Types de transfert de chaleur : conduction thermique, convection, rayonnement. mieux les pressions

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Objectifs de la leçon:

• Familiariser les étudiants avec les types de transfert de chaleur.
• Former la capacité d'expliquer la conductivité thermique des corps du point de vue de la structure de la matière ; être capable d'analyser les informations vidéo ; expliquer les phénomènes observés.

Type de cours : leçon combinée.

Démonstrations :

1. Transfert de chaleur le long d'une tige métallique.
2. Vidéo de démonstration de l'expérience comparant la conductivité thermique de l'argent, du cuivre et du fer.
3. Faire tourner l'essoreuse à papier au-dessus d'une lampe ou d'un carreau allumé.
4. Démonstration vidéo de l'apparition de flux de convection lors du chauffage de l'eau avec du permanganate de potassium.
5. Démonstration vidéo sur le rayonnement des corps avec des surfaces sombres et claires.

PENDANT LES COURS

I. Moment d'organisation

II. Communication du sujet et des objectifs de la leçon

Dans la leçon précédente, vous avez appris que l'énergie interne peut être modifiée par le travail ou le transfert de chaleur. Aujourd'hui, dans la leçon, nous verrons comment l'énergie interne change par transfert de chaleur.
Essayez d'expliquer la signification du mot « transfert de chaleur » (le mot « transfert de chaleur » fait référence au transfert d'énergie thermique). Il existe trois façons de transférer de la chaleur, mais je ne les nommerai pas, vous les nommerez vous-même lorsque vous résoudrez les énigmes.

Réponses : conduction thermique, convection, rayonnement.
Faisons connaissance avec chaque type de transfert de chaleur séparément, et laissons la devise de notre leçon être les mots de M. Faraday : « Observez, étudiez, travaillez.

III. Apprendre du nouveau matériel

1. Conductivité thermique

Répondez aux questions:(diapositive 3)

1. Que se passe-t-il si nous mettons une cuillère froide dans du thé chaud ? (Après un certain temps, il va chauffer).
2. Pourquoi la cuillère froide se réchauffe-t-elle ? (Le thé donnait une partie de sa chaleur à la cuillère et une partie à l'air ambiant.)
Conclusion: Il ressort clairement de l'exemple que la chaleur peut être transférée d'un corps plus chauffé à un corps moins chauffé (de eau chaudeà une cuillère froide). Mais l'énergie a été transférée le long de la cuillère elle-même - de son extrémité chauffée à l'extrémité froide.
3. Quelles sont les causes du transfert de chaleur de l'extrémité chauffée de la cuillère à l'extrémité froide ? (En raison du mouvement et de l'interaction des particules)

Chauffer une cuillère dans du thé chaud est un exemple de conductivité thermique.

Conductivité thermique- transfert d'énergie des parties du corps les plus chauffées vers les moins chauffées, en raison du mouvement thermique et de l'interaction des particules.

Faisons l'expérience :

Fixez l'extrémité du fil de cuivre au pied du trépied. Les goujons sont attachés au fil avec de la cire. On chauffera l'extrémité libre du fil de la bougie ou sur la flamme d'une lampe à alcool.

Des questions:(diapositive 4)

1. Que voyons-nous ? (Les œillets commencent à tomber progressivement un à un, d'abord ceux qui sont plus proches de la flamme).
2. Comment s'effectue le transfert de chaleur ? (De l'extrémité chaude du fil à l'extrémité froide).
3. Combien de temps le transfert de chaleur aura-t-il lieu le long du fil ? (Jusqu'à ce que tout le fil chauffe, c'est-à-dire jusqu'à ce que la température dans tout le fil s'égalise)
4. Que pouvez-vous dire de la vitesse de déplacement des molécules dans la zone située plus près de la flamme ? (La vitesse moléculaire augmente)
5. Pourquoi la section de fil suivante chauffe-t-elle ? (En raison de l'interaction des molécules, la vitesse de déplacement des molécules dans la section suivante augmente également et la température de cette section augmente)
6. La distance entre les molécules affecte-t-elle le taux de transfert de chaleur ? (Plus la distance entre les molécules est petite, plus le transfert de chaleur est rapide)
7. Rappelez-vous l'arrangement des molécules dans les solides, les liquides et les gaz. Dans quels corps le processus de transfert d'énergie se déroulera-t-il plus rapidement ? (Plus rapide dans les métaux, puis dans les liquides et les gaz).

Regardez une démo de l'expérience et préparez-vous à répondre à mes questions.

Des questions:(diapositive 5)

1. Sur quelle plaque la chaleur se propage-t-elle plus rapidement et sur laquelle plus lentement ?
2. Tirez une conclusion sur la conductivité thermique de ces métaux. (Meilleure conductivité thermique pour l'argent et le cuivre, légèrement moins bonne pour le fer)

Veuillez noter que le transfert de chaleur dans ce cas ne transfère pas le corps.

La laine, les cheveux, les plumes d'oiseaux, le papier, le liège et autres corps poreux ont une mauvaise conductivité thermique. Cela est dû au fait que l'air est contenu entre les fibres de ces substances. La conductivité thermique la plus basse est possédée par le vide (espace libéré de l'air).

Écrivons le principal caractéristiques de la conductivité thermique :(diapositive 7)

• dans les solides, les liquides et les gaz ;
• la substance elle-même n'est pas tolérée;
• conduit à une égalisation de la température corporelle;
• différents corps- conductivité thermique différente

Exemples de conductivité thermique: (diapositive 8)

1. La neige est une substance poreuse et meuble, elle contient de l'air. Par conséquent, la neige a une mauvaise conductivité thermique et protège bien la terre, les cultures d'hiver, arbres fruitiers du gel.
2. Les maniques de cuisine sont faites d'un matériau à faible conductivité thermique. Les poignées des bouilloires et des casseroles sont faites de matériaux à faible conductivité thermique. Tout cela protège les mains des brûlures en touchant des objets chauds.
3. Des substances ayant une bonne conductivité thermique (métaux) sont utilisées pour chauffer rapidement des corps ou des pièces.

2. Convection

Devinez les énigmes :

1) Regardez sous la fenêtre -
Un accordéon y est étendu,
Mais l'accordéon ne joue pas -
Notre appartement est chauffé par ... (batterie)

2) Notre gros Fedora
ne mange pas de sitôt.
Mais quand tu es rassasié,
De Fedora - chaleur ... (four)

Les batteries, les poêles, les radiateurs de chauffage sont utilisés par l'homme pour chauffer les pièces d'habitation, ou plutôt pour chauffer l'air qui s'y trouve. Cela est dû à la convection, le prochain type de transfert de chaleur.

Convection C'est le transfert d'énergie par des jets de liquide ou de gaz. (Diapositive 9)
Essayons d'expliquer comment se produit la convection dans les locaux d'habitation.
L'air, au contact de la batterie, s'en échauffe, tandis qu'il se dilate, sa densité devient inférieure à celle de l'air froid. L'air chaud, étant plus léger, monte vers le haut sous l'influence de la force d'Archimède, et l'air froid lourd descend vers le bas.
Et encore : l'air plus froid atteint la batterie, s'échauffe, se dilate, s'allège et s'élève sous l'action de la force d'Archimède, etc.
Grâce à ce mouvement, l'air de la pièce se réchauffe.

Un plateau tournant en papier, placé au-dessus d'une lampe allumée, se met à tourner. (Diapositive 10)
Essayez d'expliquer comment cela se produit? (L'air froid, lorsqu'il est chauffé près de la lampe, devient chaud et monte vers le haut, tandis que le plateau tournant tourne).

Le liquide est chauffé de la même manière. Regardez une expérience sur l'observation des flux de convection lors du chauffage de l'eau (avec du permanganate de potassium). (Diapositive 11)

Notez que, contrairement à la conduction thermique, la convection se produit lorsque la matière est transférée et la convection ne se produit pas dans les solides.

Il existe deux types de convection : Naturel et forcé.
Faire chauffer du liquide dans une casserole ou de l'air dans une pièce sont des exemples de convection naturelle. Pour son apparition, les substances doivent être chauffées par le bas ou refroidies par le haut. Pourquoi en est-il ainsi ? Si nous chauffons d'en haut, alors où se déplaceront les couches d'eau chauffées et où se déplaceront les couches froides ? (Réponse : nulle part, puisque les couches chauffées sont déjà en haut, et les couches froides resteront en bas)
La convection forcée se produit lorsqu'un liquide est agité avec une cuillère, une pompe ou un ventilateur.

Caractéristiques de convection :(diapositive 12)

• se produit dans les liquides et les gaz, est impossible dans les solides et le vide ;
• la substance elle-même est transférée;
• vous devez chauffer les substances par le bas.

Exemples de convection :(diapositive 13)

1) courants marins et océaniques froids et chauds,
2) dans l'atmosphère, les mouvements d'air verticaux conduisent à la formation de nuages ​​;
3) refroidissement ou chauffage de liquides et de gaz dans divers appareils techniques, par exemple dans les réfrigérateurs, etc., le refroidissement par eau des moteurs est assuré
combustion interne.

3. Rayonnement

(Diapositive 14)

Tout le monde sait ça Le soleil est la principale source de chaleur sur Terre. La terre est située à une distance de 150 millions de km de celle-ci. Comment la chaleur est-elle transférée du Soleil à la Terre ?
Entre la Terre et le Soleil en dehors de notre atmosphère, tout l'espace est un vide. Et nous savons que la conduction thermique et la convection ne peuvent pas se produire dans le vide.
Comment s'effectue le transfert de chaleur ? Ici, un autre type de transfert de chaleur est effectué - le rayonnement.

Radiation - c'est un échange thermique dans lequel l'énergie est transportée par des faisceaux électromagnétiques.

Elle diffère de la conductivité thermique et de la convection en ce que la chaleur dans ce cas peut être transférée par le vide.

Regardez la vidéo sur les radiations (diapositive 15).

Tous les corps émettent de l'énergie : le corps humain, le poêle, la lampe électrique.
Plus la température corporelle est élevée, plus son rayonnement thermique est fort.

Les corps émettent non seulement de l'énergie, mais l'absorbent également.
(diapositive 16) De plus, les surfaces sombres absorbent et émettent mieux l'énergie que les corps à surface claire.

Caractéristiques du rayonnement(diapositive 17) :

• se produit dans n'importe quelle substance;
• plus la température corporelle est élevée, plus le rayonnement est intense ;
• se produit dans le vide;
• les corps sombres absorbent mieux le rayonnement que les corps légers et émettent mieux.

Exemples d'utilisation des rayonnements corporels(diapositive 18) :

les surfaces des fusées, dirigeables, ballons, satellites, avions sont peintes avec de la peinture argentée afin qu'elles ne soient pas chauffées par le soleil. Si, au contraire, il est nécessaire d'utiliser l'énergie solaire, les parties des appareils sont peintes dans une couleur sombre.
Les gens en hiver portent des vêtements sombres (noir, bleu, cannelle) en eux plus chauds, et en été clair (beige, blanc). La neige sale fond plus rapidement par temps ensoleillé que la neige propre, car les corps avec une surface sombre absorbent mieux le rayonnement solaire et se réchauffent plus rapidement.

IV. Consolidation des connaissances acquises avec des exemples de tâches

Jeu "Essayez, expliquez", (diapositives 19-25).

Devant vous se trouve un terrain de jeu avec six tâches, vous pouvez en choisir une. Après avoir terminé toutes les tâches, il vous sera présenté sage dicton et celui qui le parle très souvent depuis les écrans de télévision.

1. Quelle maison est plus chaude en hiver si l'épaisseur des murs est la même ? Il fait plus chaud dans une maison en bois, puisque le bois contient 70 % d'air et la brique 20 %. L'air est un mauvais conducteur de chaleur. Récemment, des briques « poreuses » ont été utilisées dans la construction pour réduire la conductivité thermique.

2. De quelle manière se fait le transfert d'énergie de la source de chaleur au garçon ? Pour le garçon assis près du poêle, l'énergie est principalement transférée par conduction thermique.

3. Comment l'énergie est-elle transférée de la source de chaleur au garçon ?
Pour un garçon allongé sur le sable, l'énergie du soleil est transmise par rayonnement et celle du sable par conduction thermique.

4. Lequel de ces wagons est utilisé pour transporter des marchandises périssables ? Pourquoi? Les denrées périssables sont transportées dans des wagons peints en couleur blanche, car une telle voiture est moins chauffée par les rayons du soleil.

5. Pourquoi les oiseaux aquatiques et autres animaux ne gèlent-ils pas en hiver ?
La fourrure, la laine, le duvet ont une mauvaise conductivité thermique (air entre les fibres), ce qui permet au corps de l'animal de stocker l'énergie produite par le corps et de se protéger du refroidissement.

6. Pourquoi les cadres de fenêtres sont-ils doublés ?
Il y a de l'air entre les cadres, qui a une mauvaise conductivité thermique et protège contre les pertes de chaleur.

« Le monde est plus intéressant qu'il n'y paraît », Alexander Pushnoy, programme Galileo.

V. Résumé de la leçon

- Quels types de transfert de chaleur avons-nous rencontrés ?
- Déterminer quel type de transfert de chaleur joue un rôle majeur dans les situations suivantes :

a) chauffer de l'eau dans une bouilloire (convection);
b) une personne se réchauffe près du feu (rayonnement);
c) chauffer la surface de la table à partir de la lampe de table allumée (rayonnement);
d) chauffer un cylindre métallique plongé dans de l'eau bouillante (conductivité thermique).

Résoudre les mots-croisés(diapositive 26) :

1. La quantité dont dépend l'intensité du rayonnement.
2. Le type de transfert de chaleur qui peut être effectué sous vide.
3. Le processus de changement de l'énergie interne sans faire de travail sur le corps ou le corps lui-même.
4. La principale source d'énergie sur Terre.
5. Un mélange de gaz. Mauvaise conductivité thermique.
6. Le processus de conversion d'un type d'énergie en un autre.
7. Le métal avec la meilleure conductivité thermique.
8. Gaz rares.
9. Une quantité avec la propriété de conservation.
10. Le type de transfert de chaleur, qui s'accompagne du transfert de matière.

Après avoir résolu le jeu de mots croisés, vous obtenez un autre mot qui est synonyme du mot "transfert de chaleur" - c'est le mot ... ("transfert de chaleur"). « Transfert de chaleur » et « transfert de chaleur » sont les mêmes mots dans leur sens. Utilisez-les en remplaçant l'un par l'autre.

Vi. Devoirs

§ 4, 5, 6, ex. 1 (3), Ex. 2 (1), ex. 3 (1) - par écrit.

VII. Réflexion

À la fin de la leçon, nous invitons les élèves à discuter de la leçon : ce qu'ils ont aimé, ce qu'ils aimeraient changer, évaluer leur participation à la leçon.

La cloche sonnera maintenant
La leçon est terminée.
Au revoir les amis,
Il est temps de se reposer.

Dans des conditions naturelles, le transfert d'énergie interne à ceux de transfert de chaleur se fait toujours dans un sens strictement défini : d'un corps avec plus de haute température au corps avec une température plus basse. Lorsque les températures des corps deviennent les mêmes, un état d'équilibre thermique s'installe : les corps échangent de l'énergie en quantités égales.

L'ensemble des phénomènes associés au transfert d'énergie thermique de certaines parties de l'espace à d'autres, qui est dû à la différence de températures de ces parties, est généralement appelé échange de chaleur. Il existe plusieurs types de transfert de chaleur dans la nature. Il existe trois façons de transférer la quantité de chaleur d'un corps à un autre : conductivité thermique, convection et rayonnement.

Conductivité thermique.

Placez l'extrémité de la tige métallique dans la flamme de la lampe à alcool. Nous attachons plusieurs allumettes à la tige à égale distance les unes des autres à l'aide de cire. Lorsqu'une extrémité de la tige est chauffée, les billes de cire fondent et les allumettes tombent une à une. Cela indique que l'énergie interne est transférée d'une extrémité de la tige à l'autre.

Figure 1 Démonstration du processus de conduction thermique

Découvrons la raison de ce phénomène.

Lorsque l'extrémité de la tige est chauffée, l'intensité de mouvement des particules qui composent le métal augmente, leur énergie cinétique augmente. En raison de la nature chaotique du mouvement thermique, ils entrent en collision avec les particules plus lentes de la couche de métal froid voisine et leur transfèrent une partie de leur énergie. En conséquence, l'énergie interne est transférée d'une extrémité de la tige à l'autre.

Le transfert d'énergie interne d'une partie du corps à une autre à la suite du mouvement thermique de ses particules est appelé conductivité thermique.

Convection

Le transfert d'énergie interne par conduction thermique se produit principalement dans les solides. Dans les corps liquides et gazeux, le transfert d'énergie interne s'effectue par d'autres moyens. Ainsi, lorsque l'eau est chauffée, la densité de ses couches inférieures, plus chaudes, diminue, tandis que les couches supérieures restent froides et leur densité ne change pas. Sous l'action de la gravité, les couches d'eau froides les plus denses descendent et les couches chauffées montent : un mélange mécanique des couches de liquide froides et chauffées s'effectue. Toute l'eau est réchauffée. Des processus similaires ont lieu dans les gaz.

Le transfert d'énergie interne dû au mélange mécanique des couches chauffées et froides d'un liquide ou d'un gaz est appelé convection.

Le phénomène de convection joue un rôle important dans la nature et la technologie. Les courants de convection provoquent un mélange constant d'air dans l'atmosphère, en raison duquel la composition de l'air dans toutes les parties de la Terre est pratiquement la même. Les flux de convection fournissent un apport continu de portions fraîches d'oxygène à la flamme pendant la combustion. En raison de la convection, la température de l'air dans les locaux d'habitation est égalisée pendant le chauffage, ainsi que le refroidissement de l'air des appareils pendant le fonctionnement de divers équipements électroniques.

Figure 2 Chauffage et égalisation de la température de l'air dans les locaux d'habitation pendant le chauffage par convection

Radiation

Le transfert d'énergie interne peut également se produire au moyen d'un rayonnement électromagnétique. C'est facile à découvrir par expérience. Connectons une fournaise de chauffage électrique au réseau. Il réchauffe bien la main lorsque nous l'amenons non seulement d'en haut, mais aussi du côté du poêle. La conductivité thermique de l'air est très faible et les courants de convection montent vers le haut. Dans ce cas, l'énergie d'une spirale incandescente avec un courant électrique est principalement transmise par rayonnement.

Le transfert d'énergie interne par rayonnement s'effectue non par des particules de matière, mais par des particules Champ électromagnétique- par des photons. Ils n'existent pas à l'intérieur des atomes "dans forme finie"Comme des électrons ou des protons. Les photons apparaissent lorsque les électrons passent d'une couche électronique à une autre, située plus près du noyau, et emportent en même temps avec eux une certaine partie de l'énergie. Atteignant un autre corps, les photons sont absorbés par ses atomes et leur transfèrent complètement leur énergie.

Le transfert d'énergie interne d'un corps à un autre en raison de son transfert par des particules du champ électromagnétique - les photons, est appelé rayonnement électromagnétique. Tout corps dont la température est supérieure à la température environnement, rayonne son énergie interne dans l'espace environnant. La quantité d'énergie émise par un corps par unité de temps augmente fortement avec l'augmentation de sa température.

Figure 3 Expérience illustrant le transfert de l'énergie interne d'une bouilloire chaude par rayonnement

Figure 4 Rayonnement du Soleil

Phénomènes de transport dans les systèmes thermodynamiquement hors d'équilibre. Conductivité thermique

Dans les systèmes thermodynamiquement hors d'équilibre, des processus irréversibles spéciaux se produisent, appelés phénomènes de transfert, à la suite desquels il y a un transfert spatial d'énergie, de masse et de quantité de mouvement. Les phénomènes de transfert comprennent la conductivité thermique (due au transfert d'énergie), la diffusion (due au transfert de masse) et la friction interne (due au transfert de quantité de mouvement). Pour ces phénomènes, le transfert d'énergie, de masse et de quantité de mouvement se produit toujours dans la direction opposée à leur gradient, c'est-à-dire que le système se rapproche de l'état d'équilibre thermodynamique.

Si dans une région du gaz l'énergie cinétique moyenne des molécules est plus grande que dans une autre, alors au fil du temps, en raison de collisions constantes de molécules, le processus d'égalisation des énergies cinétiques moyennes des molécules se produit, c'est-à-dire, en d'autres termes, l'égalisation de températures.

Le processus de transfert d'énergie sous forme de chaleur obéit à la loi de Fourier de la conductivité thermique : la quantité de chaleur q, qui est transférée par unité de temps à travers une unité de surface, est directement proportionnelle à - le gradient de température égal au taux de variation de température par unité de longueur x dans la direction de la normale à cette zone :

, (1)

où est le coefficient de conductivité thermique ou conductivité thermique. Le signe moins montre qu'avec la conductivité thermique, l'énergie est transférée dans le sens de la diminution de la température. La conductivité thermique est égale à la quantité de chaleur transférée à travers une unité de surface par unité de temps à un gradient de température égal à l'unité.

Il est évident que la chaleur Q transmise par conduction thermique à travers l'aire S au temps t est proportionnelle à l'aire S, au temps t et au gradient de température :

On peut montrer que

(2)

où avec V - chaleur spécifique du gaz à volume constant(la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer 1 kg de gaz de 1 K à volume constant), est la densité du gaz,<υ>est la vitesse moyenne arithmétique du mouvement thermique des molécules,<je> est le libre parcours moyen.

Celles. on peut voir pour quelles raisons la quantité d'énergie transmise par conduction thermique dépend, par exemple, d'une pièce à travers un mur jusqu'à la rue. Évidemment, l'énergie est transférée de la pièce à la rue d'autant plus, le plus grande surface murs S, plus la différence de température Δt dans la pièce et à l'extérieur est grande, plus le temps t d'échange thermique entre la pièce et la rue est long, et plus l'épaisseur de la paroi (épaisseur de la couche de substance) est faible d : ~.

De plus, la quantité d'énergie transférée par conduction thermique dépend du matériau à partir duquel le mur est fait. Différentes substances dans les mêmes conditions transfèrent différentes quantités d'énergie par conduction thermique. La quantité d'énergie qui est transférée par conduction thermique à travers chaque unité de surface d'une couche d'une substance par unité de temps avec une différence de température entre ses surfaces de 1 ° C et avec une épaisseur de 1 m (unité de longueur ) peut servir de mesure de la capacité d'une substance à transférer de l'énergie par conduction thermique. Cette valeur est appelée coefficient de conductivité thermique. Plus le coefficient de conductivité thermique est élevé, plus l'énergie est transférée par la couche de matière. Les métaux ont la conductivité thermique la plus élevée et les liquides ont une conductivité thermique légèrement inférieure. L'air sec et la laine ont la conductivité thermique la plus faible. Cela explique les propriétés isolantes des vêtements chez l'homme, des plumes chez les oiseaux et de la laine chez les animaux.

 Théorie: La conductivité thermique est le phénomène de transfert d'énergie interne d'une partie du corps à une autre, ou d'un corps à un autre, lors de leur contact direct.
Plus les molécules sont denses les unes par rapport aux autres, meilleure est la conductivité thermique du corps (la conductivité thermique dépend de la chaleur spécifique du corps)
Considérez une expérience où des œillets sont attachés à une tige de métal à l'aide de cire. À une extrémité, une lampe à alcool a été portée à la tige, la chaleur se propage dans le temps le long de la tige, la cire fond et les œillets tombent. Cela est dû au fait que les molécules se déplacent plus rapidement lorsqu'elles sont chauffées. La flamme de la lampe à alcool chauffe une extrémité de la tige, les molécules de cette extrémité commencent à vibrer plus rapidement, entrent en collision avec les molécules voisines et leur transfèrent une partie de leur énergie, de sorte que l'énergie interne est transférée d'une partie à l'autre.

La convection est le transfert d'énergie interne avec des couches de liquide ou de gaz. La convection dans les solides est impossible.
Le rayonnement est le transfert d'énergie interne par des faisceaux (rayonnement électromagnétique).

Exercer:

Solution:
Réponse: 2.
1) Un touriste a allumé un feu à l'arrêt par temps calme. Étant à une certaine distance du feu, le touriste ressent de la chaleur. De quelle manière se déroule principalement le processus de transfert de chaleur du feu au touriste ?
1) par conduction thermique
2) par convection
3) par rayonnement
4) par conduction thermique et convection
Solution (merci à Alena) : par rayonnement. Étant donné que l'énergie dans ce cas n'a pas été transférée par conductivité thermique, car il y avait de l'air entre la personne et le feu - un mauvais conducteur de chaleur. Ici aussi, la convection ne peut pas être observée, car le feu était près de la personne et non sous elle. Par conséquent, dans ce cas, le transfert d'énergie se produit par rayonnement.
Réponse: 3
Exercer: Laquelle des substances avec conditions normales a la meilleure conductivité thermique ?
1) eau 2) acier 3) bois 4) air
Solution: L'air a une mauvaise conductivité thermique car la distance entre les molécules est grande. L'acier a la plus petite capacité calorifique.
Réponse: 2.
affectation d'Oge en physique (fipi): 1) L'enseignant a réalisé l'expérience suivante. Deux tiges de même taille (celle en cuivre est située à gauche et celle en acier à droite) avec des clous fixés dessus à l'aide de paraffine ont été chauffées par l'extrémité à l'aide d'une lampe à alcool (voir figure). Lorsqu'elle est chauffée, la paraffine fond et les œillets tombent.


Choisissez dans la liste fournie deux énoncés qui correspondent aux résultats des observations expérimentales. Indiquez leurs numéros.
1) Le chauffage des tiges métalliques se fait principalement par rayonnement.
2) Le chauffage des tiges métalliques se fait principalement par convection.
3) Le chauffage des tiges métalliques se fait principalement par conduction thermique.
4) La densité du cuivre est inférieure à celle de l'acier.
5) La conductivité thermique du cuivre est supérieure à la conductivité thermique de l'acier
Solution: Le chauffage des tiges métalliques se fait principalement par conduction thermique, l'énergie interne est transférée d'une partie de la tige à une autre. La conductivité thermique du cuivre est supérieure à la conductivité thermique de l'acier, car le cuivre chauffe plus rapidement.
Réponse: 35

Mission Oge en physique (fipi) : Deux blocs de glace identiques ont été apportés du givre dans une pièce chaude. Le premier bloc a été enveloppé dans une écharpe de laine, et le second a été laissé ouvert. Quelle barre chauffera plus vite ? Expliquez la réponse.
Solution: La deuxième barre chauffera plus vite, l'écharpe en laine empêchera le transfert d'énergie interne de la pièce à la barre. La laine ne conduit pas bien la chaleur, elle a une mauvaise conductivité thermique, à cause de laquelle le bloc de glace se réchauffera plus lentement.

Mission Oge en physique (fipi) : Quelle couleur de bouilloire chaude - noire ou blanche - refroidira plus rapidement, toutes choses égales par ailleurs, et pourquoi ?
1) blanc, car il absorbe plus intensément le rayonnement thermique
2) blanc, car le rayonnement thermique de celui-ci est plus intense
3) noir, car il absorbe plus intensément le rayonnement thermique
4) noir, car le rayonnement thermique de celui-ci est plus intense
Solution: Les corps noirs absorbent mieux le rayonnement thermique, par exemple, au soleil, l'eau dans un réservoir noir se réchauffera plus rapidement que dans un blanc. Le processus inverse est également vrai, les corps noirs se refroidissent plus rapidement.
Réponse: 4

Mission Oge en physique (fipi) : V solides le transfert de chaleur peut être effectué par
1) conductivité thermique
2) convection
3) convection et conduction thermique
4) rayonnement et convection
Solution: Dans les solides, le transfert de chaleur ne peut s'effectuer que par conduction thermique. Dans un solide, les molécules sont proches de la position d'équilibre et ne peuvent vibrer qu'autour d'elle, la convection est donc impossible.
Réponse: 1

Mission Oge en physique (fipi) : Dans quelle tasse - en métal ou en céramique - est-il plus facile de boire du thé chaud sans se brûler les lèvres ? Expliquer pourquoi.
Solution: La conductivité thermique de la tasse en métal est plus élevée et la chaleur du thé chaud sera transférée plus rapidement aux lèvres et brûlera davantage.

Déterminé par le mouvement chaotique intense des molécules et des atomes qui composent cette substance. La température est une mesure de l'intensité du mouvement des molécules. La quantité de chaleur qu'un corps possède à une température donnée dépend de sa masse ; par exemple, à la même température, une grande tasse d'eau contient plus de chaleur qu'une petite, et un seau avec eau froide il peut y en avoir plus que dans une tasse avec eau chaude(bien que la température de l'eau dans le seau soit plus basse). La chaleur joue un rôle important dans la vie humaine, notamment dans le fonctionnement de son corps. Une partie de l'énergie chimique contenue dans les aliments est convertie en chaleur, maintenant la température corporelle à près de 37 degrés Celsius. Le bilan thermique du corps humain dépend également de la température ambiante, et les gens sont obligés de dépenser beaucoup d'énergie pour chauffer les logements et locaux industriels en hiver et pour les rafraîchir en été. Plus cette énergie est fournie par les moteurs thermiques tels que les chaudières et les turbines à vapeur des centrales à combustibles fossiles (charbon, fioul) qui produisent de l'électricité.

Jusqu'à la fin du XVIIIe siècle. la chaleur était considérée comme une substance matérielle, estimant que la température corporelle est déterminée par la quantité de "liquide calorique" ou "calorique" qu'elle contient. Plus tard, B. Rumford, J. Joule et d'autres physiciens de l'époque, par le biais d'expériences et de raisonnements ingénieux, ont réfuté la théorie "calorique", prouvant que la chaleur est sans poids et qu'elle peut être obtenue en n'importe quelle quantité simplement en raison du mouvement mécanique. La chaleur en soi n'est pas une substance - c'est juste l'énergie de mouvement de ses atomes ou molécules. C'est à cette compréhension de la chaleur que la physique moderne adhère.

Transfert de chaleur- C'est le processus de transfert de chaleur à l'intérieur du corps ou d'un corps à un autre, en raison de la différence de température. L'intensité du transfert de chaleur dépend des propriétés de la substance, de la différence de température et obéit aux lois de la nature expérimentalement établies. Pour créer des systèmes de chauffage ou de refroidissement efficaces, divers moteurs, centrales électriques, systèmes d'isolation thermique, vous devez connaître les principes du transfert de chaleur. Dans certains cas, les échanges thermiques sont indésirables (isolation thermique des fours de fusion, vaisseaux spatiaux etc.), tandis que dans d'autres, il doit être le plus grand possible (chaudières à vapeur, échangeurs de chaleur, ustensiles de cuisine).

Alors que avant, q- flux de chaleur (en joules par seconde, soit en W), UNE est la surface du corps émetteur (en m 2), et T 1 et T 2 - les températures (en Kelvin) du corps rayonnant et de l'environnement qui absorbe ce rayonnement. Coefficient s est appelée constante de Stefan-Boltzmann et est égale à (5,66961 x 0,00096) x10 -8 W / (m 2 DK 4).

La loi présentée du rayonnement thermique n'est valable que pour un radiateur idéal - le soi-disant corps absolument noir. Pas un seul corps réel n'est tel, bien qu'une surface noire plate dans ses propriétés se rapproche d'un corps complètement noir. Les surfaces lumineuses émettent relativement faiblement. Pour tenir compte de l'écart par rapport à l'idéalité de nombreux corps « gris », un coefficient inférieur à un, appelé émissivité, est introduit dans la partie droite de l'expression décrivant la loi de Stefan-Boltzmann. Pour une surface noire plane, ce coefficient peut atteindre 0,98, et pour un miroir en métal poli il ne dépasse pas 0,05. Par conséquent, l'absorbance est élevée pour un corps noir et faible pour un corps spéculaire.

Résidentiel et bureaux souvent chauffé avec de petits radiateurs électriques; la lueur rougeâtre de leurs spirales est un rayonnement thermique visible, proche du bord de la partie infrarouge du spectre. La pièce est chauffée par la chaleur, qui est principalement portée par la partie infrarouge invisible du rayonnement. Les appareils de vision nocturne utilisent une source de rayonnement thermique et un récepteur sensible aux infrarouges qui vous permettent de voir dans l'obscurité.

Le soleil est un puissant radiateur d'énergie thermique ; il chauffe la Terre même à une distance de 150 millions de km. L'intensité du rayonnement solaire, enregistrée année après année par des stations situées dans de nombreuses régions du monde, est d'environ 1,37 W/m2. Énergie solaire- la source de la vie sur Terre. Nous cherchons des moyens de l'utiliser le plus efficacement possible. Établi panneaux solaires, vous permettant de chauffer des maisons et de recevoir de l'électricité pour les besoins du ménage.