Eksperimenti i eksperimenti iz fizike (8. razred) na temu: Metodička izrada demonstracionog eksperimenta „Količina toplote i toplotni kapacitet.

U ovoj lekciji razmatra se koncept toplotne provodljivosti.

Toplotna provodljivost je jedna od vrsta prijenosa topline i povezana je s prijenosom unutrašnje energije sa više zagrijanih dijelova tijela (tijela) na manje zagrijane, koji se obavlja nasumično pokretnim česticama tijela.

Svako od nas se susreće sa toplotnom provodljivošću kada se nehotice uhvati gvozdena olovka tiganj na šporetu. Slaba toplotna provodljivost zraka omogućava izolaciju stana za zimu uz pomoć dvostrukih okvira. A takvih je primjera mnogo. Stoga je toplinska provodljivost jedan od najvažnijih fizičkih toplinskih fenomena koji ćemo proučavati.

U prošloj lekciji smo saznali da prenos toplote (slika 1) može biti tri vrste: provodljivosti, konvekcije i zračenja(Sl. 2). U ovoj lekciji pobliže ćemo pogledati prvu vrstu prijenosa topline, naime toplotna provodljivost.

Rice. 1. Prijenos topline

Rice. 2 Vrste prijenosa topline

Toplotna provodljivost je karakteristična za supstance u sva tri agregatna stanja: čvrsto, tečno i gasovito (slika 3).

Rice. 3. Toplotna provodljivost je karakteristična za sva agregatna stanja

Istovremeno, imaju najveću toplotnu provodljivost čvrsta tela(metali) (sl. 4a), a najniži - gasovi (sl. 4b).

Rice. 4 Koeficijenti toplotne provodljivosti različitih supstanci

Toplotna provodljivost povezana je sa unutrašnjom strukturom tijela i ovisi o rasporedu molekula, njihovom kretanju i međusobnoj interakciji (slika 5).

Rice. 5. Veza toplotne provodljivosti sa unutrašnjom strukturom tela

Važno je napomenuti da prilikom provođenja toplote ne dolazi do prijenosa materije, ali dolazi do prijenosa energije od čestice do čestice ili s jednog tijela na drugo prilikom njihovog direktnog kontakta. Hajde da formulišemo, zapravo, definiciju toplotne provodljivosti.

Definicija.Toplotna provodljivost- Ovo je pojava u kojoj se energija prenosi s jednog dijela tijela na drugi sudarom čestica ili direktnim kontaktom dva tijela.

Rice. 6. Ilustracija definicije toplotne provodljivosti

Istraživanja ovog fenomena vršena su uglavnom empirijski. Prve eksperimente na proučavanju ovog fenomena izveo je, očigledno, Galileo Galilei (slika 7).

Rice. 7. Galileo Galilei (1564-1642)

Suština njegovih eksperimenata bila je jednostavna: Galileo je stavio blizu svog termoskopa (slika 8) razna tijela i posmatrao promjenu temperature. Nakon toga je izveo zaključke: da li tijela dobro provode toplinu ili ne.

Slika 8. Galileov termoskop

Definicija.Proces toplotne provodljivosti- je proces prijenosa energije od jedne čestice do druge, smještene u neposrednoj blizini jedna drugoj (slika 9).

Rice. 9. Proces provođenja toplote

Metali imaju veću toplotnu provodljivost, jer su čestice smeštene blizu jedna drugoj (slika 10).

Rice. 10. Toplotna provodljivost u metalima

U tečnostima, iako su molekuli blisko raspoređeni, prilično su dobro izolovani (slika 11).

Rice. 11. Toplotna provodljivost u tečnostima

Gasovi imaju najnižu toplotnu provodljivost: molekuli su udaljeni jedan od drugog, a da bi prenijeli energiju moraju se sudarati, pa je proces prijenosa energije prilično spor (slika 12).

Rice. 12. Toplotna provodljivost u gasovima

Razmotrite eksperiment koji jasno pokazuje toplinsku provodljivost metala.

Aluminijska šipka je pričvršćena vodoravno na tronožac. Drvene čačkalice su vertikalno pričvršćene voskom na šipku u pravilnim intervalima. Svijeća se dovodi do ruba štapa (slika 13).

Budući da se rub šipke zagrijava, a aluminij, kao i svaki drugi metal, ima prilično dobru toplinsku provodljivost, šipka se postepeno zagrijava. Kada toplota dođe do mjesta gdje je čačkalica pričvršćena za jezgro, stearin se topi i čačkalica otpada.

Rice. 13. Demonstracija iskustva

Vidimo da u ovom eksperimentu nema prijenosa materije, odnosno uočena je toplinska provodljivost.

Razmatrali smo fenomen toplotne provodljivosti i u zaključku želimo da se podsetimo jedne važne činjenice: nema čestica - nema toplotne provodljivosti.

U sljedećoj lekciji pobliže ćemo pogledati drugu vrstu prijenosa topline - konvekciju.

Bibliografija

1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizika 8. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Drfa, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizika 8. - M.: Prosvjeta.

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

Zadaća

1. Stranica 13, stav 4, pitanja 1-6, vježba 1 (1-3). Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Drfa, 2010.
2. Zašto gasovi imaju nisku toplotnu provodljivost?
3. Zašto se voda sporije hladi u starom kotliću, nakon što se skine sa vatre, nego u istom novom?
4. Čemu služe dvojnici? prozorski okviri?
5. Zašto stanovnici Centralna Azija za vrijeme vrućina nosite vatirane ogrtače i šešire?

Prilikom studiranja prirodne nauke U savremenoj školi vidljivost nastavnog materijala je od velikog značaja. Vizualizacija omogućava brzo i duboko učenje teme koja se proučava, pomaže u razumijevanju problema koje je teško uočiti i povećava interes za predmet. Digitalne laboratorije su nove, savremena oprema sprovesti razna školska istraživanja u prirodnim naukama. Uz njihovu pomoć možete izvoditi radove, kao što je uključeno u školski program i potpuno nova istraživanja. Upotreba laboratorija značajno povećava vidljivost, kako u toku samog rada, tako iu obradi rezultata zahvaljujući novim merni instrumenti uključeni u laboratorijski komplet za fiziku (senzori sile, udaljenosti, pritiska, temperature, struje, napona, osvjetljenja, zvuka, magnetsko polje itd.). Digitalna laboratorijska oprema je univerzalna, može se uključiti u razne eksperimentalne postavke, štedi vrijeme učenicima i nastavnicima, podstiče učenike na kreativnost, olakšavajući promjenu mjernih parametara. Osim toga, program za video analizu vam omogućava da dobijete podatke iz video zapisa, što vam omogućava da koristite kao primjere i kvantitativno istražite stvarne životne situacije, koje su sami učenici snimili na video i fragmente edukativnih i popularnih videa.

Skinuti:

Pregled:

Da biste koristili pregled prezentacija, kreirajte račun za sebe ( račun) Guglajte i prijavite se: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Jedini način koji vodi do znanja je aktivnost. Bernard Show.

Metodički razvoj demonstracioni eksperiment iz predmeta fizika "Količina toplote i toplotni kapacitet"

Svrha ovog razvoja: pokazati mogućnosti korištenja "Digitalne laboratorije" u obrazovnom procesu. Pokažite mogućnost mjerenja specifičnog toplotnog kapaciteta neke supstance

Ovaj razvoj se može koristiti prilikom objašnjavanja novog materijala, tokom laboratorijski rad za nastavu van nastave.

Digitalna laboratorijska kompozicija TriLink mjerni interfejs Digitalne fizičke sonde

Hardversko platno i stativi za multimedijalni projektor (2 kom.) epruvete (2 kom.) voda, senzor temperature alkohola 0-100°C (2 kom.) metalni cilindri (2 kom.) alkoholne lampe (2 kom.) čaša kalorimetar vruće vode

Eksperiment: Razlika u toplotnom kapacitetu vode i alkohola Zagrevanjem dva cilindra u kipućoj vodi, jedan cilindar se kašikom za topljenje spusti u epruvetu sa vodom, a drugi u epruvetu sa alkoholom na sobnoj temperaturi. Nakon spuštanja cilindara u epruvete, držeći epruvetu gornji dio, brzo umetnite senzor, pričvrstite kućište senzora čelični lim i počnite miješati tekućinu u cijevi rotirajući cijev oko senzora.

Mi smo na poslu

Korištenje digitalne laboratorije na nastavi fizike

Hvala vam na pažnji!!!

Pregled:

OPŠTINSKI BUDŽET OPŠTA OBRAZOVNA USTANOVA

SREDNJA OBRAZOVNA ŠKOLA №7, PORONAJSK

Metodički razvoj demonstracionog eksperimenta

u fizici

"Količina toplote i toplotni kapacitet"

Za učenike 8. razreda

MBOU srednja škola br. 7, Poronajsk

Poronajsk

2014

1. Uvod

2.Glavni dio

3. Zaključak

4.Tehnička podrška

1. Uvod

Predajem fiziku u 7-11 razredima srednje škole Poronai od 1994. godine. Da bih potaknuo interes za svoj predmet, smatram da je neophodan demonstracijski eksperiment, koji je sastavni dio srednjoškolske fizike.

Demonstracioni eksperimenti formiraju prethodno akumulirane preliminarne ideje, koje do početka studija fizike nisu ispravne za sve. Kroz čitav kurs fizike ovi eksperimenti popunjavaju i proširuju vidike učenika. Oni stvaraju ispravne početne ideje o novim fizičkim pojavama i procesima, otkrivaju obrasce, uvode istraživačke metode, pokazuju strukturu i rad novih instrumenata i instalacija. Demonstracijski eksperiment služi kao izvor znanja, razvija vještine učenika.

Od posebnog značaja je eksperiment na početku obrazovanja, odnosno u 7-8 razredu, kada učenici tek počinju da uče fiziku. Mislim da je bolje vidjeti jednom nego sto puta čuti.

2.Glavni dio

Svrha ovog razvoja: pokazati mogućnosti korištenja "Digitalne laboratorije" u obrazovnom procesu. Razmotrite korištenje laboratorije "Arhimedes" u proučavanju teme " termičke pojave» u 8. razredu:

Demonstracija. Količina topline i toplinski kapacitet

Svrha demopokazuju mogućnost mjerenja specifičnog toplotnog kapaciteta neke supstance

Tokom demonstracije uvode se elementi znanja "količina toplote", "specifični toplotni kapacitet supstance". Da se formiraju ideje o specifičnom toplotnom kapacitetu kao a fizička količina, koji se može izmjeriti, trebalo bi provesti niz jednostavnih eksperimenata.

Prije izvođenja serije eksperimenata o konceptu toplotnog kapaciteta, studenti se podstiču da govore o povijesti uvođenja pojma "toplotni kapacitet tijela" u vrijeme kada se "količina toplote" doživljavala kao količina nevidljiva i bestežinska tečnost "kalorična", a temperatura - kao mera nivoa tečnosti u telu. "Toplotni kapacitet tijela" smatran je faktorom proporcionalnosti između temperature i količine "kalorične" količine koja teče u tijelu. Veći kapacitet plovila, manje promjena ako se u njega sipa tečnost, veći je toplotni kapacitet tela - manja je promena nivoa temperature u njemu.

Međutim, pokazalo se da se kod iste mase tijela iz različitih tvari, s istom količinom topline primljene od drugog tijela, njihova temperatura mijenja na različite načine. Stoga je uveden koncept specifičnog toplotnog kapaciteta neke supstance, a „toplotni kapacitet tela“ je izračunat kao proizvod telesne mase po specifična toplota tvari od koje je napravljen.

Prema moderne ideje količina toplote Q je promena unutrašnje energije tela u uslovima kada telo ne radi. Toplotni kapacitet C je koeficijent proporcionalnosti između količine toplote koju tijelo primi ili odaje i promjene njegove temperature.

Za procjenu toplotnog kapaciteta neke tvari u odnosu na drugu (vodu), istoj masi tvari (voda i alkohol) daje se ista količina energije i bilježi se promjena temperature koja je nastala dodatkom ove energije.

Eksperiment: Razlika između toplotnog kapaciteta vode i alkohola

Zaključak da je toplotni kapacitet vode veći od toplotnog kapaciteta alkohola može se izvesti tako što ćemo pokazati da se dobijanjem iste količine toplote alkohol zagreva više stepeni.

Zagrijavanjem dva cilindra u kipućoj vodi, jedna šipka se spušta kašikom za topljenje u epruvetu sa vodom, a druga u epruvetu sa alkoholom na sobnoj temperaturi.

Nakon stavljanja cilindara u epruvete, potrebno je, držeći epruvetu za gornji dio, brzo umetnuti senzor, pričvrstiti kućište senzora na čelični lim i početi miješati tekućinu u epruveti okretanjem testa. cijev oko senzora. Grafikon prikazuje pad temperature senzora ispod sobne temperature zbog isparavanja tekućine na vrhu senzora, zatim skok do maksimalne vrijednosti zbog zagrijavanja vode i osjetljivog elementa senzora u blizini vrućeg cilindar, a zatim dostizanje stacionarne vrijednosti zbog miješanja tečnosti u epruveti. Kao što se može vidjeti, uočena promjena temperature ne dostiže potrebnu razliku koja odgovara razlici toplinskih kapaciteta (oko 2 puta).

Da bi se približile traženim vrijednostima, preporučuje se provesti eksperiment s cilindrima zagrijanim na temperaturu koja ne prelazi 80 0 C, pošto alkohol ključa na 87 0 C. Tačno numerička vrijednost početna temperatura cilindara nije značajna, sve dok je približno ista.

3. Zaključak

• Povećanje nivoa znanja kroz energična aktivnost studenti u toku eksperimentalnog istraživačkog rada

• Automatsko prikupljanje podataka tokom eksperimenta štedi vrijeme snimanja

• Rezultati eksperimenta su vizuelni: podaci se prikazuju u obliku grafikona, tabele, analogne ploče i u digitalnom obliku
• Imaju prenosivost

• Pogodna obrada rezultata omogućava vam da dobijete podatke koji nisu dostupni u tradicionalnim obrazovnim eksperimentima

4.Tehnička podrška

platno i multimedijalni projektor

• stativi (2 kom.)
• Spirit lampe (2 kom.)
• epruvete (2 kom.)
• voda, alkohol
• temperaturni senzor 0-100°C (2 kom.)

5. Spisak korištene literature

• Peryshkin A. V. "Fizika - 8"
• Volkov V. A. "Pourochnye razvoj u fizici 8 ćelija"
• „Korišćenje časova fizike informacione tehnologije» Moskva, Globus, 2009
• Razumovsky V. G. "Časovi fizike u modernoj školi"
• A.N. Bolgar i dr. "Digitalna laboratorija" Metodološko uputstvo za rad sa kompletom opreme i softvera firme 2NAUČNA ZABAVA „M., 2011, 89s.
• URL: http://www.int-edu.ru
• URL: http://mytest.klyaksa.net

slajd 2

Koncept prijenosa topline u praksi