Конвекция. Излучение

Тема «Конвекция. Излучение»

Цели урока: введение понятий конвекции и излучения как способов теплопередачи; раскрытие механизма передачи энергии в жидкостях и газах.

Задачи урока:

общеобразовательная: познакомить учеников с проявлениями видов теплопроводности в жидкостях, газах и вакууме; объяснить понятие явлений конвекции и излучения, их особенностей.

развивающая: продолжить формирование у обучающихся ключевых умений, имеющих универсальное значение для различных видов деятельности – выделение проблемы, принятие решения, поиска, анализа и обработки информации;

воспитательная: воспитывать коллективизм, творческое отношение к порученному делу.

Тип урока. Изучение нового материала.

Оборудование: теплоприемник, резиновая трубка, стакан с водой и электрическая лампочка, пробирка, жидкостный манометр, колба, бумажная вертушка;

мультимедийный проектор, презентация.

Демонстрации:

1. Движение вертушки над включенной лампой.

2. Нагревание марганца в колбе с водой.

3. Взаимодействие источника излучения с теплоприемником.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний.

 Самостоятельная работа по карточкам по теме «Теплопроводность» (Приложение 1)

III. Изучение нового материала.

Учитель. Эпиграфом к сегодняшнему уроку я взяла следующие слова: «Воду пруда нагревает зной сверху, а внизу – холодный слой». Йогешвара. Мы с вами продолжаем изучать виды теплопередачи. Сегодня познакомимся с конвекцией и излучением. Запишите тему урока.

Слайд 1

Вопрос: Какие способы изменения внутренней энергии тела вы знаете? (Заслушиваются ответы учеников)

Слайд 2

Итак, знакомимся еще с одним видом теплопередачи. Конвекция – (от лат. слова конвекцио – перенесение) – это вид теплопередачи, при котором энергия переносится струями газа или жидкости.

Слайд 3

Существует два вида конвекции: естественная и вынужденная. Естественная конвекция – самопроизвольное охлаждение, нагревание, перемещение. Вынужденная конвекция – перемещение с помощью насоса, мешалки и т.п.

Слайд 4

Механизм конвекции в жидкостях. Жидкости и газы нагреваются снизу, так как у них плохая теплопроводность. У горячих слоёв жидкости (газа) плотность уменьшается, и они поднимаются вверх, уступая место более холодным. Возникает циркуляция («движение по кругу») слоёв.

Слайд 5

Механизм конвекции в газах. Теплый воздух имеет меньшую плотность и со стороны холодного воздуха на него действует сила Архимеда, направленная вертикально вверх.

Слайд 6

Конвекция учитывается при установке отопительных приборов: батареи располагаются у пола. В этом случае в комнате устанавливается устойчивое конвекционное движение воздуха.

В твердых телах конвекции нет, так как их частицы не обладают большой подвижностью. Много проявлений конвекции можно обнаружить в природе и жизни человека. Конвекция также находит применение в технике.

В результате конвекции в атмосфере образуются ветры у моря - это дневные и ночные бризы. Дневной бриз - Холодный воздух понизу с моря перемещается к берегу. Ночной бриз - Холодный воздух понизу с берега перемещается к морю.

Слайд 7

Демонстрации.

1. Включим лампу накаливания с отражателем и поместим над лампой бумажную вертушку. Вертушка начинает вращаться. Холодный воздух при нагревании у лампы становится теплым и поднимается вверх. При этом вертушка вращается. (Плотность горячего воздуха меньше, чем холодного, поэтому нагрев производят снизу. При этом конвекционные потоки теплого воздуха поднимаются вверх, а на их место опускается холодный воздух)

2. Нагреем пробирку с водой, на дно которой опущены кристаллики марганцовки. Появились малиновые «змейки», которые поднимаются вверх.

Вопрос. Какие особенности вы увидели? (Ученики делают выводы)

Учитель.  Запишите особенности в тетрадь.

При конвекции в жидкостях или газах:

1) само вещество переносится;

2) существует только в жидкостях и газах, ее нет в твердых телах;

3) чтобы она происходила, нагревать нужно снизу.

Учитель: Вам хорошо известно, что основным источником тела на Земле является Солнце. Земля находится от Солнца на расстоянии 15*10⁷ км. Все это пространство за пределами нашей атмосферы содержит очень разреженное вещество. В вакууме перенос энергии путем теплопроводности почти невозможен. Не может происходить он и за счет конвекции. Следовательно, существует еще одни вид теплопередачи.

Демонстрация.

Включенная электрическая плитка, к которой сбоку подносится теплоприемник, соединенный с жидкостным манометром.

Учитель: Что наблюдаем? Почему изменился уровень воды в манометре? (Воздух в теплоприемнике нагрелся, расширился, в этом колене манометра жидкость опустилась, а в другом поднялась.)

Каким способом нагрелся воздух в теплоприемнике? (Между ним и плиткой есть воздух, а у него очень маленькая теплопроводность, следовательно, теплопроводность отсутствует. Конвекции тоже нет, т.к. теплоприемник не над плиткой, а рядом с ней.)

Учитель: Это действительно новый вид теплообмена - излучение (лучистый теплообмен). 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 и в вакууме. Ведь солнечная энергия доходит до Земли.

Слайд 8

Не задумывались ли вы над вопросом: как передается солнечное тепло на Землю? Ведь в космическом пространстве нет ни твердых, ни жидких, ни газообразных тел. Следовательно, космическое пространство не может передавать тепло Солнца на Землю ни путем теплопроводности, ни путем конвекции. Дело в том, что тепло от Солнца к Земле передается также как сигнал с радиостанции приемнику, - электромагнитными волнами.

Слайд 9

Тела с темной поверхностью лучше поглощают и излучают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность.

Слайд 10

Около 50% энергии излучаемой Солнцем является лучистой энергией, эта энергия - источник жизни на Земле. Излучение происходит по всем направлениям.

Слайд 11

Излучение применяется для сушки и нагрева материалов, в приборах ночного видения (бинокли, оптические прицелы), для создания систем самонаведения на цель бомб, снарядов и ракет

Слайд 12

Количество излучённой или поглощённой энергии зависит от площади поверхности тела

Слайд 13

Демонстрация. Взаимодействие источника излучения с теплоприемником.

При нагревании темной поверхности в стакане с водой быстрее появляются пузырьки воздуха, чем при нагревании светлой поверхности.

Учитель. Запишите особенности излучения в тетрадь:

1. излучают все нагретые тела (твердые, жидкие, газообразные),

2. происходит в вакууме,

3. зависит от цвета поверхностей: темная поверхность лучше излучает и поглощает   тепло, светлая – наоборот; тела с темной поверхностью охлаждаются быстрее путем излучения, чем тела со светлой.

IV. Закрепление материала.

1. Почему отопительные батареи в комнате устанавливают у пола, а форточки для проветривания помещают в верхней части окна?

2. Почему подвал – самое холодное место в доме?

Слайд 14

1. В каком чайнике быстрее согреется вода? В каком из этих чайников она дольше останется горячей?

2. Что произойдёт через некоторое время? Как изменятся показания термометра? Почему?

Слайд 15

V. Подведение итогов. Домашнее задание

§ 5-6, упражнение 2,3, Л № 972-976, 984-987,

Задание: в бумажной коробочке вскипятить воду над пламенем свечи. (Опыт выполняйте вместе с родителями).

VI. Список использованной литературы:

1. Волков В.А. Универсальные поурочные разработки по физике: 8 класс. –М.: ВАКО:, 2010

2. Громовцева О.И. Контрольные и самостоятельные работы по физике. 8 класс: к учебнику А.В. Перышкина «Физика. 8 класс».-М.: «Экзамен», 2017

3. Гутник Е.М. Физика. 8 класс: тематическое и поурочное планирование к учебнику А.В. Перышкина «Физика. 8 класс». –М.: Дрофа, 2005

4. Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2014.

5. Сарахман И.Д. Виды теплопередачи http://www.myshared.ru/slide/1218283/

6. Соболева А.И.Виды теплопередачи http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2013/12/11/urok-8-klass-konvektsiya-izlucheniehttp://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2013/12/11/urok-8-klass-konvektsiya-izluchenie

Приложение 1

 Самостоятельная работа по карточкам по теме «Теплопроводность»

Вариант 1

1. Какой кирпич – обыкновенный или пористый – обеспечит лучшую теплоизоляцию здания? Почему?

2. Почему алюминиевая кружка с горячим чаем обжигает губы, а фарфоровая чашка нет?

3. Что такое теплопередача?

 Самостоятельная работа по карточкам по теме «Теплопроводность»

Вариант 2

1. Почему при варке варенья предпочитают пользоваться деревянной мешалкой?

2. Почему оренбургские платки, связанные из тончайших волокон козьего пуха, хорошо защищают от холода?

3. Что такое теплопроводность?

Самостоятельная работа по карточкам по теме «Теплопроводность»

Вариант 3

1. Что защищает животных от зимних морозов?

2. Человек не чувствует прохлады на воздухе при температуре 20⁰С, а в воде ощущает холод даже при 25⁰С. Почему?

3. Что происходит при теплопроводности?

 Самостоятельная работа по карточкам по теме «Теплопроводность»

Вариант 4

1. Почему в зимнее время года в электричках устанавливают вторую оконную раму, а летом ее снимают?

2. Стоит ли подогревать суп вместе с ложкой, чтобы иметь возможность попробовать его в любой момент? Почему?

3. Что такое теплопередача?

 Самостоятельная работа по карточкам по теме «Теплопроводность»

Вариант 5

1. Ускорится ли процесс таяния мороженного, если его положить в шубу?

2. В какой обуви больше мерзнуть ноги: в просторной или тесной? Ответ поясните.

3. Что такое теплопроводность?

 Самостоятельная работа по карточкам по теме «Теплопроводность»

Вариант 6

1. При какой температуре и металл, и дерево будут на ощупь казаться одинаково нагретыми?

2. Какую роль играет шерстяной носок, когда его надевают, чтобы нога не мерзла в обуви? Ответ поясните.

3. Что происходит при теплопроводности?