Дидактический материал педагогу "Тепловые явления. Физический словарь" ДОП "Занимательная физика"

ФИЗИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

8 класс раздел «Тепловые явления»

Физическое тело – это каждое окружающее нас тело и мы с Вами.

Вещество – это все то, из чего состоят физические тела. Все вещества состоят из мельчайших частиц - молекул и атомов, которые непрерывно движутся.

В природе вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях: твердое, жидкое и газообразное.

Вещество в различных агрегатных состояниях обладает различными свойствами:

• Твердое тело имеет собственную форму и объем.

• Жидкости меняют свою форму, но сохраняют свой объем.

• Газы не имеют собственной формы и постоянного объема. Они принимают форму сосуда и занимают весь предоставленный им объем.

Тепловые явления - это явления, связанные с изменением температуры тел, с изменением агрегатных состояний. Температура тела зависит от скорости движения молекул.

Тепловое движение - это беспорядочное движение  частиц, из которых состоит тело. 

Внутренняя энергия – это энергия, которой обладают все молекулы тела.

Внутренняя энергия – это сумма потенциальной и кинетической энергии всех молекул, из которых состоит тело.

Внутренняя энергия зависит от температуры тела, агрегатного состояния вещества и др. факторов, но не зависит ни от механического движения, ни от положения тела относительно других тел.

Теплопередача - процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы. 

Без совершения работы тела могут нагреваться и остывать. Без совершения работы могут перемешиваться теплые и холодные слои жидкостей и газов. Без совершения работы  может изменяться внутренняя энергия тела путем излучения, в том числе и через пустоту - вакуум.

Виды теплопередачи:

• Теплопроводность – это явление передачи энергии от  более нагретой части тела к менее нагретой или от одного тела к другому в результате теплового движения и взаимодействия  частиц, из которых состоит тело.

• Конвекция (от латинского – перенесение) – процесс теплообмена, осуществляемый путём переноса энергии потоками жидкости или газа. Различают два вида конвекции: естественную и вынужденную

• Излучение – перенос энергии от одного тела к другому, обусловленный процессами испускания, распространения, рассеяния и поглощения электромагнитного излучения.

===============================================

Количество теплоты - физическая величина, являющаяся мерой изменения внутренней энергии.

Количество теплоты – это энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела прямо пропорционально массе тела, разности конечной и начальной температуры и зависит от рода вещества

Q = c×m×(t₂-t₁)

Q - количество теплоты (Дж),

m - масса тела (кг),

t – разница конечной и начальной температуры

с – это удельная теплоемкость вещества (Дж/кг×К или Дж/кг× градус). 

Удельной теплоемкостью вещества называется физическая величина, равная количеству теплоты, необходимого для изменения температуры на 1 градус 1 кг вещества.

Физический смысл удельной теплоемкости: удельная теплоемкость  численно равна количеству теплоты (внутренней энергии), которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась (нагрелась) на 1⁰С (Цельсия или Кельвина).

Удельная теплоемкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях различна. Существует таблица удельной теплоемкости некоторых веществ:

Иногда используют понятие «теплоемкость»  тела (обозначают большой буквой «С») - это величина, характеризующая нагревание не 1 кг, а всего тела сразу (т.е. произведение удельной теплоемкости на массу тела). Это встречается в задачах, когда  исследуемое тело (например, вода) нагревается в емкости, массой которой нельзя пренебречь.

Калория – это количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1г воды на 1⁰С.

1 кал = 4,19Джᴝ4,2Дж

=====================================================

Теплота сгорания топлива – это энергия, которая выделяется при полном сгорании топлива

Q=qm

q- удельная теплота сгорания топлива, показывающая какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1кг,

m – масса топлива.

========================================================

Температура плавления - температура, при которой вещество из твердого состояния переходит в жидкое состояние.

Плавление - процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое.

Кристаллизация или отвердевание - обратный процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое состояние. Температура отвердевания для каждого вещества такая же, как и температура плавления.

Удельная теплота плавления – это физическая величина, которая показывает какое количество теплоты необходимо затратить для плавления 1кг кристаллического вещества при температуре плавления.

===========================================================

Все вещества состоят из большого числа  хаотично движущихся молекул. В жидкостях наиболее быстрые молекулы могут   вылетать с поверхности на расстояния, на которых уже межмолекулярное притяжение не может вернуть их обратно. 

Парообразование - процесс перехода молекул из жидкого состояния в газообразное.

Парообразование бывает двух видов:

1. Испарение – это парообразование, которое происходит только с поверхности жидкости. Испарение происходит при любой температуре (при более низкой – медленно, при более высокой - с большей скоростью).

• Скорость испарения зависит от температуры: чем выше температура, тем быстрее испаряется жидкость.

• Скорость испарения зависит от рода вещества. Есть быстро испаряющиеся жидкости: эфир, спирт, духи. Есть жидкости со средней скоростью испарения: вода, молоко, лимонад. И есть жидкости с очень малой скоростью испарения: глицерин, сметана, мед, мазут.

• Скорость испарения зависит от площади поверхности испаряющейся жидкости: чем больше площадь поверхности испаряющейся жидкости, тем быстрее испаряется жидкость.

• Скорость испарения зависит от движения воздуха над поверхностью жидкости, который уносит испарившиеся из  жидкости молекулы (чем больше скорость «ветра» над поверхностью жидкости, тем быстрее происходит испарение).

2.) Кипение – это  интенсивное парообразование, которое происходит по всему объему жидкости. 

Скорость испарения жидкости зависти от рода жидкости, от температуры, от величины свободной поверхности жидкости  и от скорости движения воздуха над свободной поверхностью  жидкости. 

Q=Lm

Q – количество теплоты

L – удельная теплота парообразования

Температура кипения - температура, при которой при нормальных условиях кипит жидкость.

Ненасыщенный пар - пар, который образуется в результате продолжающегося испарения. 

Динамическое равновесие – это момент, когда количество молекул, покинувших жидкость,  равно количеству молекул, вернувшихся в жидкость.

Насыщенный пар - пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью (такое состояние насыщенного пара мы можем наблюдать, когда идет дождь).

Точка росы – это температура, при которой водяной пар становится насыщенным (относительная влажность 100%).

Приборы, по которым определяется влажность воздуха:

• Волосяной гигрометр

• Определитель точки росы

• Психрометр - прибор   из 2 термометров

==========================================

Внутреннюю энергию можно изменить двумя способами: посредством теплопередачи (т.е. без совершения работы) и посредством совершения работы.

Тепловой двигатель – это машина, которая преобразует внутреннюю энергию топлива в механическую энергию.

Первую паровую машину в России построил в 1765 году Иван Иванович Ползунов. Через 12 лет в Англии Джеймс Уатт построил более совершенную паровую машину  с центробежным регулятором.

Виды тепловых двигателей: паровая машина, паровая и газовая турбина, двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель.

В тепловых двигателях химическая энергия топлива преобразуется в механическую энергию. Происходит это в два этапа:

1) При сгорании топлива химическая энергия (потенциальная энергия взаимодействия атомов) преобразуется в кинетическую энергию хаотического движения молекул. При этом нагревается некоторая масса газа, которая называется рабочим телом.

2) Газ (рабочее тело) расширяется, совершая работу (двигая поршень). При этом газ охлаждается: кинетическая энергия хаотического движения молекул преобразуется в механическую энергию.

Действие теплового двигателя имеет циклический характер: после того, как рабочее тело расширилось, совершив работу, его необходимо сжать до прежнего объема, чтобы оно могло совершить работу в следующем цикле.

Тепловой двигатель состоит из трех элементов: рабочее тело (газ), нагреватель рабочего тела, холодильник (охладитель).

Коэффициентом полезного действия теплового двигателя называют выраженное в процентах отношение полезной работы А(п), совершенной двигателем, к количеству теплоты Q, полученному от нагревателя