmeleitfähigkeit.

Anhand von §4 des Physiklehrbuchs der 8. Klasse stellen wir die Ergebnisse tabellarisch dar:

Erklärung des Phänomens der Wärmeleitfähigkeit aus molekularkinetischer Sicht: Wärmeleitfähigkeit ist die Übertragung von Energie von einem Körperteil auf einen anderen, die auftritt, wenn Moleküle oder andere Partikel interagieren. In Metallen befinden sich die Partikel nahe beieinander, sie interagieren ständig miteinander. Die Geschwindigkeit der Schwingungsbewegung im erhitzten Teil des Metalls nimmt zu und wird schnell auf benachbarte Partikel übertragen. Die Temperatur des nächsten Drahtstücks steigt. In Flüssigkeiten und Gasen befinden sich Moleküle in größeren Abständen als in Metallen. In einem Raum, in dem keine Partikel vorhanden sind, kann die Wärmeleitfähigkeit nicht ausgeführt werden.

Anwendung der Wärmeleitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit in der Küche

Die Wärmeleitfähigkeit und deren Regulierung sind beim Garprozess wichtig. Während der Wärmebehandlung des Produkts ist es oft erforderlich, eine hohe Temperatur aufrechtzuerhalten, daher werden in der Küche Metalle (Kupfer, Aluminium ...) verwendet, da ihre Wärmeleitfähigkeit und Festigkeit höher sind als die anderer Materialien. Töpfe, Pfannen, Backbleche und andere Utensilien bestehen aus Metall. Wenn sie mit einer Wärmequelle in Kontakt kommen, wird diese Wärme leicht auf Lebensmittel übertragen. Manchmal ist es notwendig, die Wärmeleitfähigkeit zu reduzieren - in diesem Fall werden Töpfe aus Materialien mit geringerer Wärmeleitfähigkeit verwendet oder sie werden so zubereitet, dass weniger Wärme auf die Lebensmittel übertragen wird. Das Kochen im Wasserbad ist ein Beispiel für eine Abnahme der Wärmeleitfähigkeit. Für Kochutensilien werden nicht immer Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet. Im Backofen wird beispielsweise häufig Keramik-Kochgeschirr verwendet, dessen Wärmeleitfähigkeit viel geringer ist als die von Metall-Kochgeschirr. Ihr Hauptvorteil ist ihre Fähigkeit, die Temperatur zu halten. Ein gutes Beispiel für den Einsatz von Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit in der Küche ist der Herd. So sind beispielsweise die Kochplatten eines Elektroherds aus Metall, um eine gute Wärmeübertragung von der heißen Spule des Heizelements auf den Topf oder die Pfanne zu gewährleisten. Menschen verwenden Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit zwischen Händen und Utensilien, um Verbrühungen zu vermeiden. Viele Töpfe haben Kunststoffgriffe, und Pfannen werden mit Topflappen aus Stoff oder Kunststoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit aus dem Ofen genommen.

Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit werden auch verwendet, um die Temperatur der Lebensmittel konstant zu halten. Um beispielsweise Ihren morgendlichen Kaffee oder Ihre Suppe, die Sie auf Reisen oder mittags zur Arbeit mitnehmen, warm zu halten, wird er in eine Thermoskanne, Tasse oder Einmachglas mit guter Wärmedämmung umgefüllt. In den meisten Fällen bleibt das Essen darin heiß (oder kalt), da sich zwischen ihren Wänden ein Material befindet, das die Wärme nicht gut leitet. Es kann Styropor oder Luft sein, die sich in dem geschlossenen Raum zwischen den Wänden des Gefäßes befindet. Es verhindert, dass Wärme in die Umgebung gelangt, Lebensmittel - zum Abkühlen - und Hände - sich verbrennen. Styropor wird auch für Lebensmittelbecher und -behälter zum Mitnehmen verwendet. In einem Vakuum-Dewar (im Namen der Marke als "Thermos" bekannt) befindet sich zwischen Außen- und Innenwand fast keine Luft - dies verringert die Wärmeleitfähigkeit weiter.

Heizungssystem

Aufgabe jeder Heizungsanlage ist es, Energie vom Wärmeträger (Warmwasser) effizient in den Raum zu übertragen. Verwenden Sie dazu spezielle Elemente des Heizsystems - Heizkörper. Heizkörper sollen die Wärmeübertragung der im System angesammelten Wärmeenergie in den Raum erhöhen. Sie stellen eine abschnittsweise oder monolithische Struktur dar, in der das Kühlmittel zirkuliert. Die Hauptmerkmale eines Heizkörpers: Herstellungsmaterial, Bauart, Gesamtabmessungen (Anzahl der Abschnitte), Wärmeübertragung. Je höher dieser Indikator ist, desto geringer sind die Wärmeverluste bei der Energieübertragung vom Kühlmittel in den Raum. Das beste Material für die Herstellung von Heizkörpern ist Kupfer. Am häufigsten werden gusseiserne Heizkörper verwendet; Aluminium-Heizkörper; Stahlheizkörper; Bimetall-Heizkörper.

Wärmeleitfähigkeit für Wärme

Wir verwenden Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit, um eine konstante Körpertemperatur aufrechtzuerhalten. Beispiele für solche Materialien sind Wolle, Daunen und synthetische Wolle. Die Haut von Tieren ist mit Fell und Vögeln bedeckt - Daunen mit geringer Wärmeleitfähigkeit, und wir leihen diese Materialien von Tieren oder stellen ihnen ähnliche synthetische Stoffe her und stellen daraus Kleidung und Schuhe her, die uns vor Kälte schützen. Darüber hinaus stellen wir Decken her, da es angenehmer ist, darunter zu schlafen als in Kleidung. Luft hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, aber das Problem mit kalter Luft besteht darin, dass sie sich normalerweise frei in jede Richtung bewegen kann. Es verdrängt die warme Luft um uns herum, und uns wird kalt. Wenn die Luftbewegung begrenzt wird, indem sie beispielsweise zwischen der Außen- und Innenwand des Behälters eingeschlossen wird, bietet dies eine gute Wärmedämmung. Auch Schnee und Eis haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit, sodass Menschen, Tiere und Pflanzen sie zur Wärmedämmung nutzen. Im frischen, unverdichteten Schnee befindet sich Luft, die seine Wärmeleitfähigkeit weiter verringert, insbesondere weil die Wärmeleitfähigkeit von Luft geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit von Schnee. Dank dieser Eigenschaften schützt die Eis- und Schneedecke die Pflanzen vor dem Einfrieren. Tiere graben Löcher und ganze Höhlen zum Überwintern im Schnee. Reisende, die die schneebedeckten Gebiete durchqueren, graben manchmal diese Höhlen, um darin zu übernachten. Seit der Antike bauen die Menschen Schutzhütten aus Eis, und jetzt bauen sie ganze Unterhaltungszentren und Hotels. In ihnen brennt oft Feuer, und die Menschen schlafen in Pelzen und synthetischen Schlafsäcken.

Um ein normales Leben im Körper von Mensch und Tier zu gewährleisten, ist es notwendig, eine bestimmte Temperatur in sehr engen Grenzen zu halten. Blut und andere Flüssigkeiten sowie Gewebe haben eine unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit und können je nach Bedarf und Umgebungstemperatur angepasst werden. So kann der Körper beispielsweise die Blutmenge in einem Bereich des Körpers oder im ganzen Körper verändern, indem er Blutgefäße erweitert oder verengt. Unser Körper kann auch das Blut verdicken und verdünnen. In diesem Fall ändert sich die Wärmeleitfähigkeit des Blutes und damit des Körperteils, in dem dieses Blut fließt.

Wärmetherapie

Moderne Wärmebehandlungsmethoden lassen sich in drei große Gruppen einteilen: 1) Kontaktanwendung erhitzter Medien; 2) lichtthermische Bestrahlung und 3) Nutzung der Wärme, die in den Geweben während des Durchgangs von elektrischem Hochfrequenzstrom erzeugt wird. Lassen Sie uns auf die Verwendung von erhitzten Medien eingehen. Für die Thermotherapie werden Medien ausgewählt, die eine signifikante Wärmezufuhr ermöglichen. Diese Wärme muss dann während des gesamten Vorgangs langsam und allmählich auf den Körper übertragen werden. Dazu muss das Medium eine möglichst hohe Wärmekapazität und eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit und Konvektionskapazität aufweisen. Für die Thermotherapie werden hauptsächlich folgende Medien verwendet: Luft, Wasser, Torf, Heilschlamm und Paraffin.

Wärmeleitfähigkeit im Bad

Viele Menschen entspannen sich gerne in Saunen oder Bädern, aber auf Bänken aus Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit wäre es unmöglich, dort zu sitzen. Der Temperaturausgleich solcher Materialien mit der Körpertemperatur dauert lange, daher werden Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit verwendet, wie beispielsweise Holz, dessen obere Schichten die Körpertemperatur viel schneller annehmen. Da die Temperatur in der Sauna hoch genug ansteigt, tragen die Menschen oft Woll- oder Filzhüte über dem Kopf, um den Kopf vor der Hitze zu schützen. In türkischen Bädern, Hamams, ist die Temperatur viel niedriger, daher verwenden sie dort ein Material mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit für Bänke - Stein.

Sind dornige Biester in Nadeln warm?

Wolle rettet Tiere nicht nur vor Kälte, sondern dient auch als Schutz. Und damit der Schutz beeindruckender und zuverlässiger war, ändert sich der Haaransatz manchmal und verwandelt sich in eine Art Rüstung. Nadeln zum Beispiel. Aber behält ein solches Gewand die Eigenschaften von Wolle, sind Igel und Stachelschweine frostig in ihren dornigen Pelzmänteln?

Wissenschaftler des Instituts für Ökologie und Evolution. EIN. Severov, RAS haben die wärmeleitenden und wärmeisolierenden Eigenschaften der Nadeln, die aus dem Rücken eines erwachsenen männlichen nordamerikanischen Stachelschweins aus der Sammlung des Zoologischen Museums der Moskauer Staatlichen Universität entnommen wurden, gründlich untersucht und sichergestellt, dass sich genau diese Nadeln aufwärmen sehr gut. Um den inneren Aufbau der Nadeln zu verstehen, wurden an ihnen Dünnschliffe angefertigt, auf denen zur Untersuchung im Elektronenmikroskop Gold abgeschieden wurde. Keratin – der Hauptbestandteil von Nadeln – leitet Wärme 10 mal besser als Luft. Und dadurch erhöhen die Nadeln die Wärmeleitfähigkeit der "Rüstung". Folglich nimmt auch der Wärmeverlust des Körpers des Tieres zu. Die innere poröse Struktur der Nadeln schafft jedoch eine zusätzliche Abschirmung der Wärmestrahlung, die höchstwahrscheinlich die Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit ausgleicht. So leidet das Stachelschwein, wie andere dornige Tiere, überhaupt nicht unter der Kälte. Die Nadelhülle speichert genau so viel Wärme, wie für ein Warmblüter dieser Größe benötigt wird.

Polypropylen

Es ist bisher die beste Basis für Materialien (Fasern, Fäden, Garne, Leinwände, Stoffe), die bei der Herstellung von Unterwäsche Sportbekleidung, Thermowäsche und Thermosocken verwendet werden. Unter allen in diesem Bereich verwendeten synthetischen Materialien hat es die niedrigste Wärmeleitfähigkeit. Daher ist Kleidung aus Polypropylen der beste Weg, um im Winter warm und im Sommer kühl zu bleiben.

Welches Material hat die höchste Wärmeleitfähigkeit?

Das Material mit der höchsten Wärmeleitfähigkeit ist überhaupt kein Metall (Silber oder Kupfer), wie viele meinen. Die höchste Wärmeleitfähigkeit hat ein glasähnliches Material - Diamant. Seine Wärmeleitfähigkeit ist fast 6-mal höher als die von Silber oder Kupfer. Wenn Sie einen Teelöffel aus Diamant herstellen, können Sie ihn nicht verwenden, da er sich gleichzeitig die Finger verbrennt.

Woraus bestehen Pfähle beim Bau von Gebäuden in Regionen mit Permafrost?

Setzungen des Fundaments insbesondere in Regionen mit Permafrost stellen Bauherren vor große Schwierigkeiten. Häuser sind oft rissig, weil der Boden unter ihnen auftaut. Das Fundament überträgt eine gewisse Menge Wärme an den Boden. Daher wurden Gebäude auf Pfählen gebaut. In diesem Fall wird die Wärme nur durch Wärmeleitfähigkeit vom Fundament zum Pfahl und weiter vom Pfahl zum Boden übertragen. Woraus sollten Pfähle bestehen? Es stellt sich heraus, dass die Pfähle aus strapazierfähigem Vollmaterial im Inneren mit Kerosin gefüllt werden müssen. Im Sommer leitet der Stapel die Wärme schlecht von oben nach unten. die Flüssigkeit hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Im Winter trägt der Haufen aufgrund der Konvektion der darin enthaltenen Flüssigkeit hingegen zu einer zusätzlichen Kühlung des Bodens bei.

"Refraktäre Kugel"

Ein normaler mit Luft aufgeblasener Ballon entzündet sich leicht in einer Kerzenflamme. Es platzt sofort. Bringt man dieselbe mit Wasser gefüllte Kugel zur Kerzenflamme, wird sie „feuerfest“. Die Wärmeleitfähigkeit von Wasser ist 24 mal höher als die von Luft. Das bedeutet, dass Wasser 24 mal schneller Wärme leitet als Luft. Solange das Wasser im Ballon nicht verdunstet ist, platzt er nicht.

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Es gibt ganz einfache Erfahrungen, an die sich Kinder ein Leben lang erinnern. Die Jungs verstehen vielleicht nicht ganz, warum das alles passiert, aber wenn die Zeit vergeht und sie sich in einer Physik- oder Chemiestunde wiederfinden, wird ihnen sicherlich ein sehr klares Beispiel in Erinnerung bleiben.

Seite? ˅ 7 interessante Experimente gesammelt, die Kindern in Erinnerung bleiben werden. Alles, was Sie für diese Experimente benötigen, steht Ihnen zur Verfügung.

Feuerfeste Kugel

Es wird dauern: 2 Kugeln, Kerze, Streichhölzer, Wasser.

Eine Erfahrung: Blasen Sie den Ballon auf und halten Sie ihn über eine brennende Kerze, um den Kindern zu zeigen, dass der Ballon aus dem Feuer platzen wird. Gießen Sie dann klares Leitungswasser in die zweite Kugel, binden Sie sie fest und bringen Sie sie zurück zur Kerze. Es stellt sich heraus, dass die Kugel mit Wasser der Flamme einer Kerze problemlos standhalten kann.

Erläuterung: Das Wasser in der Kugel nimmt die von der Kerze erzeugte Wärme auf. Daher brennt der Ball selbst nicht und platzt daher nicht.

Bleistifte

Du wirst brauchen: Plastiktüte, Bleistifte, Wasser.

Eine Erfahrung: Gießen Sie die Hälfte des Wassers in eine Plastiktüte. Mit einem Bleistift durchstechen wir den Beutel an der Stelle, an der er mit Wasser gefüllt ist.

Erläuterung: Wenn Sie eine Plastiktüte durchstechen und dann Wasser hineingießen, fließt es durch die Löcher. Füllt man die Tüte aber erst zur Hälfte mit Wasser und sticht sie dann mit einem spitzen Gegenstand so ein, dass der Gegenstand in der Tüte stecken bleibt, dann wird durch diese Löcher kaum Wasser herausfließen. Dies liegt daran, dass beim Abbau von Polyethylen seine Moleküle näher aneinander gezogen werden. In unserem Fall wird das Polyethylen um die Bleistifte festgezogen.

Unzerbrechlicher Ball

Du wirst brauchen: ein Ballon, ein Holzspieß und etwas Spülmittel.

Eine Erfahrung: Oben und unten mit dem Produkt schmieren und die Kugel von unten beginnend durchstechen.

Erläuterung: Das Geheimnis dieses Tricks ist einfach. Um den Ball zu schonen, müssen Sie ihn an den Stellen mit der geringsten Spannung, die sich unten und oben am Ball befinden, durchbohren.

Blumenkohl

Es wird dauern: 4 Gläser Wasser, Lebensmittelfarbe, Kohlblätter oder weiße Blüten.

Eine Erfahrung: Geben Sie in jedes Glas Lebensmittelfarbe in beliebiger Farbe und legen Sie ein Blatt oder eine Blume in das Wasser. Lassen Sie sie über Nacht. Am Morgen werden Sie sehen, dass sie in verschiedenen Farben gefärbt sind.

Erläuterung: Pflanzen nehmen Wasser auf und ernähren so ihre Blüten und Blätter. Dies ist auf den Kapillareffekt zurückzuführen, bei dem das Wasser selbst dazu neigt, die dünnen Röhrchen im Inneren der Pflanzen zu füllen. So ernähren sich Blumen, Gras und große Bäume. Durch das Aufsaugen des farbigen Wassers verändern sie ihre Farbe.

Schwimmendes Ei

Es wird dauern: 2 Eier, 2 Gläser Wasser, Salz.

Eine Erfahrung: Legen Sie das Ei vorsichtig in ein Glas mit klarem, sauberem Wasser. Wie erwartet sinkt es auf den Boden (sonst ist das Ei möglicherweise faul und sollte nicht in den Kühlschrank zurückgestellt werden). Gießen Sie warmes Wasser in das zweite Glas und rühren Sie 4-5 Esslöffel Salz hinein. Für die Reinheit des Experiments können Sie warten, bis das Wasser abgekühlt ist. Dann das zweite Ei ins Wasser tauchen. Es wird nahe der Oberfläche schwimmen.

Erläuterung: Es geht um Dichte. Die durchschnittliche Dichte des Eies ist viel höher als die von klarem Wasser, so dass das Ei nach unten sinkt. Und die Dichte der Sole ist höher, und daher steigt das Ei auf.

Kristalllutscher