Открытый урок: Особенности различных способов теплопередачи. Примеры теплопередачи в природе и технике

Тема: Особенности различных способов теплопередачи. Примеры теплопередачи в природе и технике

Цели.

1. Обобщить основные знания по теме “Виды теплопередачи”.

2. Углубить знания учащихся о видах теплообмена и их роли в быту, природе и технике.

3. Создать условия для объяснения физических явлений.

4. Развивать проектные, коммуникативные умения, творческое отношение к порученному делу.

Задачи.

1. Включить учащихся в процесс обобщения знаний на основе подготовки мини проектов.

2. Организовать презентацию проектов учащихся.

3. Продолжить формирование логического мышления, умения находить объяснения природных явлений, отображенных в литературных отрывках, оценивать ситуацию и применять к наблюдаемым явлениям изученные законы.

4. Формировать у учащихся внимание, наблюдательность, интерес к изучению физики и понимание необходимости знаний для правильного объяснения явлений в окружающем нас мире.

5. Организовать дискуссию по обсуждению представленных проектов.

6. Стимулировать желание самостоятельно работать с дополнительными образовательными ресурсами в школе во внеурочное время и дома.

Тип урока: Обобщение материала.

Структура урока:

Организационный момент

Вводная часть.

Сегодняшнее занятие является завершающим в теме «Различные способы теплопередачи», поэтому сделаем его обобщающим и обсудим различные способы теплопередачи в природе и технике и их особенности на конкретных примерах.

Важно понимать, что процессы теплопередачи в природе происходят непрерывно, и мы можем их наблюдать повсеместно в окружающем нас мире, о чем мы сегодня и поговорим. Вспомним способы теплопередачи:

О каком виде теплопередачи идет речь? (Слайды 1,2,3 )

1. Вид теплопередачи, при котором энергия переносится струями газа и жидкости. Ее существует два вида: естественная и вынужденная. В твердых телах  ее  нет, так как их частицы не обладают большой подвижностью. Много проявлений можно обнаружить в природе и жизни человека и технике. (конвекция)

2. Вид теплопередачи, при котором энергия передается от одного тела к другому при соприкосновении или от одной его части к другой. У Разных веществ она различная.  У металлов  она большая, у жидкостей – меньше, у газов – низкая. У вакуума  она  близка к нулю. При таком виде теплопередачи  не происходит переноса вещества.(теплопроводность)

3. Вид теплопередачи, при котором энергия переносится электромагнитными волнами. Происходит всегда и везде. Тела с темной поверхностью лучше поглощают и излучают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность. (излучение)

Эксперимент 1.

Подберите ложки из разных материалов (алюминиевую, мельхиоровую, стальную, деревянную и т.д.). Опустите их наполовину в сосуд с горячей водой. Через 1–2 мин проверьте, одинаково ли нагрелись их ручки. Проанализируйте результат.

 


Эксперимент 2.

Приготовьте три одинаковых кусочка льда, один из них заверните в фольгу, второй – в бумагу, третий– в вату и оставьте на блюдцах в комнате. Определите время полного таяния. Объясните разницу. 

ИНТЕРЕСНО

Куропатки, утки и другие птицы зимой не мерзнут потому, что температура лап у них может отличаться от температуры тела более чем на 30 градусов.
Низкая температура лап сильно понижает теплоотдачу. Таковы защитные силы организма!
|Знаешь ли ты, что ...

.  

Большие трудности строителям зданий доставляет просадка фундамента особенно в регионах с вечной мерзлотой. Дома часто дают трещины из-за подтаивания грунта под ними Фундамент передает почве какое-то количество теплоты. Поэтому здания начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту Из чего же надо делать сваи? Оказывается, сваи, выполненные из прочного твердого материала внутри должны быть заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному охлаждению грунта.
Это не сказка, не фантастика!
Такой проект реально разработан и испытан!

Выставка картин 

На доске вывешиваются картины К какому виду теплопередачи относится-обсуждение картины.

ЗАДАЧИ ДЛЯ УМЕЮЩИХ ДУМАТЬ !

1.Какая почва прогревается солнцем быстрее: влажная или сухая? Почему?

сухие почвы нагреваются значительно быстрее, чем влажные, так какчем больше в почве крупных частиц (песка), тем быстрее она нагревается

2.Какой тряпкой сухой или влажной нужно пользоваться на кухне, чтобы не обжечься?

 чтобы не обжечься, можно использовать только сухую тряпку. ... волокнами заполнены у сухой тряпки воздухом, а у влажной - водой.

3. Человек не чувствует прохлады на воздухе при температуре 20 С, но в воде мерзнет при температуре +25 С. Почему? 

Теплопроводность воды лучше чем воздуха

4. Если зимой к покрытому инеем стеклу приложить на время палец, а другим прижать монету, то площадь оттаивания под монетой окажется больше. Почему? теплопроводность металла выше, чем теплопроводность человеческого тела, поэтому металл будет более интенсивно отдавать тепло холодному стеклу и процесс плавления под монеткой будет проходить более интенсивно.

5.Кто кого греет: шуба – нас или мы шубу?  Шуба нас не греет, а помогает нам согревать самих себя.

Таблица-Нагревание воды в  емкостях из разного материала. 

Из таблицы видно, что теплопроводность алюминия выше всех остальных. Многие годы, как рассказала мне мама, алюминиевая посуда устраивала большинство людей. Она легкая (плотность всего 2,7 г/см³), долговечная, и тогда эта посуда была очень дешевая. А главное положительное качество в том, что алюминий — хороший проводник тепла, вода закипает в такой кастрюле очень быстро.

Вторым по величине теплопроводности является чугун. Благодаря массивности  посуды из чугуна тепло распределяется более или менее равномерно и долго сохраняется. Поэтому чугунки  хороши для блюд, которые требуют длительного приготовления. Опытные повара из-за равномерности нагрева предпочитают применять посуду из чугуна.

Угадать о чем идет речь

Пробка -  запретить конвекцию.

Вакуум - долой теплопроводность.

Зеркало – прочь излучение

Рис. 9. Конструкция термоса

Особенности конструкции термоса. Как многие знают, термос – это сосуд, который не дает остывать или нагреваться содержимому. Видов термосов целое множество: одни предназначены для содержания жидкостей (горячего чая или кофе), другие для переноса горячей пищи, третьи, так называемые термосумки, зачастую используются для транспортировки охлажденных напитков (см. Рис. 8), и т. д.

Возникает вопрос, как же устроен термос, что он обеспечивает термоизоляцию от окружающей среды тех продуктов, которые в нем находятся. Интересно, что конструкция термоса предполагает ограничение активности всех процессов теплопередачи, которые могут происходить между его содержимым и окружающей средой. Для удобства изобразим примерную схему конструкции термоса на рисунке 9.

Одной из основных частей термоса является стеклянная колба (иногда железная), которая имеет двойную структуру (колба в колбе), и между ее стенок откачивается воздух до создания достаточно сильного вакуума. Такая конструкция колбы позволяет практически полностью оградить ее содержимое от теплообмена с окружающей средой посредством теплопроводности, т. к. в вакууме практически полностью отсутствует вещество, что не дает возможности эффективно происходить этим теплообменным процессам.

Для еще большего эффекта теплоизоляции конструкция колбы в термосе предусматривает ограничение процесса потери тепла путем излучения. Для этого внутренняя поверхность колбы покрывается тонким слоем олова (реже серебра), что делает ее зеркальной и не дает излучению покинуть внутреннее пространство колбы.

Дополнительную изоляцию от теплопроводности обеспечивает и материал футляра (корпуса), который в первую очередь несет защитную функцию и не позволяет колбе разбиться, и прослойка воздуха между футляром и наружной стенкой колбы, которая обладает достаточно плохими свойствами теплопроводности.

Главным уязвимым местом для утечки тепла в термосе является его горловина, поэтому конструкции его крышки уделяют отдельное внимание. Крышка термоса, как правило, состоит из резиновой пробки, которая плотно прилегает к горловине при закрывании, и пористого материала, расположенного внутри ее корпуса, который обеспечивает дополнительную теплоизоляцию.

На приведенных примерах мы с вами рассмотрели проявление различных способов теплопередачи в природе, а также применение и даже способы борьбы с ними в технике. На следующем уроке мы введем понятие, с помощью которого мы будем в дальнейшем измерять объемы тепловой энергии – количество теплоты.

Рефлексия урока.

Учащимся предлагается заполнить листы с тестами

Тест «Виды теплопередачи»

1. 1). 2                 II. 1). 1         III. 1). 2         IV. 1). 1,4

2). 2         2). 2         2). 2         2). 3

3). 3,4         3). 1         3). 3         3). 2

4). 1,2         4). 3,4         4). 1         4). 2

5). 1         5). 1,2         5). 2,3         5). 1,3

Подведение итогов урока, выставление отметок.

Д/З параграф 8 прочитать

4