Конспект урока по теме: «Виды теплопередачи. Теплопроводность. Конвекция. Излучение» (Физика, 8 класс)

8 класс Физика Урок № 6

Тема: Виды теплопередачи. Теплопроводность. Конвекция. Излучение

Тип урока: урок открытия нового знания

Цели: сформировать знания о трёх видах теплопередачи: теплопроводности, конвекции,
излучении; научить объяснять различные тепловые явления на основе
молекулярно–кинетической теории.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

Учитель и ученики приветствуют друг друга, выявляются отсутствующие

II. Актуализация знаний. Проверка домашнего задания

Учитель проводит опрос–беседу по вопросам и заданиям учебника.

– Как изменяется внутренняя энергия тела, когда над ним совершают работу?
– Какой опыт показывает, что за счёт внутренней энергии тело может совершить работу?
– Что такое теплопередача?

III. Изучение нового материала

– Внутреннюю энергию можно изменить двумя способами: путём совершения работы и путём теплообмена. Изменение внутренней энергии посредством теплообмена может производиться по–разному. Различают три вида теплообмена.

Способы изменения внутренней энергии

Совершение работы

Теплопередача

Теплопроводность

Конвекция

Лучистый
теплообмен

Ученики систематизируют материал темы в таблице «Виды теплопередачи», заполнение которой продолжат на следующем уроке.

Виды теплопередачи

Теплопроводность – такой тип теплообмена, при котором тепло перемещается от более нагретых участков тела к менее нагретым вследствие теплового движения молекул. Очевидно, что этот перенос энергии требует определённого времени.

– Можно провести опыт, который показывает, что тепло по разным материалам перемещается с разной скоростью.

Демонстрация 1. Возьмём два стержня одинаковой
геометрии из меди и железа. На равных расстояниях
по длине стержней укрепим кнопки на воске и
свободные концы стержней начнём нагревать от
спиртовки. Первыми начнут падать кнопки с медного
стержня.

Вывод. Тепло быстрее перемещается по медному
стержню.

– Рассмотрим другой опыт.

Демонстрация 2. На деревянный цилиндр наколем ряд кнопок и обернём его одним слоем бумаги. При кратковременном помещении цилиндра в пламя горелки происходит неравномерное обугливание бумаги.

– Почему бумага, прилегающая к кнопкам, обуглилась меньше?

– Рассмотрим физическое содержание процесса. У пламени горелки молекулы, получив избыток энергии, начинают совершать колебания с большей амплитудой, передавая часть энергии при соударениях с соседними слоями.

– Особенность теплопроводности состоит в том, что само вещество не перемещается. Чем меньше расстояние между молекулами, тем с большей скоростью идёт перенос тепла.

– Все кристаллы имеют очень хорошую теплопроводность. И наоборот, те вещества, в которых расстояния между молекулами больше, – плохие проводник тепла. К ним относятся различные породы древесины, строительный кирпич, в котором есть поры, заполнение воздухом, различные газы. Плохая теплопроводность у шерсти и меха, так как между ворсинками много воздуха. Именно наличие меха позволяет животным переносить зимнюю стужу.

– Под конвекцией понимают перенос энергии струями жидкости или газа.

Демонстрация 3. Включим лампу накаливания с отражателем и поместим над лампой бумажную вертушку. Вертушка начала вращаться. Холодный воздух при нагревании у лампы становится тёплым и поднимается вверх. При этом конвекционные потоки тёплой жидкости поднимаются вверх. При этом вертушка вращается.

– Плотность горячего воздуха или жидкости меньше, чем холодного, поэтому нагрев производят снизу. При этом конвекционные потоки тёплой жидкости поднимаются вверх, а на их место опускается холодная жидкость.

Демонстрация 4. Нагреем пробирку с водой, на дно которой опущены кристаллики медного купороса. Появились голубые «змейки», которые поднимаются вверх.

– Жидкость можно нагреть сверху, но это длительный процесс. В данном случае нагрев происходит не за счёт конвекции, а за счёт теплопроводности. Система отопления помещений основана именно на перемещении конвекционных потоков теплого холодного воздуха: постоянное перемешивание воздуха приводит к выравниванию температуры по всему объёму помещения.

– Главным отличием конвекции от теплопроводности является то, что при конвекции происходит перенос вещества, имеющего большую внутреннюю энергию, а при теплопроводности вещество не переносится.

– Под лучистым теплообменом, или просто излучением, понимают перенос энергии в виде электромагнитных волн. Любое нагретое тело является источником излучения. Этот вид теплообмена отличается тем, что может происходить в вакууме. Ведь солнечная энергия доходит до Земли.

Демонстрация 5. Если тёмную мембрану теплоприёмника заменить на зеркальную, то степень поглощения лучистой энергии станет заметно меньше, что видно по малому перепаду уровней жидкости в коленах манометра.

– Тёмные тела не только лучше поглощают энергию, но и лучше её отдают в окружающую среду. Два одинаковых тела, нагретые до одной температуры, остывают
по–разному, если у них разный цвет поверхности. Способность светлых тел хорошо отражать лучистую энергию используют при строительстве самолётов; крыши высотных зданий в жарких странах также красят в светлые тона.

IV. Закрепление изученного материала

Учитель проводит опрос–беседу .

– Какие вещества имеют наибольшую и наименьшую теплопроводность? Приведите примеры.

– Объясните, как и почему происходит перемещение воздуха над нагретой лампой.

– Почему конвекция невозможна в твёрдых телах?

– Почему тела с тёмной поверхностью больше нагреваются излучением, чем тела со светлой поверхностью? Приведите примеры.

V. Рефлексия

Учащиеся работают с карточкой «Подведение итогов урока», с помощью которой оценивают свою работу на уроке и качество усвоения материала, продолжив фразы.

VI. Домашнее задание

• Прочитать § 4–6

• Подготовить доклад (по желанию). Примерные темы докладов:
  «Значение видов теплопередачи в авиации и при полётах в космос»
  «Виды теплопередачи в быту»
  «Теплопередача в атмосфере»
  «Учёт и использование видов теплопередачи в сельском хозяйстве».

• Выполнить задания на карточке: