в летние дни на побережье моря можно наблюдать дневные и ночные бризы какой способ теплопередачи
Физика 8 класс. Урок№5. Способы теплопередачи: конвекция, излучение.
На прошлом уроке мы с вами подробно рассмотрели один из видов теплопередачи — теплопроводность. Давайте вспомним, что теплопроводность — это явление передачи внутренней энергии от одного тела к другому или от одной части тела к другой при их непосредственном контакте.
Ещё раз обратим внимание на то, что при теплопроводности не происходит переноса вещества.
Однако существуют и другие виды теплопередачи — это конвекция и излучение. Именно этим явлениям и будет посвящён наш с вами сегодняшний урок.
Мы уже знаем, что газы и жидкости обладают плохой теплопроводностью. Однако возникают закономерные вопросы: почему же нагревается вода в кастрюле, поставленной на включённую плиту? И почему же прогревается воздух в комнате от батарей водяного отопления?
Ответим на первый вопрос, проделав следующий опыт. Нальём в колбу воду и аккуратно опустим на дно несколько кристалликов марганцовки. Затем поставим колбу на спиртовку так, чтобы её пламя касалось колбы в том месте, где лежат кристаллики.
Через некоторое время мы с вами увидим, как со дна колбы начнут подниматься окрашенные струйки воды. А достигнув верхних слоёв воды, эти струйки начнут опускаться.
Наблюдаемое нами явление можно объяснить следующим образом. Нижний слой воды нагревается от стенки колбы. Вы знаете, что при увеличении температуры тело начинает расширяться. Вследствие чего уменьшается плотность тела. На этот тёплый слой воды действует архимедова сила, которая выталкивает его вверх. На место тёплого слоя опускается холодный слой воды. После нагревания, этот слой воды также начнёт двигаться вверх, а его места займёт новый слой. И так будет происходить до тех пор, пока температура воды не выровняется по всему своему объёму. Таким образом, энергия переносится посредством поднимающихся потоков жидкости.
А кто из вас не замечал такую картину: в морозное утро дым из печной трубы серебристым столбом поднимается вверх?
Найдём объяснение и этому факту. Нагретый в печной трубе воздух становится легче холодного, и по закону Архимеда холодный воздух, подтекая под нагретую часть, заставляет его подниматься вверх. При таком перемещении нагретого объёма вещества и переносится теплота.
В рассмотренных нами примерах мы наблюдали ещё один вид теплопередачи — конвекцию.
Конвекция — это вид теплопередачи, при котором энергия передаётся потоками жидкости или газа, то есть сопровождается переносом вещества.
Конечно же у вас может возникнуть закономерный вопрос: а возможна ли конвекция в твёрдых телах? Очевидно, что нет, так как конвекция связана с переносом вещества. А в твёрдом теле вещество не может перемещаться по объёму.
Конвекция обуславливает множество явлений природы и процессов, происходящих в повседневной жизни. Так, например, благодаря конвекции создаётся нужная тяга в печах и каминах, чтобы полностью сжечь в них топливо. Для создания нужной тяги даже в очень небольших котельных трубы делают высотой в несколько десятков метров.
А, самой высокой дымовой трубой в мире является труба Экибастузской ГРЭС-2 в Казахстане. Её высота равна 420 м.
Примером использования конвекции является система водяного отопления домов. Вы наверняка замечали, что отопительные батареи в основном размещаются внизу (под окнами).
Это сделано для того, чтобы ускорить конвекцию воздуха в помещении. Холодный воздух от окна спускается вниз, где он соприкасается с батареями. Получив от них теплоту, он поднимается вверх, уступая место холодному воздуху. В результате такой конвекции и происходит прогревание воздуха по всему объёму комнаты.
Конвекцией объясняются ночные и дневные ветры — бризы, возникающие на берегах морей и океанов.
На берегу водоёмов в жаркий летний день вода нагревается Солнцем медленнее, чем суша, так как вода обладает малой теплопроводностью. Это вызывает понижение давления воздуха над сушей. Поэтому холодный воздух перемещается с водоёма на сушу. Это — дневной бриз.
Ночью же наоборот, суша охлаждается быстрее, чем вода. Поэтому ночной бриз дует от суши к водоёму.
Рассмотренные примеры — это примеры естественной конвекции. Когда же естественной конвекции недостаточно, то используют вынужденную конвекцию. При вынужденной конвекции перемещение вещества обусловлено действием внешних сил. Примерами такой конвекции могут служить движение воздуха в помещении под действием вентилятора. Или добыча нефти из глубинных слоёв Земли при помощи мощных насосов.
Проведём такой опыт. Возьмём теплоприёмник — это металлическая коробочка, одна сторона которой блестящая, а другая покрыта матовой чёрной краской. Внутри коробочки находится воздух.
Установим вертикально электрическую плитку, а возле неё укрепим теплоприёмник, соединённый с манометром. И начнём нагревать плитку.
Через некоторое время мы заметим, что уровень жидкости в колене манометра, соединённом с теплоприёмником, начнёт понижаться, что говорит о нагревании воздуха внутри теплоприёмника и повышении вследствие этого его давления.
Могло ли это произойти за счёт теплопроводности воздуха? Очевидно, нет, так как теплопроводность воздуха мала, а теплота к приёмнику была перенесена достаточно быстро.
Тогда может быть это произошло за счёт конвекции? Опять нет, так как конвекционные потоки идут вверх.
Оказывается, существует ещё один способ передачи теплоты — излучение. Его главной особенностью является то, что оно возможно не только в среде, но и в вакууме. Значит, основным способом переноса теплоты от электрической плитки к теплоприёмнику было излучение. Нагревание воздуха в теплоприёмнике произошло потому, что он поглотил энергию, переданную излучением. Любое тело излучает энергию. Но эта энергия зависит от многих факторов, в частности от температуры тела. Чем она выше, тем больше энергии излучает тело, и наоборот.
А теперь зададимся вопросом, одинаково ли излучают и поглощают тела? Чтобы на него ответить, проведём такой опыт. Возьмём два теплоприёмника и укрепим их на одинаковом расстоянии от сосуда, в котором находится вода, так, чтобы черные поверхности теплоприёмников были обращены к сосуду.
Присоединим к теплоприёмникам манометры. Обратите внимание, что одна из стенок сосуда покрашена чёрной, а другая белой краской. Будем нагревать сосуд с водой на плитке и проследим за изменением уровней жидкостей в коленах манометра, присоединённого к теплоприёмникам. Через некоторое время уровень жидкости в колене манометра, соединённом с левым теплоприёмником, понизится, что говорит о большем нагревании в нём воздуха, чем в правом приёмнике.
Так как левый теплоприёмник получил теплоту, излучаемую чёрной поверхностью сосуда, то можно сделать важный вывод о том, что чёрные поверхности излучают больше энергии, чем белые.
Тогда возникает закономерный вопрос: а одинаково ли поглощают энергию черные и белые поверхности? Опять ответим на вопрос с помощью опыта. В схему предыдущего опыта внесём небольшие изменения. Заменим сосуд на другой, полностью окрашенный в чёрный цвет, а правый теплоприёмник повернём к сосуду белой стороной. Опять нагреем сосуд с водой и будем следить за уровнями жидкостей в коленах манометра.
Можно заметить, что уровень жидкости в колене манометра, соединённого с левым теплоприёмником, ниже, чем в другом колене. Значит, температура воздуха в этом теплоприёмнике выше, чем во втором. Но оба теплоприёмника поглощали энергию от одного сосуда, только один теплоприёмник был повернут к нему чёрной поверхностью, а другой — белой. Значит, чёрная поверхность поглощает энергии больше, чем белая.
Именно поэтому, в летний солнечный день в чёрной одежде значительно жарче, чем в белой.
На основании проделанных опытов и наблюдений можно утверждать, что черные поверхности при равной температуре и поглощают, и излучают энергии больше, чем белые.
Физика. 8 класс
Конспект объясняющего модуля
– познакомить с тремя способами теплопередачи, сформировать представление о механизмах и особенностях передачи энергии путём теплопроводности, конвекции и излучения;
– научить наблюдать, описывать и объяснять физические явления на основе представлений об изменении внутренней энергии при теплопередаче.
Планируемые результаты обучения учащегося:
– даёт определения теплопроводности, конвекции и излучения, приводит примеры передачи энергии перечисленными способами;
– демонстрирует знание механизмов и особенностей передачи энергии путём теплопроводности, конвекции и излучения;
– сравнивает значения теплопроводности различных веществ;
– приводит примеры и объясняет физические явления на основе полученных знаний о различных способах теплопередачи.
В окружающем нас мире происходят различные физические явления, некоторые из них связаны с изменением внутренней энергии тел.
Внутреннюю энергию можно изменить за счет совершения механической работы и теплопередачи.
Рассмотрим способ изменения внутренней энергии тела путем теплопередачи. Введем определение. Теплопередача – это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.
У теплопередачи есть три разновидности: теплопроводность, конвекция, излучение. Каждый вид теплопередачи имеет свои особенности, присущие только ему. Рассмотрим первый вид- теплопроводность.
Теплопроводность – это явление, при котором энергия передаётся от одной части тела к другой посредством движения частиц или при непосредственном контакте двух тел.
Разные тела обладают разной теплопроводностью, так как молекулярное строение и скорость движения молекул в разных веществах разная.
У металлов самая высокая (хорошая) теплопроводность, у жидкостей меньше, а у газов самая маленькая ( плохая) теплопроводность.
Важно отметить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества и если нет частиц, то нет теплопроводности. Следующий вид теплопередачи- конвекция.
Конвекция – это явление переноса энергии слоями жидкостей или газов.
Ночью вода охлаждается медленнее, чем суша, и над сушей воздух становится более холодным, чем над водой. Теперь более высокое давление оказывается над сушей, и потому воздух начинает перемещаться от берега к морю. Это ночной (или береговой) бриз.
Различают два вида конвекции: естественная и вынужденная.
Естественная конвекция происходит сама по себе без внешнего воздействия.
В вынужденной перемещение вещества обусловлено действием внешних сил (насос, лопасти вентилятора и т. п.). Рассмотрим еще один вид теплопередачи- излучение, который может осуществляться в вакууме.
Под излучением, понимают перенос энергии в виде электромагнитных волн.
У излучения есть свои особенности- темные тела быстрее поглощают и излучают энергию, у светлых поглощение и испускание энергии происходит гораздо медленнее.
Кроме того, все нагретые тела, по сравнению с температурой окружающего пространства, испускают энергию. Чем сильнее нагрето тело, тем больше энергии оно испускает.
В летние дни на побережье моря можно наблюдать дневные и ночные бризы какой способ теплопередачи
В летние дни на побережье моря можно наблюдать дневные и ночные бризы какой способ теплопередачи
Задание 3. В летние дни на побережье моря можно наблюдать дневные и ночные бризы: днём ветер дует с моря к берегу, а ночью — от суши к морю. Какой способ теплопередачи объясняет движение воздушных масс во время бриза?
2) тепловое излучение
4) излучение и теплопроводность
Днем ветер дует с моря к берегу, а ночью — от суши к морю благодаря эффекту конвекции воздушных масс. Он заключается в нагревании воздушных масс, которые поднимаются высоко в атмосферу, затем, остывают и опускаются вниз.
Искусственный спутник, масса которого — 55 кг, находится на орбите на расстоянии 117 км над поверхностью Земли. Масса Земли составляет 5,9⋅10²⁴ кг, а … её радиус равен 6399 км. Каково расстояние между искусственным спутником и центром Земли? R = км. Какова сила притяжения между Землёй и искусственным спутником? F = Н. (Ответ округли до целого числа.)
СРОЧНО. 2 лабораторная работа физика 8 класс металлический цилиндр найти его Q
Чему равна масса Юпитера, если радиус Юпитера равен 71400 км, а ускорение свободного падения в условиях Юпитера — 25,8 м/с²? Ответ: ⋅10²⁰ т.
Тіло, період обертання якого дорівнює 2 с, здійснило 10 обертів. Який шлях за цей час проїхав автомобіль, якщо його швидкість 90 км/год?
срочно!! Присвой данным веществам порядковый номер 1, 2 или 3 в зависимости от их свойств теплопроводности, где 1 — очень плохая теплопроводность, 2 — … плохая теплопроводность и 3 — хорошая теплопроводность. поролон лёд сталь
Относительная влажность воздуха при температуре 19 ºC составляет 65 %. Какое количество пара сконденсируется из одного кубометра воздуха при понижении … температуры до 7 ºC? Ответ укажите в миллиграммах. Плотность насыщенного пара при 19 ºC составляет 16,3 г/м3, при 7 ºC – 7,8 г/м3.
тело вращается с угловой скоростью 0,5 рад/с по окружности радиусом 4 м. Определите центростремительное ускорение тела
Задача за 7 клас Маса Левенятка 20кг. Яка маса тати Левенятка, якщо всі його розміри у 2 рази більші за розміри Левенятка?
На рисунке 1.69 изображены графики I, II и III проекций скорости трех тел, движущихся прямолинейно. Охарактеризуйте особенности движения тел. Чему соо … тветствует точка А пересечения графиков? Найдите модули ускорений тел. Запишите формулы для вычисления проекций скорости каждого тела.
9. В алюминиевом калориметре массой т = 100 г находится сви- нец массой т, = 0,50 кг при температуре t = 77 °С. Определите мас- су мазута, который над … о сжечь, чтобы расплавить свинец. Потерями энергии пренебречь.
тело переместилось из точки А с координатами х1=-2 м, у1=3 м в точку с координатами х2=2м, у2=6м. Определите модуль перемещения тела
Разработка заданий по естественнонаучной грамотности на тему «Виды теплопередачи»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Разработка заданий к уроку физики по теме
учитель физики МБОУ
с. Саввинская слобода
Ночные и дневные бризы
1. Днем суша нагревается Солнцем до более высокой температуры, чем вода. От Земли нагревается воздух, который при этом расширяется. Он становится менее плотным и поднимается. Образуется разрежение воздуха и, соответственно, над сушей создается область пониженного давления. Над морем воздух холоднее и потому плотнее. Там образуется область повышенного давления. Из-за разности давлений воздух, находящийся над морем, начинает перемещаться в сторону суши.
2. А теперь наступила ночь. Вода в отличие от суши, медленно нагревается и медленно остывает. В ночное время воздух, соприкасающийся с поверхностью моря, имеет более высокую температуру, чем воздух, находящийся над сушей.
Научное объяснение явлений
Распознавать, использовать и создавать объяснительные модели и представления
Тип научного знания
Содержательное/ физические системы
Окружающая среда/ местный
Правильный ответ и критерии оценивания
Ответ принимается полностью
Код 1: Неравномерное нагревание различных участков земной поверхности, приводящее к возникновению разности давлений атмосферного воздуха на этих участках.
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы
Код 2. Ответ отсутствует.
Научное объяснение явлений
Распознавать, использовать и создавать объяснительные модели и представления
Тип научного знания
Содержательное/ физические системы
Окружающая среда/ местный
Правильный ответ и критерии оценивания
Ответ принимается полностью
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы
Код 9. Ответ отсутствует.
Вопрос 3. Каким видом теплопередачи объясняются ночные и дневные бризы?
Научное объяснение явлений
Вспомнить и применить соответствующие естественнонаучные знания
Тип научного знания
Содержательное/ физические системы
Окружающая среда/ местный
Правильный ответ и критерии оценивания
Ответ принимается полностью
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы
Код 9. Ответ отсутствует.
ЗАДАНИЕ 2.Таяние льда
Вопрос : Саша достал из морозилки три одинаковых кусочка льда и положил их на три разные подставки, каждая из которых изготовлена из разных материалов:
Подставка 1 – из дерева
Подставка 2 – из меди
Подставка 3- из железа.
За одинаковое ли время растает кусочек льда на каждой из подставок? Выберите правильный ответ:
1. Таяние льда быстрее всего произойдет на подставке 1, а медленнее всего будет происходить на подставке 2
2. Таяние льда быстрее всего произойдет на подставке 2, а медленнее всего будет происходить на подставке 1
3. Таяние льда быстрее всего произойдет на подставке 3, а медленнее всего будет происходить на подставке 1
4. Таяние льда будет происходить одинаково на трех подставках
Научное объяснение явлений
Вспомнить и применить соответствующие естественнонаучные знания
Тип научного знания
Содержательное/ физические системы
Окружающая среда/ Личностный
Правильный ответ и критерии оценивания
Ответ принимается полностью
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы
Код 2: Ответ отсутствует.
ЗАДАНИЕ 3. Обугливание бумаги.
Если деревянный цилиндр, инкрустированный металлом, обернуть листом бумаги и подержать над пламенем спиртовки, то бумага обугливается сначала в местах, не соприкасающихся с металлом. Почему?
Научное объяснение явлений
Вспомнить и применить соответствующие естественнонаучные знания
Тип научного знания
Содержательное/ физические системы
Окружающая среда/ Личностный
Правильный ответ и критерии оценивания
Ответ принимается полностью
Код 1: Так как дерево имеет плохую теплопроводность по сравнению с металлами, то в местах соприкосновения с деревом бумага нагревается и обугливается быстрее.
Ответ не принимается
Код 0: Другие ответы
Код 2: Ответ отсутствует.
Из-за сурового климата Якутск называют одним из самых «холодных» и снежных городов Земли. Вместе с тем это и самый крупный город мира, расположенный в зоне вечной мерзлоты – верхняя часть земной коры постоянно находится в замерзшем состоянии. Толщина мерзлоты – 200-250 метров. Разница температур между самым холодным и самым тёплым месяцами здесь достигает 70 – 75 градусов. Летом слой почвы (это в основном песчаники, галечники и глины) оттаивает глубиной до 5 метров. В Якутске с 1935 года строят дома на сваях глубиной от 6 до 12 метров и больше.
Вопрос 1: Почему в зоне вечной мерзлоты дома ставят на свайный фундамент?
1. Дома ставят на свайный фундамент ради спасения от снежных заносов, которые могут достигать в высоту несколько метров.
2. Вечная мерзлота на самом деле вечная и как раз идеальный фундамент для строительства.
Научное объяснение явлений
Распознавать, использовать и создавать объяснительные модели и представления
Жаркое лето для многих людей является любимым временем года, так как оно сопровождается беззаботным отдыхом, веселыми солнечными днями, а также буйной зеленью вокруг. На морском побережье и в городе жара летом переносится по-разному. Например, если в городе от пекущего солнца хочется нырнуть в тень, то на пляже жаркая погода практически не ощущается. Огромное влияние на это оказывает морской бриз.
Что собой представляет бриз
Сам по себе ветер является вольной стихией и постоянно меняет свое направление. Но стоит отметить, что есть некоторые ветра, которые могут отличаться своим завидным постоянством, и благодаря этому свойству люди придумали им свои собственные имена. К таким именным ветрам относится и морской бриз. Это явление очень характерно для побережий большинства теплых морей.
Когда-то в далекие времена бриз для парусных судов был лучшим помощником, он помогал усталым людям попасть в родную гавань. Благодаря бризу удавалось подгонять корабли к суше. Поэтому единственной задачей матросов являлось вовремя опустить паруса, для того чтобы вовремя остановить свой корабль у причала.
Морской бриз никогда не был сильным. Его можно было ощутить на расстоянии 300 м.
Каким образом появляется бриз
Причиной появления этого ветра является разница температур, которая возникает между морем и сушей. Если она превышает 3 градуса, то появляется воздушный поток, который и называется бризом.
Воздух сильнее будет нагрет в том случае, если он будет ближе к поверхности. Например, в жаркие дни морское побережье очень сильно нагревается, в связи с этим ни в коем случае нельзя ходить босиком на галечном пляже, так как раскаленные камни могут обжечь ноги.
Воздух, который нагревается над сушей, постепенно становится легким и очень быстро устремляется вверх. А в это время на его место приходит прохладный воздух с моря. Такой процесс может длиться в течение всего дня.
Морской бриз слишком сильным не бывает, и его дуновение в летние дни на морском побережье существенно облегчает жизнь.
Теплый воздух, который поднялся вверх на некоторую высоту, начинает постепенно охлаждаться и опускается вниз.
Как правило, верхний воздушный поток устремляется в сторону моря.
Ночью суша лишена солнца, поэтому воздух начинает постепенно остывать, становится холодным. А вот морской воде удается сохранить и аккумулировать тепло, благодаря этому поверхность моря становится небольшим источником нагрева для холодного воздуха.
Ночной бриз образуется благодаря тому, что воздушные потоки меняют свое направление на противоположное, то есть они дуют не с моря на сушу, а с суши в сторону моря.
В те времена, когда существовал и функционировал парусный флот, это явление очень сильно препятствовало судам попасть на берег. Единственным выходом преодоления этой преграды была искусность самих моряков.
Особенности морского бриза
Что это такое? Многие люди по-прежнему задаются этим вопросом. Средняя скорость этого явления составляет порядка 18-36 км/ч. Во многом она зависит от разницы между температурой суши и воды. То есть получается, чем больше эта разница, тем сильнее морской бриз. Дневной бриз особенно заметен в начале лета. Это связано с тем, что в это время года воздух нагревается под солнцем достаточно быстро, а что касается воды, то она довольно длительное время еще остается холодной.
Особенности городского бриза
Разница может достигать порядка 8 градусов. Этой температуры вполне достаточно для того, чтобы прохладный воздух начал движение с пригородных районов в сторону города. Усиление ветра во многом зависит от планировки улиц.
Особенности лесного бриза
Стоит отметить, что в течение дня температура крупных лесных массивов гораздо ниже, по сравнению с полями, с которыми леса находятся рядом. Также это явление можно объяснить тем, что очень большая часть солнечной энергии в лесах расходуется на испарение с листьев влаги. Вот и получается, что в течение дня сильный ветер начинает двигаться из леса в сторону поля.