Iv kurām vielām ir viszemākā siltumvadītspēja. Prezentācija: Temperatūras un termiskais līdzsvars – Knowledge Hipermārkets

Iekšējā enerģija, tāpat kā jebkura cita veida enerģija, var tikt pārnesta no viena ķermeņa uz otru. Mēs jau apskatīja vienu šādas pārsūtīšanas piemēru- enerģijas pārnešana no karsts ūdens uz aukstu karoti. Šo siltuma pārneses veidu sauc par siltumvadītspēju.

Siltumvadītspēju var novērot nākamajā eksperimentā. Vienu biezas vara stieples galu piestipriniet trijkājā un ar vasku piestipriniet pie stieples vairākas naglas (183. att.). Plkst karsējot stieples brīvo galu spirta lampas liesmā ar vasku kūst, un tapas pakāpeniski atkrīt no stieples. Pirmkārt, tie, kas atrodas tuvāk liesmai, nokritīs, pēc tam visi pārējie pēc kārtas.

Kā notiek enerģijas pārnešana caur vadu?

Pirmkārt, karstā liesma izraisa pieaugumu svārstību kustība metāla daļiņas vienā stieples galā un tā temperatūra paaugstinās. Tad šis kustības pieaugums tiek pārnests uz blakus esošajām daļiņām, un palielinās arī to svārstību ātrums, t.i. stieples nākamās daļas temperatūra palielinās. Tad palielinās nākamo daļiņu vibrācijas ātrums utt. Ir ļoti svarīgi atzīmēt, ka ar siltumvadītspēju pati viela nepārvietojas no viena ķermeņa gala uz otru.

Dažādām vielām ir atšķirīga siltumvadītspēja. To var pārbaudīt ar eksperimentu, kurā enerģija tiek pārnesta caur stieņiem, kas izgatavoti no dažādi metāli(184. att.). Un no dzīves pieredzes mēs zinām, ka dažām vielām ir lielāka siltumvadītspēja nekā citām. Dzelzs naglu, piemēram, nevar ilgstoši karsēt, turot rokā, bet degošu sērkociņu var turēt, līdz liesma skar roku.

Metāliem, īpaši sudrabam un vara, ir lielāka siltumvadītspēja.

Šķidrumiem, izņemot izkausētus metālus, piemēram, dzīvsudrabu, ir zema siltumvadītspēja. Gāzēm ir vēl mazāka siltumvadītspēja. Galu galā to molekulas atrodas tālu viena no otras un kustības pārnešana no vienas molekulas uz otru ir sarežģīta.

Vilna, dūnas, kažokādas un citi poraini ķermeņi satur gaisu starp šķiedrām, un tāpēc tiem ir slikta siltumvadītspēja. Tāpēc vilna kažokādas un dūnas aizsargā dzīvniekus no atdzišanas. Tauku slānis, kas atrodams ūdensputniem, vaļiem, valzirgiem un roņiem, arī aizsargā dzīvniekus no atdzišanas.

Vakuumam, ļoti reta gāzei, ir viszemākā siltumvadītspēja. Tas izskaidrojams ar to, ka siltumvadītspēja, t.i., enerģijas pārnese no no vienas ķermeņa daļas uz otru, ko veic molekulas vai citas daļiņas, - tādēļ, kur nav daļiņu, siltumvadītspēja nevar rasties.

Vielas ar zemu siltumvadītspēju izmanto, ja nepieciešams taupīt enerģiju. Piemēram, ķieģeļu sienas palīdz saglabāt iekšējo enerģiju telpā. Var aizsargā ķermeņus un no karsēšanas, piemēram, saglabā ledu pagrabā, pagraba apšuvums ar salmiem, zāģu skaidām un zemi, kam ir slikta siltumvadītspēja.

Jautājumi. 1. Kurā eksperimentā var novērot iekšējās enerģijas pārnesi ar cietu ķermeni? 2. Kā notiek enerģijas pārnešana caur metāla stiepli? 3. Kurām vielām ir augstākā un zemākā siltumvadītspēja? Kur tie tiek izmantoti?

Vingrinājumi. 1. Kāpēc dziļš, irdens sniegs pasargā ziemājus no izsalšanas? 2. Paskaidrojiet, kāpēc salmiem, sienam un sausām lapām ir slikta siltumvadītspēja. 3. Aprēķināts, ka priedes dēļu siltumvadītspēja ir 3,7 reizes lielāka nekā priedes zāģu skaidām, bet ledus siltumvadītspēja ir 21,6 reizes lielāka nekā tikko uzkritušam sniegam (sniegs sastāv no maziem ledus kristāliņiem). Kā mēs varam izskaidrot šo atšķirību? 4. Kāpēc izteiciens “kažociņš silda” ir nepareizs? 5. Šķērēm un zīmuļiem, kas guļ uz galda, ir vienāda temperatūra. Kāpēc šķēres šķiet aukstākas pieskaroties? 6. Paskaidrojiet, kā kažokādas, dūnas, spalvas uz dzīvnieku ķermeņa, kā arī cilvēku apģērbs aizsargā pret aukstumu.

Iepriekšējā rindkopā mēs noskaidrojām, ka, nolaižot metāla adāmadatu glāzē ar karsts ūdens pavisam drīz arī adāmadatas gals kļuva karsts. Tāpēc iekšējā enerģija, tāpat kā jebkura veida enerģiju, var pārnest no viena ķermeņa uz otru. Iekšējā enerģija var tikt pārnesta no vienas ķermeņa daļas uz otru. Tā, piemēram, ja viens naga gals tiek uzkarsēts liesmā, tad tā otrs gals, kas atrodas rokā, pakāpeniski uzkarsīs un sadedzina roku.

Par siltumvadītspēju sauc iekšējās enerģijas pārnešanu no vienas ķermeņa daļas uz otru vai no viena ķermeņa uz otru to tiešā saskarē.

Izpētīsim šo fenomenu, veicot virkni eksperimentu ar cietām vielām, šķidrumiem un gāzēm.

Ienesīsim ugunī koka nūjas galu. Tas aizdegsies. Otrs nūjas gals, kas atrodas ārpusē, būs auksts. Tas nozīmē, ka kokam ir slikta siltumvadītspēja.

Pievedīsim tieva stikla stieņa galu pie spirta lampas liesmas. Pēc kāda laika tas uzkarsīs, bet otrs gals paliks auksts. Līdz ar to stiklam ir arī slikta siltumvadītspēja.

Ja mēs karsējam metāla stieņa galu liesmā, tad ļoti drīz viss stienis kļūs ļoti karsts. Mēs to vairs nevarēsim turēt rokās.

Tas nozīmē, ka metāli labi vada siltumu, t.i., tiem ir lielāka siltumvadītspēja. Sudrabam un vara ir visaugstākā siltumvadītspēja.

Apskatīsim siltuma pārnesi no vienas cieta ķermeņa daļas uz otru nākamajā eksperimentā.

Vienu resnas vara stieples galu nofiksējam stīvā. Mēs piestiprinām vairākas naglas pie stieples ar vasku. Kad stieples brīvais gals tiek uzkarsēts spirta lampas liesmā, vasks izkusīs. Krustnagliņas pamazām sāks nokrist (5. att.). Pirmkārt, tie, kas atrodas tuvāk liesmai, nokritīs, pēc tam visi pārējie pēc kārtas.

Rīsi. 5. Siltuma pārnešana no vienas cietas vielas daļas uz otru

Noskaidrosim, kā enerģija tiek pārnesta caur vadu. Metāla daļiņu svārstību kustības ātrums palielinās tajā stieples daļā, kas atrodas tuvāk liesmai. Tā kā daļiņas pastāvīgi mijiedarbojas viena ar otru, palielinās blakus esošo daļiņu kustības ātrums. Sāk celties nākamās stieples daļas temperatūra utt.

Jāatceras, ka ar siltuma vadītspēju viela nenotiek no viena ķermeņa gala uz otru.

Tagad aplūkosim šķidrumu siltumvadītspēju. Paņemsim mēģeni ar ūdeni un sāksim to sildīt augšējā daļa. Ūdens virspusē drīz uzvārīsies, un mēģenes apakšā šajā laikā tas tikai uzkarsēs (6. att.). Tas nozīmē, ka šķidrumiem ir zema siltumvadītspēja, izņemot dzīvsudrabu un kausētus metālus.

Rīsi. 6. Šķidruma siltumvadītspēja

Tas izskaidrojams ar to, ka šķidrumos molekulas atrodas lielākā attālumā viena no otras nekā iekšā cietvielas Ak.

Pētīsim gāzu siltumvadītspēju. Novietojiet sauso mēģeni uz pirksta un sildiet to otrādi spirta lampas liesmā (7. att.). Pirksts ilgi nejutīs siltumu.

Rīsi. 7. Gāzes siltumvadītspēja

Tas ir saistīts ar faktu, ka attālums starp gāzes molekulām ir pat lielāks nekā šķidrumiem un cietām vielām. Līdz ar to gāzu siltumvadītspēja ir vēl zemāka.

Tātad, siltumvadītspēja dažādas vielas savādāk.

8. attēlā attēlotais eksperiments parāda, ka dažādu metālu siltumvadītspēja nav vienāda.

Rīsi. 8. Dažādu metālu siltumvadītspēja

Vilnai, matiem, putnu spalvām, papīram, korķim un citiem porainiem ķermeņiem ir slikta siltumvadītspēja. Tas ir saistīts ar faktu, ka starp šo vielu šķiedrām atrodas gaiss. Vakuumam (telpai, kas atbrīvota no gaisa) ir viszemākā siltumvadītspēja. Tas izskaidrojams ar to, ka siltumvadītspēja ir enerģijas pārnešana no vienas ķermeņa daļas uz otru, kas notiek molekulu vai citu daļiņu mijiedarbības laikā. Telpā, kurā nav daļiņu, siltuma vadītspēja nevar notikt.

Ja ir nepieciešams aizsargāt ķermeni no atdzišanas vai sasilšanas, tad tiek izmantotas vielas ar zemu siltumvadītspēju. Tātad katliem un pannām rokturi ir izgatavoti no plastmasas. Mājas tiek būvētas no baļķiem vai ķieģeļiem, kuriem ir slikta siltumvadītspēja, kas nozīmē, ka tie pasargā telpas no atdzišanas.

Jautājumi

Kā notiek enerģijas pārnešana caur metāla stiepli?
Izskaidrojiet eksperimentu (skat. 8. att.), kas parāda, ka vara siltumvadītspēja ir lielāka nekā tērauda siltumvadītspēja.
Kurām vielām ir augstākā un zemākā siltumvadītspēja? Kur tie tiek izmantoti?
Kāpēc kažokādas, dūnas, spalvas uz dzīvnieku un putnu ķermeņiem, kā arī cilvēku apģērbs pasargā no aukstuma?

3. vingrinājums

Kāpēc dziļš, irdens sniegs pasargā ziemājus no izsalšanas?
Tiek lēsts, ka priedes dēļu siltumvadītspēja ir 3,7 reizes lielāka nekā priedes zāģu skaidām. Kā mēs varam izskaidrot šo atšķirību?
Kāpēc ūdens nesasalst zem biezas ledus kārtas?
Kāpēc izteiciens “kažoks silda” ir nepareizs?

Vingrinājums

Paņemiet tasi karsta ūdens un vienlaikus nolaidiet metālu un koka karote. Kura karote uzkarsēs ātrāk? Kā notiek siltuma apmaiņa starp ūdeni un karotēm? Kā mainās ūdens un karotīšu iekšējā enerģija?

, 10. klase
Temats: " Temperatūra un termiskais līdzsvars »

Siltuma parādības

Kādus siltuma pārneses veidus jūs zināt?

Konvekcija;

Siltumvadītspēja;

Radiācija.

Kas ir siltumvadītspēja?

Atbilde: siltuma pārnese daļiņu mijiedarbības laikā.

Kurām vielām ir augstākā un zemākā siltumvadītspēja?

Atbilde: vislielākais ir metāliem, mazākais ir gāzēm.

Kas ir konvekcijas fenomens?

Atbilde: siltuma pārnese ar šķidruma vai gāzes plūsmām.