Конвекция это в физике: Конвекция в природе и технике – примеры, сообщение для доклада по физике (7-8 класс)

Содержание

Конвекция

Если вытянуть руку над горячей плитой или над горящей электрической лампочкой, можно ощутить, как над этими предметами поднимаются струи теплого воздуха. Листик бумаги, подвешенный над горящей свечей или электрической лампочкой, под воздействием поднимающегося теплого воздуха начинает вращаться.

Подобное явление можно объяснить следующим образом. Воздух соприкасается с горячей лампой, нагревается, расширяется и обретает менее плотное состояние, в отличие от окружающего холодного воздуха. Сила Архимеда, которая действует на теплый воздух со стороны холодного воздуха снизу вверх, превосходит силу тяжести, которая действует на теплый воздух. Таким образом, теплый воздух поднимается вверх, тем самым, уступая место холодному воздуху.

Подобные явления мы можем наблюдать при нагревании жидкости снизу. Теплые слои жидкости – менее плотные, а, следовательно, более легкие – вытесняются вверх более плотными и тяжелыми, холодными слоями. Холодные слои жидкости, опустившись вниз, нагреваются от источника тепла и снова вытесняются менее нагретой жидкостью.

Таким образом, такое движение равномерно прогревает всю воду. Это можно увидеть более наглядно, если на дно сосуда положить немного кристалликов марганцовки, которая окрашивает воду в фиолетовый цвет. В подобных опытах мы можем наблюдать еще одну разновидность теплопередачи – конвекция (латинское слово «конвекцио» – перенесение).

Следует отметить, что при процессе конвекции энергия перемещается самими струями газа или жидкости. К примеру, в комнате с отоплением, благодаря явлению конвекции поток нагретого воздуха поднимается к потолку, а холодного опускается к полу. Таким образом, воздух вверху гораздо теплее, чем возле пола.

Существует два вида конвекции: естественная (или другими словами свободная) и вынужденная. Примеры с нагревом жидкости и воздуха в комнате являются примерами естественной конвекции. Мы можем наблюдать вынужденную конвекцию, когда перемешиваем жидкость ложкой, мешалкой, насосом.

Такие вещества как жидкости и газы необходимо нагревать снизу. Если же делать наоборот – нагревать их сверху, конвекции не будет. Теплые слои не могут физически опуститься ниже холодных, более плотных и тяжелых. Таким образом, для протекания процесса конвекции необходимо нагревать газы и жидкости снизу.

В твердых телах конвекция происходить не может. Нам уже известно, что в твердых телах, частицы колеблются около определенной точки, т.к. они удерживаются взаимным притяжением. Поэтому, при нагревании твердых тел, в них не может образовываться вещество. В твердых телах, энергия может передаваться за счет теплопроводности.

Конвекция широко распространена в природе: в нижних слоях земной атмосферы, морях, океанах, в недрах нашей планеты, на Солнце (в слоях до глубины ~20-30% радиуса Солнца от его поверхности). С помощью явления конвекции осуществляют нагрев газов, а также жидкостей в разных технических устройствах.

Простым примером конвекции может также послужить охлаждение продуктов в холодильнике. Циркулирующий по трубам холодильника газ фреон, охлаждает пласты воздуха в верхней части холодильника. Охлажденный воздух, спустившись вниз, охлаждает все продукты, а потом снова направляется вверх. Когда мы раскладываем продукты питания в холодильнике, не стоит затруднять циркуляцию воздуха в нем. Решетка, расположенная ссади холодильника, служит для отвода теплого воздуха, который образуется в компрессоре при сжатии газа. Механизм охлаждения решетки также конвективный, поэтому следует оставлять свободным пространство за холодильником, чтобы конвекция проходила без затруднений.

Остались вопросы? Не знаете, как сделать домашнее задание?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь.
Первый урок – бесплатно!

Зарегистрироваться

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

1.Конвекция — это процесс……………….?????2.Конвекция не может

Будет ли отличаться время таяния раздробленного льда в мисках из разного материала? Почему?

В сосуде, теплоёмкость которого равна 195 Дж/°С, находится 2 л воды и 1,3 кг льда при 0°С. Чтобы получить воду с температурой 6 °С, в сосуд впускают в … одяной пар при 100 °С. Определи массу пара. (Удельная теплоёмкость воды с=4200Джкг⋅° С, удельная теплота парообразования L =2260000 Дж/кг, удельная теплота плавления льда λ=330000 Дж/кг). Ответ (округли до целого числа): ? г.

Сколько энергии рассеялось при превращении 72 г олова в жидкое агрегатное состояние, если было израсходовано 12 г бензина, а начальная температура оло … ва равна 23 °С. Удельная теплоёмкость олова — 250 Джкг⋅°С, температура плавления олова равна 232 °С, а удельная теплота плавления олова — 0,59⋅105 Дж/кг, удельная теплота сгорания бензина — 47⋅106 Дж/кг. Ответ (округли до десятых): ? кДж.

Найди, какое количество энергии нужно для обращения в пар эфира массой 97 г, взятого(-ой) при температуре 25 °С. (Удельная теплоёмкость эфира с=2300 Д … ж/кг·°С, температура кипения эфира равна 35 ° С, удельная теплота парообразования эфира L=352000 Дж/кг). Ответ (округли до целого числа): ? кДж.

срочно срочно даю 50 баллов прошу ​

помогите пожалуйста Залізну деталь температурою 500 °С помістили у воду масою 6 кг, взяту при температурі 12 °С . Визначте масу деталі, якщо температу … ра суміші стала дорівнювати 50 °С. Відповідь подати в кілограмах і округлити до сотих.

3. За графіком надати відповіді на запитання А. Скільки часу тіло було нерухоме? Б. Протягом якого часу тіло рухалося В.З якими швидкостями рухалося т … іло? Г. Який шлях подолало тіло за перші 3 с? 4. Де тіла зустрінуться? Через який час після початку руху другого тіла вони зустрінуться?

помогите пожалуйста Свинцева куля, яка рухається зі швидкістю 400м/с попадає в земляний вал. На скільки градусів нагріється куля, якщо 40% кінетичної … енергії йде на її нагрівання. Відповідь округлити до цілого числа і подати без зазначення одиниць вимірювання

Скільки холодної води при температурі 8c потрвбно додати до 80 л. Гарячої води при 90 c щоб підготувати ванну з температурою води 30 c,якщо ванна чаву … нна масою 100кг

решите а то мне влом

Виды теплопередачи. Конвекция. Излучение (8 класс)

1. Виды теплопередачи

«Воду пруда нагревает зной
Сверху, а внизу – холодный слой»
Йогешвара
Конвекция. Излучение
Урок 5 в 8 классе
Фоминова Елена Владимировна,
учитель физики МБОУ СОШ № 23
МО Усть-Лабинский район
Краснодарского края
1
Способы изменения
внутренней энергии тела
Совершение
механической работы
Теплопередача
Конвекция
Теплопроводность
Излучение
2
Конвекция
(от лат. слова конвекцио – перенесение) –
это вид теплопередачи, при котором
энергия переносится струями
газа или жидкости.
3
Конвекция
естественная
(свободная)
вынужденная
Самопроизвольное
охлаждение,
нагревание,
перемешивание
Перемешивание с
помощью насоса,
мешалки и т.п.
4
Механизм конвекции
в жидкостях
Жидкость
нагревается
и
вследствие уменьшения
ее
плотности, движется вверх.
Нагретая
жидкость
поднимается вверх.
На
место
поднявшейся
жидкости приходит холодная,
процесс повторяется.
5
Механизм конвекции
в газах
Теплый воздух имеет меньшую
плотность
и со стороны
холодного воздуха на него
действует
сила
Архимеда,
направленная
вертикально
вверх.
6
Конвекция в природе
В результате конвекции в атмосфере образуются
ветры у моря — это дневные и ночные бризы.
Дневной бриз
Холодный воздух понизу с
моря перемещается к берегу.
Ночной бриз
Холодный воздух понизу с
берега перемещается к морю.
Излучение
Под лучистым теплообменом, или просто излучением,
понимают перенос энергии в виде электромагнитных
волн.
Возможно в вакууме!!!
8
Механизм излучения
В космическом пространстве нет ни
твердых,
ни
жидких,
ни
газообразных тел. Следовательно,
космическое пространство не может
передавать тепло Солнца на Землю
ни путем теплопроводности, ни
путем конвекции.
Нагретые
тела
излучают
электромагнитные
волны,
с
физической природой которых мы
познакомимся позднее.
Излучение
Темные тела лучше поглощают
излучение и быстрее нагреваются,
чем светлые. Темные тела быстрее
охлаждаются.
ПОГЛОЩЕНИЕ
энергии
Чем t Е излучения
ИЗЛУЧЕНИЕЕ
энергии
Излучение в природе
Около 50% энергии излучаемой
Солнцем является лучистой энергией,
эта энергия — источник жизни на Земле.
Излучение
происходит
по всем
направлениям
Излучение в технике
сушка и нагрев материалов
приборы ночного видения (бинокли, оптические
прицелы)
создание систем самонаведения на цель бомб,
снарядов и ракет
Излучение в природе
Излучают энергию все тела
Количество излучённой или поглощённой энергии
зависит от площади поверхности тела
13
1. Почему отопительные батареи
в комнате
устанавливают у пола, а форточки для проветривания
помещают в верхней части окна?
2. Почему подвал – самое
холодное место в доме?
3. В каком чайнике быстрее согреется вода? В каком
из этих чайников она дольше останется горячей?
4. Что произойдёт через некоторое время?
Как изменятся показания термометра?
Почему?
15
Домашнее задание
§ 5-6, упражнение 2,3
Л № 972-976, 984-987
16

17. Интернет-ресурсы

Слайд 1,3 вертушка
http://litceysel.ru/amda/Методическое+пособие+Опыты+в+теневой+проекции+с+осветителемa/25215_html_m77eca23c.png
Колба https://ds04.infourok.ru/uploads/ex/0c80/000242e7-25687275/hello_html_2c548ee1.png
Слайд 1 Теплоприемник http://супертинейджеры.рф/Kirill/195/072-073.jpg
Слайд 4 https://www.syl.ru/misc/i/ai/211022/967472.jpg
кружка http://cs314717.vk.me/v314717000/29fa/4QTwazTf2Vg.jpg
Слайд 5 http://audioakustika.ru/files/konv31. gif
Слайд 6 http://900igr.net/up/datai/230378/0014-011-.png
Слайд 7 http://s005.radikal.ru/i210/1012/1b/5c307da854e6.jpg
Слайд 8 линза http://4.bp.blogspot.com/NZreLmAiues/UU9_nFBuzEI/AAAAAAAAAMw/bi9oPsA3Dsk/s1600/c92ebaf3835b20b6741a79d8372537d6.jpg
Солнце http://st.gdefon.ru/wallpapers_original/s/434603_osen_luchi-solnca_gory_krasivyjpejzazh_1920x1080_(www.GdeFon.ru).jpg
Теплоприемник http://супертинейджеры.рф/Kirill/195/072-073.jpg
Слайд 9 http://festival.1september.ru/articles/578793/5.jpg
Слайд 10 чайник http://vkorzine.ru/upload/iblock/786/7863c61699cb207c41bb85bdfb42d810.jpeg
Закопченный чайник http://static5.depositphotos.com/1025612/488/i/170/depositphotos_4884071-The-smoked-teapot.jpg
Мальчики http://school-online.by/Lessons_image/8_class/5_3.jpg
Слайд 11 http://www.stihi.ru/pics/2016/07/07/1030.jpg
костер http://lager-rosta.ru/wp-content/uploads/2016/03/deti-u-kostraw.jpg
Слайд 12 обогреватель http://remontmechty.ru/wp-content/uploads/vidy-i-osobennosti-elektricheskix-obogrevatelej7. jpg
https://www.first-americans.spb.ru/wp-content/uploads/2016/06/14055345541360.jpgpreview.jpg
Слайд 13 http://www.epatienthealthcare.com/wp-content/2015/07/ca3cb0041b9d6126c93cd872db8faaa0.jpg
Слайд 14 батарея http://otoplenie-crimea.ru/wp-content/uploads/2016/08/otoplenie.jpg
Дом http://stroisovety.org/wp-content/uploads/2016/10/teplyj-podval.jpg
Слайд 15 черный чайник http://www.japonicasalon.ru/upload/images/product/9/nthkzdbj.jpg
Светлый чайник http://iclub.in.ua/wp-content/uploads/2016/07/Chaynik-IKEA-VATTENTAT-chernyy-svetlo-seryy-Art-202-39595-TM-227×330.jpg лампочка http://festival.1september.ru/articles/102689/img4.jpg
Слайд 16 http://gym1505.ru/sites/default/files/news/5421826-the-funny-girl-doing-his-homework-stock-ph.jpg

Подборка опытов к теме «Виды теплопередачи» (УМК любой, ФГОС)

Опыты по теме «Виды теплопередачи»

1. Возьмите учебные весы и уравновесьте их. Поднесите горящую спичку под чашку весов снизу на расстоянии 10—12 см.
Почему они выходят из равновесия?
Оказывается, при горении спички возникают восходящие конвекционные потоки, которые вызывают подъем чашки.

2. Как можно нарушить равновесие учебных весов с помощью горящей свечи и с помощью льда, не прикасаясь к чашам весов? Объяснить получившийся результат. Какой вид теплопередачи используется?

     Решение: горящую свечу надо подержать под чашей весов, а лед — над  чашей. Теплый воздух над свечой, расширяясь, поднимается вверх и нарушает равновесие весов. Холодный воздух тяжелее теплого и опускается вниз, нарушая равновесие весов. Вид теплопередачи — конвекция.

    3. Фронтальный опыт «Виды теплопередачи»

      Оборудование : стакан с горячей водой, термометр.

      Ход опыта: 

      а) Измеряют температуру воздуха в непосредственной близости обоснования стакана, сбоку и дают ответ на вопрос: «Какой вид теплопередачи имеет место при таком измерении»?

      Ответ: Излучение, т. к. между термометром и стаканом имеется воздух, обладающий плохой теплопроводностью, и теплопроводности быть не может. Конвекция же происходит снизу вверх.

      б) температуру воздуха над стаканом, на расстоянии около 5 см. дают обоснованный ответ на вопрос: «Какой вид теплопередачи имеет место в данном случае»?

      Ответ: Конвекция, т.к. тепло от горячей воды передается потоками воздуха снизу вверх.

      в) измеряют температуру воды в стакане и дают ответ на вопрос: «Какой вид теплопередачи имеет место в данном случае»?

      Ответ: Теплопроводность, т.к. теплопередача происходит при непосредственном контакте.

      4. Конвекция в жидкостях. На столе два стакана с горячей водой, один стоит на льду, а на крышке другого лежит лед. Учащиеся объясняют, в каком стакане вода остынет быстрее.

      5. Греет ли шуба?

        Нам понадобятся:

        Кусочки льда, шуба (или другая теплая одежда), фольга, полиэтиленовый пакет, бумага, ткань.

        Ход эксперимента:

        Если льдинку положить в шубу, она растает быстрее? Попробуйте, и убедитесь сами: возьмите два кусочка льда, положите их в пластиковые пакеты (чтобы тающая вода не замочила шубу). Один из них заверните в шубу, другой оставьте лежать на открытом воздухе (это будет контрольный экземпляр). И наблюдайте, что с ними происходит. Когда лед на открытом воздухе уже заметно подтает, разверните шубу — вы увидите, что льдинка в ней тает гораздо медленнее. У нас льдинка на воздухе растаяла полностью  за полчаса, а льдинка, «одетая в шубу», сохранялась в течение 3 часов!

        Опыт можно продолжить: заверните лед в разные материалы (полиэтилен, газету, фольгу, ткань) и проверьте — в каких лед тает быстрее, а в каких медленнее. Сделайте выводы о теплопроводности этих материалов.

         Здесь можно найти еще 9 опытов со льдом и водой http://www.tavika.ru/2013/12/ice-experiment-part-1.html

        Детские, но очень познавательные!

        6. Тяга. Зажгите стеариновую свечу, накройте ее стеклянной цилиндрической трубкой. При этом пламя уменьшается и может погаснуть. Почему?

          Если трубку приподнять, то свеча горит ярче. Почему?
          Когда горящую свечу накрывают стеклянной цилиндрической трубкой, доступ кислорода к свече ухудшается и ее пламя уменьшается.

          При подъеме трубки улучшается доступ кислорода к горящей свече, улучшается тяга.

          Еще несколько опытов на конвекцию http://class- fizika.spb.ru/index.php/opit/678-op-konv

          7. Де­мон­стра­ция яв­ле­ния кон­век­ции в воз­ду­хе. Для на­гляд­но­го на­блю­де­ния кон­век­ции в воз­ду­хе возь­мем све­тиль­ник из 4 све­чей и кры­лат­ки, ко­то­рая может сво­бод­но вра­щать­ся, рас­по­ло­жен­ной ввер­ху. За­жжем все свечи и сразу же по­лу­чим воз­мож­ность на­блю­дать вра­ще­ние уста­нов­лен­ной на све­тиль­ник кры­лат­ки. По­че­му так про­ис­хо­дит? Воз­дух на­гре­ва­ет­ся пла­ме­нем каж­дой свечи и рас­ши­ря­ет­ся, вслед­ствие этого умень­ша­ет­ся его плот­ность, и по за­ко­ну Ар­хи­ме­да он на­чи­на­ет под­ни­мать­ся вверх и вра­щать вер­туш­ку. При этом, хо­лод­ный воз­дух, рас­по­ло­жен­ный во­круг, опус­ка­ет­ся, за­ни­мая место на­гре­то­го, на­гре­ва­ет­ся сам и под­ни­ма­ет­ся, об­ра­зуя так на­зы­ва­е­мые кон­век­тив­ные по­то­ки. Таким об­ра­зом, мы можем на­блю­дать яв­ле­ние кон­век­ции в воз­ду­хе для ис­сле­ду­е­мо­го све­тиль­ни­ка.

            Ин­те­рес­но то, что при ту­ше­нии све­чек по оче­ре­ди, ско­рость вра­ще­ния кры­лат­ки по­сте­пен­но умень­ша­ет­ся, т. к. умень­ша­ет­ся объем цир­ку­ли­ру­ю­ще­го воз­ду­ха, и мы можем на­блю­дать, что яв­ле­ние кон­век­ции может быть раз­лич­ным по своей эф­фек­тив­но­сти в за­ви­си­мо­сти от усло­вий про­ве­де­ния опыта.

            Ана­ло­гич­но более про­стой экс­пе­ри­мент можно про­ве­сти и прак­ти­че­ски без до­пол­ни­тель­но­го обо­ру­до­ва­ния, имея толь­ко ка­ран­даш и вы­ре­зан­ные бу­маж­ные ло­па­сти (см. рис.).

            8.

            9. Конвекция холодной и горячей воды, очень красочный видеоопыт!

            https://www. youtube.com/watch?v=DtwqEatGtos

               

              10. Конвекция горячей воды. Возьмите большую стеклянную банку с широким горлышком и заполните ее чистой холодной водой. В другой небольшой (чтобы проходил через горло большой банки) керамический сосуд налейте очень горячей подкрашенной обычными красками или марганцовкой (зеленкой) воды. Закрыв пальцем горлышко маленького сосуда, опустите его на дно большой банки с водой.

                Струйки горячей подкрашенной жидкости, извиваясь, начнут подниматься к поверхности. Вы будете наблюдать явление конвекции в жидкости, когда более легкая горячая жидкости, перемешиваясь с холодной водой, устремится вверх.

                11. Проведите исследование конвекционных потоков в одной из комнат своей квартиры. В качестве индикаторов воздушных потоков используйте горящую свечу. Нарисуйте схему движения потоков. Дополните исследование измерением температуры.

                12. Яркий опыт на теплопроводность. В одном шарике вода, в другом нет. https://www.youtube.com/watch?v=I-o3HpggQTM

                  13. Соревнование банок (теплопроводность). Завернули каждую банку в один из материалов (газету, носок, пленку). Закрепили материалы скотчем. Наполнили все банки ледяной водой. Вода простояла в морозилке около 1,5 часов. Температура воды была 0 С. Замерять температуру воды в каждой банке мы не стали, так как замерили один раз в общей емкости, а потом перелили по баночкам. Закрыли банки крышками и засекли время. Через 7 минут измерили температуру воды в каждой банке. В банках, завернутых в газету и носок температура была 5 С, а в пупырчатой пленке 6,5 С. Еще через 30 минут провели замер температуры. В банках в бумажной и носочной обертке было 9 С, а в пленочной 10,5 С. Если честно не очень вдохновили нас эти замеры — разница не значительная. На будущее можно поискать материал, который будет еще лучше сохранять холод (фольга, шерстяная шапка, вата, а может быть. ..). Здесь надо экспериментировать!

                    14. Опыт с ложками.

                      Возьмите две чайные ложки: одну серебряную, другую из никелевого сплава. Прикрепите к ним каплями стеарина скрепки для бумаг. Вложите ложки в стакан, чтобы ручки со скрепками торчали из него в разные стороны. Налейте в стакан кипяток. Ложки нагреются. У серебряной ложки стеарин расплавится, и скрепка отпадет. У другой ложки скрепка или совсем не отпадет, или отпадет позже, когда ложка нагреется сильнее.

                      15. Опыт с монетой.

                        Различные вещества по-разному проводят тепло. Это хорошо видно из небольшого опыта.

                        Приложите к кусочку дерева монету и оберните их белой бумагой. Поднесите все это на короткое время к пламени свечи так, чтобы пламя только коснулось места, где над бумагой находится монета. Старайтесь не дать бумаге загореться. Но бумага все же успела обуглиться, и обуглилась она вокруг монеты.

                        Там же, где была сама монета, остался не тронутый огнем белый кружок. Металл монеты, как хороший теплопроводный материал, отобрал на себя жар пламени и предохранил бумагу от обгорания.

                        16. Опыт «Теплопроводность пористых тел». Распушите небольшой комок ваты и оберните им шарик термометра.

                          Теперь подержите некоторое время термометр на определенном расстоянии от какого-нибудь нагревателя и заметьте, как поднялась температура. Затем тот же комок ваты сожмите и туго обмотайте им шарик термометра и снова поднесите к лампе. Во втором случае ртуть поднимется гораздо быстрее.

                          Значит, сжатая вата проводит тепло намного лучше!

                          17. Несгораемая нитка, бумага и полиэтилен.

                            18. Излучение.

                              Берем стакан, имеющий грани. Грани стакана изнутри заклеиваем полосками белой и черной бумаги. В стакане устанавливаем свечку так, чтобы она стояла в центре стакана (отцентрировать можно с помощью кружков картона с отверстием в центре). К каждой полоске бумаги приклеиваем пластилином шляпки кнопок. Фитиль свечки должен немного не доходить до края стакана. После того, как свечка будет зажжена наблюдаем, что с черных полосок начнут отлетать кнопки. Опыт иллюстрирует, что белый цвет отражает падающие на него лучи, а черный их поглощает, поэтому черные грани и нагрелись быстрее и кнопки от них отклеились в первую очередь.

                              Опубликованные материалы на сайте СМИ «Солнечный свет». Статья Конспект_Физика-8_Перышкин_Конвекция_Излучение. Автор: Коновалова Елена Евгеньевна.

                              Автор: Коновалова Елена Евгеньевна
                              Конспект урока по физике в 8 классе. Тема урока «Конвекция. Излучение» по учебнику Перышкина А.В. Данный урок является одним из уроков по типу – урок усвоения новых знаний в теме: «Тепловые явления». Приложением к конспекту является самостоятельная работа по теме «Теплопередача.Теплопроводность.» Приложение позволяет в начале урока установить уровень усвоения материала предыдущего урока. Основные понятия урока выводятся обучающимися самостоятельно через анализ демонстраций и слайдов. Формируются понятия «конвекция» и «излучение».

                               


                              Автор: Коновалова Елена Евгеньевна

                              Автор Коновалова Елена Евгеньевна, учитель физики и астрономии МОУ СОШ № 25 при МаГК г.Магнитогорска Челябинской области
                              Тема Конвекция. Излучение
                              Цели урока: введение понятий конвекции и излучения как способов теплопередачи; раскрытие механизма передачи энергии в жидкостях и газах.
                              Задачи урока:
                              общеобразовательная: познакомить учеников с проявлениями видов теплопроводности в жидкостях, газах и вакууме; объяснить понятие явлений конвекции и излучения, их особенностей.
                              развивающая: продолжить формирование у обучающихся ключевых умений, имеющих универсальное значение для различных видов деятельности – выделение проблемы, принятие решения, поиска, анализа и обработки информации;
                              воспитательная: воспитывать коллективизм, творческое отношение к порученному делу.
                              Тип урока. Изучение нового материала.
                              Оборудование: теплоприемник, резиновая трубка, стакан с водой и электрическая лампочка, пробирка, жидкостный манометр, колба, бумажная вертушка;
                              мультимедийный проектор, презентация.
                              Демонстрации:
                              Движение вертушки над включенной лампой.
                              Нагревание марганца в колбе с водой.
                              Взаимодействие источника излучения с теплоприемником.
                              Ход урока
                              I. Организационный момент
                              II. Актуализация знаний.
                              Самостоятельная работа по карточкам по теме Теплопроводность (Приложение 1)
                              III. Изучение нового материала.
                              Учитель. Эпиграфом к сегодняшнему уроку я взяла следующие слова: Воду пруда нагревает зной сверху, а внизу – холодный слой. Йогешвара. Мы с вами продолжаем изучать виды теплопередачи. Сегодня познакомимся с конвекцией и излучением. Запишите тему урока.
                              Слайд 1
                              Вопрос: Какие способы изменения внутренней энергии тела вы знаете? (Заслушиваются ответы учеников)
                              Слайд 2
                              Итак, знакомимся еще с одним видом теплопередачи. Конвекция – (от лат. слова конвекцио – перенесение) – это вид теплопередачи, при котором энергия переносится струями газа или жидкости.
                              Слайд 3
                              Существует два вида конвекции: естественная и вынужденная. Естественная конвекция – самопроизвольное охлаждение, нагревание, перемещение. Вынужденная конвекция – перемещение с помощью насоса, мешалки и т.п.
                              Слайд 4
                              Механизм конвекции в жидкостях. Жидкости и газы нагреваются снизу, так как у них плохая теплопроводность. У горячих слоёв жидкости (газа) плотность уменьшается, и они поднимаются вверх, уступая место более холодным. Возникает циркуляция (движение по кругу) слоёв.
                              Слайд 5
                              Механизм конвекции в газах. Теплый воздух имеет меньшую плотность и со стороны холодного воздуха на него действует сила Архимеда, направленная вертикально вверх.
                              Слайд 6
                              Конвекция учитывается при установке отопительных приборов: батареи располагаются у пола. В этом случае в комнате устанавливается устойчивое конвекционное движение воздуха.
                              В твердых телах конвекции нет, так как их частицы не обладают большой подвижностью. Много проявлений конвекции можно обнаружить в природе и жизни человека. Конвекция также находит применение в технике.
                              В результате конвекции в атмосфере образуются ветры у моря — это дневные и ночные бризы. Дневной бриз — Холодный воздух понизу с моря перемещается к берегу. Ночной бриз — Холодный воздух понизу с берега перемещается к морю.
                              Слайд 7
                              Демонстрации.
                              Включим лампу накаливания с отражателем и поместим над лампой бумажную вертушку. Вертушка начинает вращаться. Холодный воздух при нагревании у лампы становится теплым и поднимается вверх. При этом вертушка вращается. (Плотность горячего воздуха меньше, чем холодного, поэтому нагрев производят снизу. При этом конвекционные потоки теплого воздуха поднимаются вверх, а на их место опускается холодный воздух)
                              Нагреем пробирку с водой, на дно которой опущены кристаллики марганцовки. Появились малиновые змейки, которые поднимаются вверх.
                              Вопрос. Какие особенности вы увидели? (Ученики делают выводы)
                              Учитель. Запишите особенности в тетрадь.
                              При конвекции в жидкостях или газах:
                              1) само вещество переносится;
                              2) существует только в жидкостях и газах, ее нет в твердых телах;
                              3) чтобы она происходила, нагревать нужно снизу.
                              Учитель: Вам хорошо известно, что основным источником тела на Земле является Солнце. Земля находится от Солнца на расстоянии 15*107 км. Все это пространство за пределами нашей атмосферы содержит очень разреженное вещество. В вакууме перенос энергии путем теплопроводности почти невозможен. Не может происходить он и за счет конвекции. Следовательно, существует еще одни вид теплопередачи.
                              Демонстрация.
                              Включенная электрическая плитка, к которой сбоку подносится теплоприемник, соединенный с жидкостным манометром.
                              Учитель:Что наблюдаем? Почему изменился уровень воды в манометре? (Воздух в теплоприемнике нагрелся, расширился, в этом колене манометра жидкость опустилась, а в другом поднялась. )
                              Каким способом нагрелся воздух в теплоприемнике? (Между ним и плиткой есть воздух, а у него очень маленькая теплопроводность, следовательно, теплопроводность отсутствует. Конвекции тоже нет, т.к. теплоприемник не над плиткой, а рядом с ней.)
                              Учитель:Это действительно новый вид теплообмена — излучение (лучистый теплообмен). Под лучистым теплообменом, или просто излучением, понимают перенос энергии в виде электромагнитных волн.
                              Любое нагретое тело является источником излучения. Этот вид теплообмена отличается тем, что может происходить и в вакууме. Ведь солнечная энергия доходит до Земли.
                              Слайд 8
                              Не задумывались ли вы над вопросом: как передается солнечное тепло на Землю? Ведь в космическом пространстве нет ни твердых, ни жидких, ни газообразных тел. Следовательно, космическое пространство не может передавать тепло Солнца на Землю ни путем теплопроводности, ни путем конвекции. Дело в том, что тепло от Солнца к Земле передается также как сигнал с радиостанции приемнику, — электромагнитными волнами.
                              Слайд 9
                              Тела с темной поверхностью лучше поглощают и излучают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность.
                              Слайд 10
                              Около 50% энергии излучаемой Солнцем является лучистой энергией, эта энергия — источник жизни на Земле. Излучение происходит по всем направлениям.
                              Слайд 11
                              Излучение применяется для сушки и нагрева материалов, в приборах ночного видения (бинокли, оптические прицелы), для создания систем самонаведения на цель бомб, снарядов и ракет
                              Слайд 12
                              Количество излучённой или поглощённой энергии зависит от площади поверхности тела
                              Слайд 13
                              Демонстрация. Взаимодействие источника излучения с теплоприемником.
                              При нагревании темной поверхности в стакане с водой быстрее появляются пузырьки воздуха, чем при нагревании светлой поверхности.
                              Учитель. Запишите особенности излучения в тетрадь:
                              излучают все нагретые тела (твердые, жидкие, газообразные),
                              происходит в вакууме,
                              зависит от цвета поверхностей: темная поверхность лучше излучает и поглощает тепло, светлая – наоборот;тела с темной поверхностью охлаждаются быстрее путем излучения, чем тела со светлой.
                              IV. Закрепление материала.
                              Почему отопительные батареи в комнате устанавливают у пола, а форточки для проветривания помещают в верхней части окна?
                              Почему подвал – самое холодное место в доме?
                              Слайд 14
                              В каком чайнике быстрее согреется вода? В каком из этих чайников она дольше останется горячей?
                              Что произойдёт через некоторое время? Как изменятся показания термометра? Почему?
                              Слайд 15
                              V. Подведение итогов. Домашнее задание
                              5-6, упражнение 2,3, Л № 972-976, 984-987,
                              Задание: в бумажной коробочке вскипятить воду над пламенем свечи. (Опыт выполняйте вместе с родителями).
                              VI. Список использованной литературы:
                              Волков В.А. Универсальные поурочные разработки по физике: 8 класс. –М.: ВАКО:, 2010
                              Громовцева О.И. Контрольные и самостоятельные работы по физике. 8 класс: к учебнику А.В. Перышкина Физика. 8 класс.-М.: Экзамен, 2017
                              Гутник Е.М. Физика. 8 класс: тематическое и поурочное планирование к учебнику А.В. Перышкина Физика. 8 класс. –М.: Дрофа, 2005
                              Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2014.
                              Сарахман И.Д. Виды теплопередачи http://www.myshared.ru/slide/1218283/
                              Соболева А.И.Виды теплопередачи http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2013/12/11/urok-8-klass-konvektsiya-izlucheniehttp://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2013/12/11/urok-8-klass-konvektsiya-izluchenie
                              Приложение 1
                              Самостоятельная работа по карточкам по теме Теплопроводность
                              Вариант 1
                              Какой кирпич – обыкновенный или пористый – обеспечит лучшую теплоизоляцию здания? Почему?
                              Почему алюминиевая кружка с горячим чаем обжигает губы, а фарфоровая чашка нет?
                              Что такое теплопередача?
                              Самостоятельная работа по карточкам по теме Теплопроводность
                              Вариант 2
                              Почему при варке варенья предпочитают пользоваться деревянной мешалкой?
                              Почему оренбургские платки, связанные из тончайших волокон козьего пуха, хорошо защищают от холода?
                              Что такое теплопроводность?
                              Самостоятельная работа по карточкам по теме Теплопроводность
                              Вариант 3
                              Что защищает животных от зимних морозов?
                              Человек не чувствует прохлады на воздухе при температуре 200С, а в воде ощущает холод даже при 250С. Почему?
                              Что происходит при теплопроводности?
                              Самостоятельная работа по карточкам по теме Теплопроводность
                              Вариант 4
                              Почему в зимнее время года в электричках устанавливают вторую оконную раму, а летом ее снимают?
                              Стоит ли подогревать суп вместе с ложкой, чтобы иметь возможность попробовать его в любой момент? Почему?
                              Что такое теплопередача?
                              Самостоятельная работа по карточкам по теме Теплопроводность
                              Вариант 5
                              Ускорится ли процесс таяния мороженного, если его положить в шубу?
                              В какой обуви больше мерзнуть ноги: в просторной или тесной? Ответ поясните.
                              Что такое теплопроводность?
                              Самостоятельная работа по карточкам по теме Теплопроводность
                              Вариант 6
                              При какой температуре и металл, и дерево будут на ощупь казаться одинаково нагретыми?
                              Какую роль играет шерстяной носок, когда его надевают, чтобы нога не мерзла в обуви? Ответ поясните.
                              Что происходит при теплопроводности?
                              Физика 8 класс

                              Скачать работу comments powered by HyperComments

                              Физика и параметризация влажной атмосферной конвекции

                              Об этой книге

                              Введение

                              Актуальный обзор нашего понимания динамики и термодинамики влажной атмосферной конвекции с уделением особого внимания последним разработкам в этой области. В книге также рассматриваются способы параметризации влажной конвекции в крупномасштабных численных моделях — область, в которой до сих пор существуют некоторые противоречия — и обсуждается значение конвекции для крупномасштабного потока.
                              Аудитория: Книга предназначена для выпускников и метеорологов-исследователей, а также ученых других дисциплин, которым необходимо больше знать о влажной конвекции и ее представлении в численных моделях.

                              Ключевые слова

                              Масштабное моделирование увлечения облаков организация исследования термодинамика торговля транспорт

                              Редакторы и филиалы

                              1. 1. Мюнхенский университет, Германия

                              Библиографическая информация

                              • Название книги Физика и параметризация влажной атмосферной конвекции
                              • Редакторы R.K. Смит
                              • Название серии Серия НАТО ASI
                              • DOI https: // doi.org / 10.1007 / 978-94-015-8828-7
                              • Информация об авторских правах Springer Science + Business Media B.V.1997 г.
                              • Имя издателя Спрингер, Дордрехт
                              • электронные книги Архив книг Springer
                              • ISBN в твердом переплете 978-0-7923-4868-9
                              • ISBN в мягкой обложке 978-90-481-4960-5
                              • электронная книга ISBN 978-94-015-8828-7
                              • Серия ISSN 1389-2185
                              • Номер издания 1
                              • Число страниц IX, 498
                              • Количество иллюстраций 0 ч / б иллюстраций, 0 иллюстраций в цвете
                              • Темы Науки об атмосфере
                                Океанография
                              • Купить эту книгу на сайте издателя

                              Физики сделали открытие о температуре конвекции

                              Это рисунок емкости, используемой для изучения конвекции. Цилиндр высотой 8 футов нагревается внизу и охлаждается вверху. Кредит: UCSB

                              Международная группа физиков работает над выяснением основных физических законов, действующих в процессе, известном как конвекция, который происходит в кипящем котле с водой, а также в турбулентном движении жидкого внешнего ядра Земли. . Новое открытие команды определяет способ изменения температуры газа или жидкости в зависимости от расстояния от источника тепла во время конвекции.Ожидается, что исследование в конечном итоге поможет инженерам в таких приложениях, как проектирование систем охлаждения, например, на атомных электростанциях.

                              Гюнтер Алерс, профессор физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, работал со своей командой в Институте динамики и самоорганизации Макса Планка в Геттингене, Германия, над этим важным открытием турбулентной конвекции. Результаты будут опубликованы в выпуске Physical Review Letters от 7 сентября, и теперь они доступны в Интернете.

                              Эксперименты проходили в цилиндре, который находился под башней большого резервуара высокого давления. Цилиндр высотой 8 футов нагревается внизу и охлаждается вверху. Внутри было около 100 термометров, и он находился под давлением гексафторида серы, инертного газа. Конвекция возникла внутри цилиндра, потому что в присутствии силы тяжести более теплый газ внизу имеет тенденцию подниматься вверх, а более холодный газ имеет тенденцию опускаться.

                              «Нам нравится гексафторид серы, потому что он безвреден — не ядовит, не вступает в химические реакции — и потому что это тяжелая молекула», — сказал Алерс.«Тяжелая молекула позволяет нам производить более сильную конвекцию при той же разнице температур. Сила конвекции измеряется параметром, называемым числом Рэлея. Мы переходим к числам Рэлея от 10 до 15–– миллиона миллиардов — — что очень велико по нашим меркам «.

                              Алерс имеет возможность контролировать и даже проводить продолжающиеся эксперименты удаленно на компьютере в своем офисе в UCSB (или где-либо еще в мире), даже несмотря на то, что лаборатория находится в 5000 милях от него.

                              Он объяснил, что конвекция естественным образом возникает в астрофизике и в земных системах. Например, внешний слой солнца состоит из конвективных ячеек. Конвекция происходит в атмосфере Земли и океанах. Жидкое железо во внешнем ядре Земли претерпевает сильную конвекцию и имеет числа Рэлея от 10 до 20. Эта конвекция создает магнитное поле Земли.

                              В своей статье ученые представляют экспериментальные и численные данные, которые показывают, что, за исключением очень тонкого слоя в непосредственной близости от пластин, температура этой системы изменяется линейно с логарифмом расстояния от ограничивающих пластин.Они обнаружили этот профиль и детально измерили его.

                              Это Гюнтер Алерс с контейнером, который использовался для исследования конвекции. Кредит: UCSB

                              Открытия особенно интригуют, потому что они повторяют важное открытие 1930 года Теодора фон Кармана и Людвига Прандтля, известное как «Закон стены». Это открытие включало изучение газа или жидкости, текущих вдоль стены, где их скорость должна быть равна нулю у стенки из-за трения. Скорость жидкости параллельно стене увеличивается с увеличением расстояния от стены.Фон Карман и Прандтль более конкретно показали, что скорость увеличивается линейно с логарифмом этого расстояния, когда поток достаточно быстрый, так что жидкость становится турбулентной. Этот результат называется законом стены и имеет большое значение во многих инженерных приложениях.

                              Алерс сравнил новые данные о том, как температура изменяется при конвекции, с тем, как скорость изменяется в соответствии с Законом стены, отмечая, что они похожи, хотя точное соотношение еще предстоит понять.«Они ведут себя точно так же, — сказал Алерс. «Но то, что две вещи выглядят одинаково, не означает, что они одинаковы, поэтому нам все еще нужно построить теоретический фундамент, который их связывает. Вот что делает эту область очень активной, очень захватывающей, с теоретиками даже в Пекине. (Китай), Марбург (Германия) и Твенте (Нидерланды) уже пытаются объяснить экспериментальные результаты. Вы делаете экспериментальное открытие, и теоретики приходят в восторг. Затем они начинают работать над ним, и неизвестно, что у нас будет шесть месяцев в будущем? »

                              Он объяснил важность Закона стены в инженерных приложениях.«Прокачка нефти с Аляски в Соединенные Штаты стоит миллиарды долларов», — сказал Алерс. «И если вы сможете понять, что вызывает сопротивление, которое вы должны преодолеть, то, возможно, вы сможете его уменьшить. Даже если вы уменьшите его только на 2 или 3 процента, вы сэкономите сотни миллионов. Так что это очень, очень важно. »

                              Алерс далее сказал, что понимание температуры при турбулентной конвекции также очень важно, потому что есть много приложений, где турбулентная конвекция используется для охлаждения вещей.Например, в ядерных реакторах охлаждение осуществляется за счет турбулентной конвекции. «Эта система турбулентной конвекции имеет множество применений в промышленности, где вы также хотели бы понять, что происходит внутри, каковы температурные градиенты», — сказал он. «Так что я вижу актуальность этого в приложениях. Хотя я должен сказать, что это не наша мотивация; наша мотивация — понять фундаментальную физику».

                              Эберхард Боденшац, один из авторов, был докторантом Алерса в UCSB около 20 лет назад, а сейчас является директором Института динамики и самоорганизации Макса Планка в Геттингене.Соавтор Сяочжоу Он — научный сотрудник Алерса, базируется в Геттингене. Ученые из Нидерландов, Италии и Франции также задействованы.


                              Турбулентность вокруг переноса тепла
                              Предоставлено Калифорнийский университет в Санта-Барбаре

                              Ссылка : Физики делают открытие о температуре конвекции (2012, 17 сентября) получено 7 ноября 2021 г. с https: // физ.org / news / 2012-09-Physicists-Discovery-temperature-convction.html

                              Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

                              14.6 Конвекция — Физика колледжа, главы 1-17

                              Сводка

                              • Обсудите метод передачи тепла конвекцией.

                              Конвекция вызывается крупномасштабным потоком вещества. В случае с Землей атмосферная циркуляция вызывается потоком горячего воздуха от тропиков к полюсам и потоком холодного воздуха от полюсов к тропикам. (Обратите внимание, что вращение Земли вызывает наблюдаемый восточный поток воздуха в северном полушарии). Автомобильные двигатели охлаждаются потоком воды в системе охлаждения, а водяной насос поддерживает поток холодной воды к поршням.Система кровообращения используется телом: когда тело перегревается, кровеносные сосуды в коже расширяются (расширяются), что увеличивает приток крови к коже, где ее можно охладить за счет потоотделения. Эти сосуды становятся меньше, когда на улице холодно, и больше, когда жарко (поэтому течет больше жидкости и передается больше энергии).

                              Тело также теряет значительную часть своего тепла в процессе дыхания.

                              Хотя конвекция обычно сложнее, чем проводимость, мы можем описать конвекцию и сделать несколько простых, реалистичных расчетов ее эффектов.Естественная конвекция вызывается выталкивающими силами: горячий воздух поднимается вверх, потому что плотность уменьшается с увеличением температуры. Таким образом, дом на Рисунке 1 поддерживается в тепле, как и горшок с водой на плите на Рисунке 2. Океанские течения и крупномасштабная атмосферная циркуляция передают энергию из одной части земного шара в другую. Оба являются примерами естественной конвекции.

                              Рисунок 1. Воздух, нагретый так называемой гравитационной печью, расширяется и поднимается, образуя конвективную петлю, которая передает энергию другим частям комнаты.По мере того, как воздух охлаждается у потолка и внешних стен, он сжимается, в конечном итоге становясь более плотным, чем воздух в помещении, и опускается на пол. Правильно спроектированная система отопления с использованием естественной конвекции, подобная этой, может быть достаточно эффективной для равномерного обогрева дома. Рис. 2. Конвекция играет важную роль в теплопередаче внутри этого котла с водой. Попадая внутрь, передача тепла другим частям кастрюли происходит в основном за счет конвекции. Более горячая вода расширяется, уменьшается по плотности и поднимается, передавая тепло другим областям воды, в то время как более холодная вода опускается на дно. Этот процесс повторяется.

                              ЭКСПЕРИМЕНТ НА ​​ДОМУ: КОНВЕКЦИОННЫЕ РОЛИКИ В ПОДГОТОВКЕ С НАГРЕВАНИЕМ


                              Возьмите две маленькие горшки с водой и с помощью пипетки нанесите каплю пищевого красителя на дно каждой из них. Оставьте один на столешнице, а другой нагрейте на плите. Посмотрите, как цвет распространяется и сколько времени требуется, чтобы цвет достигал вершины. Наблюдайте, как образуются конвективные петли.

                              Пример 1: Расчет теплопередачи путем конвекции: конвекция воздуха через стены дома

                              Большинство домов не герметичны: воздух входит и выходит через двери и окна, через трещины и щели, по проводке к выключателям и розеткам и так далее.6 \ textbf {J}} {1800 \ textbf {s}}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {= \: 4.64 \ textbf {kW}}. [/ Latex]

                              Обсуждение

                              Эта скорость передачи тепла равна мощности, потребляемой примерно сорока шестью лампочками мощностью 100 Вт. Вновь построенные дома рассчитаны на время оборота 2 часа или более, а не 30 минут для дома в этом примере. Обычно используются погодоустойчивые уплотнения, уплотнения и улучшенные оконные уплотнения. В очень холодном (или жарком) климате иногда принимаются более крайние меры для достижения жесткого стандарта, превышающего 6 часов на один оборот воздуха.Еще более продолжительное время оборота вредно для здоровья, потому что требуется минимальное количество свежего воздуха для подачи кислорода для дыхания и разбавления бытовых загрязнителей. Термин, используемый для процесса проникновения наружного воздуха в дом из трещин вокруг окон, дверей и фундамента, называется «инфильтрация воздуха».

                              Холодный ветер более холодный, чем неподвижный холодный воздух, потому что конвекция в сочетании с проводимостью в теле увеличивает скорость передачи энергии от тела.{\ circ} \ textbf {C}}. [/ latex]

                              Температура движущегося воздуха Скорость ветра (м / с)
                              ºC 2 5 10 15 20
                              5 3 -1 −8 −10 −12
                              2 0 −7 −12 −16 −18
                              0 −2 −9 −15 −18 −20
                              −5 −7 −15 −22 −26 −29
                              −10 −12 −21 −29 −34 −36
                              −20 −23 −34 −44 −50 −52
                              −40 −44 −59 −73 −82 −84
                              Таблица 4. Факторы охлаждения ветром

                              Хотя воздух может быстро передавать тепло за счет конвекции, он является плохим проводником и, следовательно, хорошим изолятором. Количество доступного пространства для воздушного потока определяет, действует ли воздух как изолятор или проводник. Например, расстояние между внутренней и внешней стенами дома составляет около 9 см (3,5 дюйма) — достаточно для эффективной работы конвекции. Дополнительная изоляция стен препятствует воздушному потоку, поэтому потери (или приток) тепла снижаются. Точно так же зазор между двумя стеклами окна с двойным остеклением составляет около 1 см, что предотвращает конвекцию и использует низкую проводимость воздуха для предотвращения больших потерь.Мех, волокна и стекловолокно также используют преимущества низкой проводимости воздуха, удерживая его в пространствах, слишком малых для поддержания конвекции, как показано на рисунке. Мех и перья легкие и поэтому идеально подходят для защиты животных.

                              Рисунок 3. Мех наполнен воздухом, который разбивается на множество мелких карманов. Конвекция здесь очень медленная, потому что петли такие маленькие. Низкая проводимость воздуха делает мех очень хорошим легким изолятором.

                              Некоторые интересные явления происходят , когда конвекция сопровождается фазовым переходом .Это позволяет нам охладиться с помощью потоотделения, даже если температура окружающего воздуха превышает температуру тела. Тепло от кожи требуется для испарения пота с кожи, но без потока воздуха воздух становится насыщенным и испарение прекращается. Воздушный поток, вызванный конвекцией, заменяет насыщенный воздух сухим, и испарение продолжается.

                              Пример 2: Расчет потока массы во время конвекции: передача тепла от пота от тела

                              Средний человек в состоянии покоя выделяет тепло мощностью около 120 Вт.С какой скоростью должна испаряться вода из тела, чтобы избавиться от всей этой энергии? (Это испарение может происходить, когда человек сидит в тени и температура окружающей среды такая же, как температура кожи, что исключает передачу тепла другими методами. )

                              Стратегия

                              Энергия необходима для фазового перехода ([латекс] \ boldsymbol {Q = mL _ {\ textbf {v}}} [/ latex]). Таким образом, потеря энергии в единицу времени составляет 900 · 10

                              [латекс] \ boldsymbol {\ frac {Q} {t}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {mL _ {\ textbf {v}}} {t}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {= 120 \ textbf {W} = 120 \ textbf {Дж / s}}.[/ латекс]

                              Мы разделим обе части уравнения на [латекс] \ boldsymbol {L _ {\ textbf {v}}} [/ latex], чтобы найти, что масса, испаряемая за единицу времени, равна

                              [латекс] \ boldsymbol {\ frac {m} {t}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {120 \ textbf {J / s}} {L _ {\ textbf {v}}}}. [/ Latex]

                              Решение

                              (1) Вставьте значение скрытой теплоты из Таблицы 2, [латекс] \ boldsymbol {L _ {\ textbf {v}} = 2430 \ textbf {кДж / кг} = 2430 \ textbf {Дж / г}}. [ / latex] Это дает

                              [латекс] \ boldsymbol {\ frac {m} {t}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {120 \ textbf {Дж / s}} {2430 \ textbf {J / g}}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {= \: 0. 0494 \ textbf {g / s} = 2,96 \ textbf {g / min}}. [/ Latex]

                              Обсуждение

                              Испарение около 3 г / мин кажется разумным. Это будет около 180 г (около 7 унций) в час. Если воздух очень сухой, пот может испаряться незаметно. Значительное количество испарений также происходит в легких и дыхательных путях.

                              Другой важный пример сочетания фазового перехода и конвекции происходит при испарении воды из океанов. При испарении воды тепло уходит из океана.Если водяной пар конденсируется в жидкие капли при образовании облаков, в атмосферу выделяется тепло. Таким образом, происходит общий перенос тепла от океана в атмосферу. Этот процесс является движущей силой грозовых облаков, тех огромных кучевых облаков, которые поднимаются на 20 км в стратосферу. Водяной пар, переносимый конвекцией, конденсируется, высвобождая огромное количество энергии. Эта энергия заставляет воздух расширяться и подниматься там, где он холоднее. В этих более холодных регионах происходит больше конденсации, что, в свою очередь, поднимает облако еще выше. Такой механизм называется положительной обратной связью, поскольку процесс усиливается и ускоряется. Эти системы иногда вызывают сильные штормы с молниями и градом и представляют собой механизм, вызывающий ураганы.

                              Рис. 4. Кучевые облака вызваны водяным паром, поднимающимся из-за конвекции. Возникновение облаков происходит за счет механизма положительной обратной связи. (кредит: Майк Лав) Рис. 5. Конвекция, сопровождающаяся изменением фазы, высвобождает энергию, необходимую для того, чтобы загнать этот гром в стратосферу.(предоставлено Херардо Гарсиа Моретти) Рис. 6. Фазовое изменение, которое происходит при таянии этого айсберга, связано с огромной теплопередачей. (кредит: Доминик Алвес)

                              Движение айсбергов — еще один пример конвекции, сопровождающейся фазовым переходом. Предположим, айсберг дрейфует из Гренландии в более теплые воды Атлантики. Тепло удаляется из теплой океанской воды, когда лед тает, и тепло передается на сушу, когда айсберг формируется на Гренландии.

                              Проверьте свое понимание

                              1: Объясните, почему использование вентилятора летом дает ощущение свежести!

                              • Конвекция — это передача тепла за счет макроскопического движения массы.Конвекция может быть естественной или принудительной и обычно передает тепловую энергию быстрее, чем теплопроводность. В таблице 4 приведены коэффициенты охлаждения ветром, указывающие на то, что движущийся воздух имеет такой же охлаждающий эффект, как и гораздо более холодный стационарный воздух. Конвекция, возникающая вместе с фазовым переходом , может передавать энергию из холодных областей в теплые.

                              Концептуальные вопросы

                              1: Один из способов сделать камин более энергоэффективным — это использовать внешний воздух для сжигания топлива.{\ circ} \ textbf {C}}, [/ latex] какова скорость теплопередачи при нагревании воздуха?

                              (d) Обсудите общую скорость теплопередачи, поскольку она соотносится с типичной скоростью метаболизма. Будет ли это дыхание основной формой передачи тепла для этого человека?

                              10: Стеклянный кофейник имеет круглое дно диаметром 9,00 см, контактирующее с нагревательным элементом, который поддерживает кофе в тепле с постоянной скоростью теплопередачи 50,0 Вт.

                              (а) Какая температура дна кастрюли, если она равна 3 ° C.{\ circ} \ textbf {C}}? [/ latex]

                              (b) Если температура кофе остается постоянной и вся теплопередача устраняется испарением, сколько граммов в минуту испаряется? Принять теплоту испарения 2340 кДж / кг.

                              Решения

                              Проверьте свое понимание

                              1: Использование вентилятора увеличивает поток воздуха: теплый воздух рядом с вашим телом заменяется более холодным воздухом из другого места. Конвекция увеличивает скорость теплопередачи, так что движущийся воздух «кажется» холоднее, чем неподвижный.4 \ textbf {MW}} [/ латекс]

                              9:

                              (а) 97,2 Дж

                              (б) 29,2 Вт

                              (в) 9,49 Вт

                              (d) Общая скорость потери тепла будет [латекс] \ boldsymbol {29. 2 \ textbf {W} + \: 9.49 \ textbf {W} = \: 38.7 \ textbf {W}}. [/ Latex] Во время сна , наше тело потребляет 83 Вт энергии, в то время как сидя оно потребляет от 120 до 210 Вт. Следовательно, общая скорость потери тепла при дыхании не будет основной формой потери тепла для этого человека.

                              Что такое конвекция: определение, примеры, различия и факты

                              Конвекция — это процесс нагрева, при котором тепло распространяется через воздух, воду и другие газы.Это тепло, передаваемое из-за массовых движений молекул с жидкостями, такими как газы и жидкости, включая расплавленные горные породы. Конвекция происходит посредством адвекции, диффузии или того и другого. Это происходит из-за того, что нагретая жидкость становится менее плотной, и в результате она поднимается вверх. Конвекция — главный фактор погоды. Солнце нагревает поверхность земли, и когда более прохладный воздух соприкасается с ней, воздух нагревается и поднимается, создавая восходящее течение в атмосфере. Течение может вызвать ветер, облака или другую погоду. Конвекционные течения в земле перемещают слои магмы, а конвекция в океане создает течения. В конвекционных печах используются вентиляторы для циркуляции тепла, поэтому все, что вы готовите, готовится быстрее и точнее.

                              Конвекционный ток:

                              Конвекционный ток — это процесс, при котором энергия перемещается из одного места в другое. Конвекционный ток передает тепло за счет массового движения жидкости, такой как вода, воздух или расплавленные породы. Функция теплопередачи разговорных токов управляет океанскими течениями Земли, атмосферой и погодой.Он отличается от теплопроводности, которая представляет собой передачу тепла между веществами, находящимися в прямом контакте друг с другом. Конвекционные токи — важная форма теплопередачи. Конвекция возникает, когда тепло не может эффективно передаваться посредством излучения теплопроводности. В астрономии конвекционные токи возникают в мантии Земли и на других планетах, а также в зоне конвекции Солнца.

                              Примеры конвекции:

                              • Кипящая вода: тепло переносится к горелке, затем в емкость, нагревая воду внизу, затем эта горячая вода поднимается, а более холодная вода движется вниз, чтобы заменить ее, вызывая круговое движение.
                              • Радиатор: теплый воздух направляется вверх и становится холоднее внизу.
                              • Чашка дымящегося горячего чая: Пар, исходящий от горячего чая, распространяется в воздух.
                              • Тающий лед: из воздуха тепло перемещается ко льду, в результате чего лед плавится из твердого состояния в жидкое.
                              • Воздушные шары: Нагреватель внутри воздушного шара нагревает воздух, поэтому воздух движется вверх. Это заставляет воздушный шар подниматься, потому что горячий воздух остается внутри.

                              Разница между конвекцией и проводимостью:

                              Проводимость и конвекция подобны тем, что оба механизма требуют наличия материальной среды.С другой стороны, они отличаются тем, что конвекция требует наличия движения жидкости. Проводимость — это передача тепла в материале из-за движения молекул, так что энергия передается через вещество от частицы к частице. Конвекция — это передача тепла между твердой поверхностью и прилегающей жидкостью, которая представляет собой движение за счет фактического движения нагретого вещества.

                              Факты о конвекции:

                              1. Источник тепла и жидкость необходимы для образования конвекционного тока, поэтому может осуществляться теплопередача.
                              2. Конвекция происходит в атмосфере. Воздух считается жидкостью, а солнце — источником тепла.
                              3. Магма считается жидкостью, а ядро ​​Земли — источником тепла.
                              4. Конвекция важна, так как она может повлиять на погоду. Большие массы газов, жидкостей и твердых частиц могут быть удалены циркулирующей жидкостью конвекционного потока. Движение тектонических плит на земной коре происходит из-за конвективных течений.Другие явления, на которые влияют конвекционные течения, включают образование океанских течений и ветра в атмосфере.
                              5. Самый эффективный способ передачи тепла через газы и жидкости — это использование конвекционного тока, хотя оба считаются плохими проводниками тепла.

                              Нравится:

                              Нравится Загрузка …

                              Связанные

                              Конвекция и непрерывность: Physics Stop: University of Waikato

                              С наступлением более холодных вечеров мы запустили наш новый тепловой насос.Это довольно мощный зверь, так как у него большой объем, который нужно нагреть, и у него есть множество различных настроек — температура, скорость вентилятора, угол воздушного потока и так далее. Чтобы получить достойные настройки, потребовалось немного поэкспериментировать.

                              Ясно одно: тепловой насос создает в доме сильную конвекцию. В этом, конечно, и суть — именно так тепло передается от внутреннего блока в комнату, — но в нашем случае воздушные потоки могут быть довольно сильными. Это происходит двумя способами: «Свободная» конвекция и «Принудительная» конвекция.

                              Принудительная конвекция просто описывает воздушный поток из-за того, что внутри устройства есть вентилятор — он обдувает воздух вокруг. Учитывая, что воздух не создается и не разрушается, это означает, что воздух должен циркулировать по дому. Свободная конвекция описывает потоки, вызванные тем, что теплый воздух имеет более низкую плотность, чем холодный. Теплый воздух будет подниматься и подниматься, что означает (опять же непрерывно), что более холодный воздух должен опускаться. Оба механизма действуют, и они оба очень очевидны.Во-первых, можно почувствовать, как воздух движется вокруг (и увидеть, как световая тень слегка колеблется, когда воздух проходит мимо), а во-вторых, наверху становится приятно и жарко, а внизу — прохладнее.

                              Итак, проблема заключается в настройке единицы измерения так, чтобы мы получили «лучшую» ситуацию. Одна из очевидных проблем заключается в том, что принудительная конвекция приводит к тому, что поток воздуха в агрегат становится более холодным, чем средняя температура в помещении. Насос измеряет температуру входящего воздуха, а затем пытается довести ее до заданной вами целевой температуры.Таким образом, если вы установите целевую температуру на 19 градусов по Цельсию, это означает, что температура воздуха на большей части территории, особенно наверху, станет выше 19 C. Мы можем справиться с этим, просто немного установив целевую температуру. ниже.

                              Мы также обнаружили, что угол воздушного потока, выходящего из насоса, имеет большое значение для распределения тепла по дому. Если он слишком плоский, он просто скользит по потолку внизу, а затем направляется вверх, когда потолок заканчивается — в итоге получается духовка наверху и холодильник внизу.Если он наклонен слишком сильно вниз, он врезается в обеденный стол — это сохраняет ваш ужин приятным и теплым, но создается ощущение, что вы ужинаете в Canterbury Nor’wester. Опять же, немного поэкспериментировав, мы думаем, что получили разумную настройку.

                              Так что на данный момент все в порядке, но есть настойчивое сомнение в том, что, когда станет намного холоднее, конвекционные потоки снова изменятся, и нам придется «заново оптимизировать».

                              Что вызывает повышение температуры? | Научные вопросы с удивительными ответами

                              Категория: Физика Опубликовано: 10 июля 2014 г.

                              Изображение из общественного достояния, источник: Кристофер С.Бэрд.

                              Тепло не поднимается, горячий воздух поднимается (обычно). Тепло может распространяться во всех направлениях. Тепло может перемещаться по трем основным направлениям:

                              1. Излучение : Электромагнитные волны всех длин, включая свет, переносят энергию. Когда электромагнитные волны ударяются о объект, они частично поглощаются, а энергия, которую переносят волны, преобразуется в объекте в тепло. Кроме того, горячие предметы излучают электромагнитные волны («тепловое излучение»), которые уносят энергию и могут нагревать другие предметы, на которые они попадают.В широком смысле электромагнитные волны можно рассматривать как передачу тепла от одного объекта к другому. Хотя, строго говоря, когда волны движутся, они переносят только энергию электромагнитного поля, а не тепло. Тепло выделяется, когда волны поглощаются веществом.
                              2. Проводимость : Когда один горячий объект находится в прямом контакте с другим объектом, тепло может передаваться напрямую от одного объекта к другому через соприкасающиеся поверхности.
                              3. Конвекция .Когда жидкость, такая как воздух или вода, соприкасается с горячим объектом, она может нагреваться, а затем перемещаться в объеме как жидкость, тем самым быстро перенося тепло в новые места. Подъем горячего воздуха — типичный пример тепловой конвекции. По этой причине термины «тепло» и «горячий воздух» часто путают друг с другом.

                              Тепловое излучение имеет тенденцию распространяться во всех направлениях, а не только вверх. Когда вы стоите в нескольких шагах от большого костра, большая часть получаемого тепла доставляется вам посредством теплового излучения.Хотя горячий воздух костра движется в основном вверх, тепловое излучение без проблем выходит боком и поражает вас. Тепловое излучение костра распространяется во всех направлениях, так что вы можете чувствовать, как оно нагревает вас, где бы вы ни стояли (пока вы находитесь достаточно близко). Солнечный свет, согревающий вас, — еще один пример теплового излучения. Солнечный свет без проблем распространяется во всех направлениях в космосе и спускается через земную атмосферу, чтобы поразить вас.

                              Тепло, передаваемое за счет теплопроводности, также может распространяться во всех направлениях. Кондуктивное тепло имеет тенденцию перемещаться больше всего в том направлении, где существует самый большой градиент температуры, и в направлении, где материал имеет самую высокую теплопроводность. Другими словами, проводимое тепло наиболее сильно распространяется в самые холодные регионы по путям, где тепло встречает наименьшее сопротивление. Если вы положите длинный металлический стержень по диагонали так, чтобы его верхний конец находился в пламени, а его нижний конец был на земле, тепло от пламени не будет иметь проблем с перемещением вниз по стержню к нижнему концу за счет теплопроводности.

                              Тепло, передаваемое за счет конвекции, также может перемещаться во всех направлениях, но имеет тенденцию перемещаться в основном в стороны и вверх, если в жидкости могут образовываться потоки естественной конвекции. Жидкости, такие как воздух и вода, обычно становятся менее плотными при нагревании, заставляя их толкаться в стороны и вверх более холодной и более плотной жидкостью вокруг них, которая сильнее притягивается вниз под действием силы тяжести. Но так бывает не всегда. Когда вода остается ниже 4 ° по Цельсию, она становится более плотной при нагревании.Это означает, что в холодном зимнем водоеме более теплая вода опускается на дно. Таким образом, даже для чего-то столь же простого, как вода, тепло, перемещающееся в результате конвекции, не всегда распространяется вверх.

                              Кроме того, конвекция может быть вызвана не только силой тяжести. Во вращающейся системе отсчета, такой как центрифуга или поворотный стол, центробежная сила может стать доминирующей силой. В этом случае менее плотные жидкости (обычно более теплые) будут конвектироваться к центру вращения под действием центробежной силы, а более плотные жидкости (обычно более холодные) будут конвектироваться от центра вращения. .Эта ситуация легко проверяется. Поместите зажженную свечу в открытую стеклянную банку (чтобы она не задула) и поместите их на вращающийся поднос. Когда поворотный стол поворачивается, вы увидите, что пламя свечи направлено к центру вращения, а не вверх. Другой пример: конвекция может быть вызвана вентиляторами и насосами. Горячий воздух без проблем спускается вниз, если его дует в этом направлении вентилятор.

                              Таким образом, тепло может распространяться во всех направлениях. Направление распространения тепла сильно зависит от ситуации.Более того, даже горячий воздух может распространяться во всех направлениях, а не только вверх. Горячий воздух поднимается вверх только тогда, когда сила тяжести является преобладающей.

                              Темы: проводимость, конвекция, электромагнетизм, энергия, тепло, горячий воздух, свет, излучение, тепловое излучение, термодинамика

                              Передача энергии при нагревании — теплопроводность, конвекция, испарение, конденсация

                              Энергия может передаваться за счет теплопроводности, конвекции, испарения и конденсации. Во всех этих процессах участвуют частицы.

                              Проводимость

                              Это движение тепловой энергии через материал без движения частиц материала.

                              Стекло, дерево и пластик плохо проводят тепло.

                              Тепло — это кинетическая энергия вибрирующих частиц. Если мы нагреем частицы на одном конце материала, частицы на этом конце будут вибрировать больше (имеют большую кинетическую энергию), а врезаются в соседние частицы , что заставляет их вибрировать сильнее.Они сталкиваются со своими соседями, и таким образом энергия передается от одной частицы к другой через материал.

                              Металлы являются очень хорошими проводниками тепла энергии, потому что существует второй процесс. Металлы имеют свободные электроны , свободные электроны получают дополнительную кинетическую энергию на теплом конце материала. Они диффундируют в более холодные области, где сталкиваются с частицами материала, передавая свою кинетическую энергию.

                              Конвекция

                              Конвекция происходит в жидкостях (жидкостях и газах).Тепловая энергия проходит через материал, когда частицы материала движутся через материал.

                              Горячие жидкости и газы поднимаются вверх на , потому что при нагревании они расширяются и становятся менее плотными. Менее плотная теплая жидкость или газ затем всплывает через более плотные холодные жидкости и газы.

                              Холодные жидкости и газы опускаются на , потому что при охлаждении они сжимаются и становятся более плотными. Более плотные холодные жидкости и газы опускаются вниз через менее плотные теплые жидкости и газы.

                              Эти изменения плотности вызывают конвекционные токи в жидкости или газе.

                              Щелкните ссылку на тепловое излучение.

                              Испарение

                              В жидкости частицы имеют диапазон энергий. На поверхности жидкости у некоторых частиц будет достаточно энергии, чтобы вырваться из жидкости и преодолеть притяжение других жидких частиц.

                              Добавить комментарий

                              Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *