Исследовательская работа «Теплопроводность различных веществ»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №98

Исследовательская работа

«Теплопроводность различных веществ»

Работа ученицы 9Г класса

Воропаевой Варвары Олеговны

Руководитель проекта

Москалёва Ирина Сергеевна

Работа допущена к защите «___» _____________ 2023г.

Подпись руководителя проекта _________ (__________________)

Воронеж 2023

Содержание

Введение 3

1. Подготовка к исследованию 4

1.2.Что такое теплопроводность 4

1.3.Другие виды теплоотдачи 5

1.3.2. Конвекция 5

1.3.3. Излучение 6

2.Проведение исследования 9

2.1. Первый этап исследования 10

2.2. Второй этап исследования 11

2.3. Заключительный этап исследования 12

Заключение 13

Список литературы 14

Введение

В повседневной жизни встречается много ситуаций, связанных с теплопроводностью. Такое как нагревание чайника или же выбор куртки. Мне всегда было интересно узнать подробности теплоотдачи и их виды, а пока что поставим цели и задачи на данный проект.

Теплопроводность – молекулярный перенос теплоты, обусловленный разностью температур между различными частями тела.

Объект исследования: жидкости.

Цель исследования: узнать подробней что такое теплопроводность и друге виды теплопередачи, выяснить какое влияние на теплопроводность веществ осуществляет.

Гипотеза: коэффициент теплопроводности веществ зависит от природы и агрегатного состояния вещества, от температуры и давления.

Задачи исследования:

1. Узнать, что такое теплопроводность и виды теплопередачи.

2. Подобрать необходимые вещества для исследования.

3. Выяснить, какие из этих веществ больше и меньше всего теплопроводны.

4. Понять, почему так происходит.

Методы исследования:

1. Изучение

2. Сравнение

3. Измерение

Каждое тело имеет вполне определенную структуру, оно состоит из частиц, которые хаотически движутся и взаимодействуют друг с другом. А как их движение и расстояние друг от друга влияет на теплопроводность, узнаем в течении следующего пункта.

1.Подготовка к исследованию

1.2.Чтотакое теплопроводность.

Теплопроводность – это способность материала проводить тепло. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Передача тепла происходит за счет передачи энергии при столкновении молекул вещества. Происходит это до тех пор, пока температура внутри тела не станет одинаковой. Такой процесс может происходить в твердых, жидких и газообразных веществах. Является одним из видов теплопередачи.

Рис.1 Теплопроводность

Хорошими проводниками теплоты являются металлы, самыми плохими —газы. Это объясняется особенностями их строения. Молекулы газов находятся друг от друга на расстояниях, больших, чем молекулы твёрдых тел, и значительно реже сталкиваются. Поэтому и передача энергии от одних молекул к другим в газах происходит не столь интенсивно, как в твёрдых телах. Теплопроводность жидкости занимает промежуточное положение между теплопроводностью газов и твёрдых тел.

1.3. Другие виды теплопередачи

Существует еще два вида теплоотдачи, которые нам необходимо подробнее изучить. Предлагаю кратко изучить их все по отдельности.

1.3.2. Конвекция

 Конвекция связана с переносом вещества, поэтому она может осуществляться только в жидкостях и газах; в твёрдых телах конвекция не происходит. Для осуществления конвекции в жидкостях и газах необходимо нагревать их снизу.

Рис.2 Конвекция.

Конвекция бывает двух видов:

1. Естественная (свободная)

2. Вынужденная

Рис.3 Виды конвекции

1.3.3. Излучение

Излучение — это энергия, которая перемещается из одного места в другое в таком виде, который можно описать как волны или частицы. Мы постоянно сталкиваемся с излучением в нашей повседневной жизни. В число знакомых всемисточников излучения входят Солнце, микроволновые печи, которые стоят у нас на кухне, и радиоприемники, которые мы слушаем в автомобилях. В основном подобное излучение не причиняет какого-либо вреда нашему здоровью. Но некоторые виды излучения являются опасными.

Рис.4 Излучение

Виды излучения:

1. Неионизирующее излучение

Неионизирующее излучение — это излучение более низкой энергии, которое не обладает достаточной мощностью, чтобы отделить электроны от атомов или молекул, находящихся в веществе или в живых организмах. Однако его энергия может заставить эти молекулы вибрировать и таким образом выделять тепло. Например, именно так работают микроволновые печи.

Для большинства людей неионизирующее излучение не представляет риска для здоровья. Однако работникам, которые регулярно контактируют с некоторыми источниками неионизирующего излучения, могут потребоваться специальные меры для защиты, например, от выделяемого тепла.

1. Ионизирующее излучение.

Ионизирующее излучение — это вид излучения энергии такой мощности, что оно способно отделять электроны от атомов или молекул, тем самым вызывая изменения на атомном уровне при взаимодействии с веществом, включая живые организмы. Такие изменения обычно сопровождаются образованием ионов (электрически заряженных атомов или молекул) — отсюда и возник термин «ионизирующее» излучение.

Узнав чуть больше о теплопроводности и теплоотдачи, можем приступить проведению исследования.

Теплопроводность тела человека.

Горячий кофе передает тепло чашке, а чашка — рукам. Это будет происходить до тех пор, пока температура напитка, чашки и рук не сравняется. И наоборот, если емкость с напитком холодна (например, фужер с коньяком), то тепло передается в обратном направлении — от рук к напитку.

Рис.5 Теплопроводность тела человека

Человеческое тело отдает свое тепло не только жидкостям, но и окружающей среде — воздуху или другим холодным предметам, с которыми человек соприкасается. Различные зоны человеческого тела делают это по-разному. Например, верхняя часть, особенно голова и шея, отдают много тепла, а ноги и участки тела с большим количеством подкожного жира — мало. Кстати, именно поэтому упитанные люди мерзнут меньше худых.

2.Проведение исследования

2.1. Первый этап исследования

Цель: Исследование теплопроводности различных жидкостей.

Что использовали: жидкости, термощуп, газовая плита.

Условия исследования: Наливаем одинаковое количество жидкости в ёмкость(поочерёдно) и нагреваем. Ждём 1 минуту и измеряем температуру жидкостей.

Вывод: Вода обладает самой большой теплоёмкостью из данных жидкостей, т.е. затрачивает большую энергию при нагревании. Это объясняет результаты опыта: вода нагревается медленнее масла и спирта. Вода – является самым хорошим изолятором.

2.2. Второй этап исследования

Теплопроводность различных тел

Цель: Изучить теплопроводность ложек, сделанных из разных материалов.

Что использовали: ёмкость, ложки, кипяток, термощуп.

Условия исследования:Поочерёдно вливаем воду 70℃ и опускаем ложки. Спустя минуту измеряем температуру.

Вывод: Ручка ложки из нержавеющей стали намного горячее деревянной и пластмассовой благодаря своей высокой теплопроводности.

Заключение

В течение всей проделанной работы мы выяснили, что:

• Тема теплопроводности была всегда актуальна, так как она достаточно часто встречается в нашей повседневной жизни.

• Существует два вида теплоотдачи: излучение, конвекция.

• Изделия из пластмассы плохо нагреваются.

• Корпус посуды из нержавеющей стали лучше проводит тепло.

• Большей теплоёмкостью обладает вода, также она является самым хорошим изолятором тепла.

Список литературы

1. https://uchitel.pro/%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D1%8B-%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B8/

2. https://uchitel.pro/%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D1%8B-%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B8/

3. https://www.iaea.org/ru/newscenter/news/chto-takoe-izluchenie