ВВЕДЕНИЕ 3
Общие теоретические сведения по теме «Виды теплопередачи»
1. Сведения о строении вещества
1.1 Молекулярное строение вещества 6
1.2 Броуновское движение 8
1.3 Тепловое движение 9
2. Основы термодинамики
2.1 Внутренняя энергия 11
2.2 Работа 12
2.3 Количество тепла 13
2.4 Первое начало термодинамики 14
3. Теплопередача
3.1 Теплопроводность 14
3.2 Конвекция
Отопление дома 16
3.3 Тепловое излучение 18
4. Способы нахождения количества теплоты
4.1 Агрегатные состояния 20
4.2 Фазовые переходы 22
4.3 Два типа процессов 25
5. Энтропия
5.1 Физический смысл энтропии 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28
ЛИТЕРАТУРА 29
Основной проблемой введения понятия количества теплоты в школьном курсе физики является интуитивное желание школьника воспринимать тепло как некую форму материи типа теплорода или как некую форму энергии. К сожалению обычные школьные и вузовские демонстрации не позволяют показать, что это не так.
Поэтому основной целью работы является подбор физических демонстраций по теме теплопередача для более полного раскрытия темы.
Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи:
1. Классификация методов теплопередачи.
2. Подбор демонстрационных опытов по теплопроводности:
a. теплопроводность металлических тел;
b. сравнение теплопроводности металлических и неметаллических тел.
3. Подбор демонстраций по конвекции:
a. конвекционное движение воздуха над пламенем горящей спички;
b. конвекционное движение раствора калия перманганата при нагревании.
4. Подбор демонстраций по излучению
a. демонстрация нагрева тел сфокусированным солнечным излучением;
b. работа на приборе L-micro «Перенос тепла излучением».
Теплотой или количеством тепла называется энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче. Количество теплоты, которое нагретое тело может передать другому, менее нагретому, зависит от его массы; например, при одной и той же температуре в большая чашка с водой может передать окружающей среде больше энергии, чем маленькая.
Теплота играет важную роль в жизни человека, в том числе и в функционировании его организма. Часть химической энергии, содержащейся в пище, идет на поддержание температуры тела, которая поддерживается вблизи 37 градусов Цельсия. Тепловой баланс тела человека зависит также от температуры окружающей среды, и люди вынуждены расходовать много энергии на обогрев жилых и производственных помещений зимой и на охлаждение их летом. Большую часть этой энергии поставляют тепловые машины, например котельные установки и паровые турбины электростанций, работающих на ископаемом топливе (угле, нефти) и вырабатывающих электроэнергию.
Известно, что работа и тепло не являются формами энергии, а представляют собой «счетчики» энергии. Это явным образом проявляется в I начале термодинамики AG'= А£)-АЯ, которое говорит о существовании всего двух способах изменения внутренней энергии - за счет теплопередачи и за счет совершения работы. К сожалению, при изучении данной темы школьники интуитивно пытаются воспринять I начало термодинамики как некий закон сохранения энергии, приписывая теплу и работе атрибуты некоторой формы энергии. Однако восприятие тепла как гипотетической формы энергии - «теплорода» было опровергнуто еще в конце 18 века. До этого теплоту считали материальной субстанцией, полагая, что температура тела определяется количеством содержащейся в нем «калорической жидкости», или «теплорода». Позднее Б. Румфорд, Дж. Джоуль и другие физики того времени путем остроумных опытов и рассуждений опровергли «калорическую» теорию, доказав, что теплота невесома и ее можно получать в любых количествах просто за счет механического движения. Теплота сама по себе не является ни веществом, ни формой энергии. Именно такого понимания теплоты придерживается современная физика.
Поэтому крайне важно правильно познакомить учащихся с понятием теплоты, чтобы у них не возникло ложного «теплородного» восприятия этой физической величины.
Познавательные интересы учащихся к физике складываются из интереса к явлениям, фактам, законам; из стремления познать их сущность на основе теоретического знания, их практическое значение и овладеть методами познания - теоретическими и экспериментальными. Развитие творческих познавательных способностей учащихся - цель деятельности учителя, а применение различных приёмов активизации является средством достижения этой цели.
1. Основной проблемой введения понятия количества теплоты в школьном курсе физики является преодоление интуитивного желания школьника воспринимать тепло как форму энергии, а первое начало термодинамики воспринимать как закон сохранения энергии, что противоречит современным физическим представлениям.
2. Во избежание такого заблуждения, в процессе уроков, посвященных теплопередаче и другим тепловым явлениям, необходимо постоянно подчеркивать, что тепло, как и механическая работа, является «счетчиком» при передаче энергии.
3. Для лучшего усвоения материала полезно вспомнить молекулярное строение вещества и сравнить способы передачи энергии за счет работы (согласованное движение молекул) и за счет тепла (хаотическое движение молекул).
4. При изучении темы теплопередачи обязательными к показу являются традиционные демонстрации:
a. теплового расширения тел;
b. теплопроводность металлических тел;
c. сравнение с теплопроводности металлических и неметаллических тел;
d. конвекционное движение воздуха над пламенем горящей спички;
e. нагрев тел сфокусированным солнечным излучением.
5. В процессе работы была освоена демонстрация нагрева тел с темной и светлой поверхностью за счет излучения. Демонстрация входит в набор L- micro и может быть легко воспроизведена в школьных условиях при наличии данного набора.
6. Демонстрация нагрева тел с темной и светлой поверхностью за счет излучения наглядно показывает, что за счет излучения тело с темной поверхностью поглощает больше энергии и поэтому нагревается сильнее.
7. Данная демонстрация может оказаться полезной при изучении темы «Отражение света», поскольку нагрев светлой поверхности оказывается ниже за счет большей отражающей способности.
8. При численном нахождении количества тепла акцентировать внимание учащихся на двух типах процессов: изотермических и неизотермических, но протекающих с постоянной теплоемкостью. Процессы первого типа часто соответствует фазовым переходам и в формулах для нахождения количества тепла в таких процессах всегда присутствует в виде константы такая физическая величина, как удельное количество теплоты. Процессы второго типа соответствуют обычному нагреву вещества в определенной фазе, а при нахождения количества тепла фигурирует в качестве константы физическая величина - теплоемкость.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
