ما هي المواد التي لديها أعلى وأدنى الموصلية الحرارية؟ العرض: درجة الحرارة والتوازن الحراري – المعرفة هايبر ماركت. ما هي أنواع نقل الحرارة التي تعرفها؟

في الفقرة السابقة، اكتشفنا أنه عندما تم إنزال إبرة الحياكة المعدنية في كوب من الماء الساخن، سرعان ما أصبحت نهاية إبرة الحياكة ساخنة أيضًا. وبالتالي فإن الطاقة الداخلية، كأي نوع من أنواع الطاقة، يمكن أن تنتقل من جسم إلى آخر. يمكن نقل الطاقة الداخلية من جزء من الجسم إلى آخر. لذلك، على سبيل المثال، إذا تم تسخين أحد طرفي الظفر في اللهب، فإن نهايته الأخرى الموجودة في اليد ستسخن تدريجياً وتحرق اليد.

وتسمى ظاهرة انتقال الطاقة الداخلية من جزء من الجسم إلى آخر أو من جسم إلى آخر أثناء اتصالها المباشر بالتوصيل الحراري.

دعونا ندرس هذه الظاهرة من خلال إجراء سلسلة من التجارب على المواد الصلبة والسوائل والغازات.

دعونا نضع نهاية العصا الخشبية في النار. سوف تشتعل. سيكون الطرف الآخر من العصا، الموجود بالخارج، باردًا. وهذا يعني أن الشجرة لديها الموصلية الحرارية السيئة.

دعونا نحضر نهاية قضيب زجاجي رفيع إلى لهب مصباح الكحول. بعد فترة من الوقت سوف يسخن، ولكن الطرف الآخر سيبقى باردا. ونتيجة لذلك، فإن الزجاج لديه أيضًا موصلية حرارية ضعيفة.

إذا قمنا بتسخين نهاية قضيب معدني في اللهب، فسرعان ما يصبح القضيب بأكمله ساخنًا جدًا. ولن نكون قادرين على الاحتفاظ بها في أيدينا بعد الآن.

وهذا يعني أن المعادن موصلة للحرارة بشكل جيد، أي أنها تمتلكها الموصلية الحرارية أكبر. تتمتع الفضة والنحاس بأكبر قدر من التوصيل الحراري.

دعونا نفكر في انتقال الحرارة من جزء من جسم صلب إلى جزء آخر في التجربة التالية.

نقوم بإصلاح أحد طرفي سلك نحاسي سميك في حامل ثلاثي الأرجل. نعلق عدة مسامير على السلك بالشمع. عندما يتم تسخين الطرف الحر من السلك في لهب مصباح الكحول، سوف يذوب الشمع. ستبدأ فصوص القرنفل بالتساقط تدريجيًا (الشكل 5). أولا، سوف يسقط أولئك الذين يقعون بالقرب من اللهب، ثم كل الباقي بدوره.

أرز. 5. انتقال الحرارة من جزء من المادة الصلبة إلى جزء آخر

دعونا نتعرف على كيفية انتقال الطاقة عبر السلك. تزداد سرعة الحركة التذبذبية للجزيئات المعدنية في ذلك الجزء من السلك الأقرب إلى اللهب. وبما أن الجزيئات تتفاعل باستمرار مع بعضها البعض، فإن سرعة حركة الجزيئات المجاورة تزداد. تبدأ درجة حرارة الجزء التالي من السلك في الارتفاع، وما إلى ذلك.

يجب أن نتذكر أنه مع التوصيل الحراري لا يوجد انتقال للمادة من أحد طرفي الجسم إلى الطرف الآخر.

دعونا الآن نفكر في التوصيل الحراري للسوائل. لنأخذ أنبوب اختبار به ماء ونبدأ بتسخين الجزء العلوي منه. سوف يغلي الماء الموجود على السطح قريبًا، وفي الجزء السفلي من أنبوب الاختبار خلال هذا الوقت سوف يسخن فقط (الشكل 6). وهذا يعني أن السوائل لديها موصلية حرارية منخفضة، باستثناء الزئبق والمعادن المنصهرة.

أرز. 6. التوصيل الحراري للسائل

ويفسر ذلك حقيقة أن الجزيئات في السوائل تقع على مسافات أكبر من بعضها البعض مقارنة بالمواد الصلبة.

دعونا ندرس التوصيل الحراري للغازات. ضع أنبوب الاختبار الجاف على إصبعك وقم بتسخينه رأسًا على عقب في لهب مصباح الكحول (الشكل 7). لن يشعر الإصبع بالحرارة لفترة طويلة.

أرز. 7. التوصيل الحراري للغاز

ويرجع ذلك إلى حقيقة أن المسافة بين جزيئات الغاز أكبر من المسافة بين السوائل والمواد الصلبة. ونتيجة لذلك، فإن الموصلية الحرارية للغازات أقل.

لذا، الموصلية الحرارية للمواد المختلفة مختلفة.

توضح التجربة الموضحة في الشكل 8 أن التوصيل الحراري للمعادن المختلفة ليس هو نفسه.

أرز. 8. التوصيل الحراري للمعادن المختلفة

الصوف والشعر وريش الطيور والورق والفلين وغيرها من الأجسام المسامية لها موصلية حرارية ضعيفة. ويرجع ذلك إلى وجود الهواء بين ألياف هذه المواد. يتمتع الفراغ (المساحة الخالية من الهواء) بأدنى موصلية حرارية. ويفسر ذلك حقيقة أن التوصيل الحراري هو نقل الطاقة من جزء من الجسم إلى آخر، والذي يحدث أثناء تفاعل الجزيئات أو الجزيئات الأخرى. في الفضاء الذي لا توجد فيه جزيئات، لا يمكن أن يحدث التوصيل الحراري.

إذا كانت هناك حاجة لحماية الجسم من التبريد أو التدفئة، فسيتم استخدام المواد ذات الموصلية الحرارية المنخفضة. لذلك، بالنسبة للأواني والمقالي، تكون المقابض مصنوعة من البلاستيك. يتم بناء المنازل من جذوع الأشجار أو الطوب، والتي لديها الموصلية الحرارية السيئة، مما يعني أنها تحمي المبنى من التبريد.

أسئلة

1. كيف يتم نقل الطاقة عبر سلك معدني؟
2. اشرح التجربة (انظر الشكل 8) التي توضح أن التوصيل الحراري للنحاس أكبر من التوصيل الحراري للفولاذ.
3. ما هي المواد التي لديها أعلى وأدنى الموصلية الحرارية؟ أين يتم استخدامها؟
4. لماذا يحمي الفراء والريش الموجود على أجسام الحيوانات والطيور وكذلك ملابس الإنسان من البرد؟

التمرين 3

1. لماذا يحمي الثلج العميق السائب المحاصيل الشتوية من التجمد؟
2. تشير التقديرات إلى أن الموصلية الحرارية لألواح الصنوبر أكبر بـ 3.7 مرة من نشارة خشب الصنوبر. كيف يمكننا تفسير هذا الاختلاف؟
3. لماذا لا يتجمد الماء تحت طبقة سميكة من الجليد؟
4. لماذا عبارة "معطف الفرو يدفئ" غير صحيحة؟

يمارس

أحضري كوبًا من الماء الساخن وضعي فيه ملعقة معدنية وملعقة خشبية في الماء في نفس الوقت. أي ملعقة سوف تسخن بشكل أسرع؟ كيف يتم تبادل الحرارة بين الماء والملاعق؟ كيف تتغير الطاقة الداخلية للماء والملاعق؟

، الصف 10
موضوع: " درجة الحرارة والتوازن الحراري »

الظواهر الحرارية

ما هي أنواع نقل الحرارة التي تعرفها؟

الحمل الحراري.

توصيل حراري؛

إشعاع.

ما هي الموصلية الحرارية؟

الجواب: انتقال الحرارة أثناء تفاعل الجسيمات.

ما هي المواد التي لديها أعلى وأدنى الموصلية الحرارية؟

الجواب: الأكبر للمعادن والأصغر للغازات.

ما هي ظاهرة الحمل الحراري؟

الجواب: انتقال الحرارة عن طريق تدفق السوائل أو الغازات.

ما الذي يفسر الحمل الحراري؟

الجواب: حركة تدفقات الغاز والسائل الدافئ تفسرها قوة أرخميدس.

ما هي أنواع الحمل الحراري التي تعرفها؟

الجواب: طبيعي وقسري.

تسمى الطاقة التي يكتسبها الجسم أو يفقدها أثناء انتقال الحرارة...

كمية من الحرارة.

1. ما هي السعة الحرارية البعيدة للمادة؟

- قيمة توضح مقدار الحرارة المطلوبة لتغيير درجة حرارة مادة تزن 1 كجم بمقدار 1 درجة مئوية.

2. المواد المختلفة لها قدرة حرارية محددة...

3. المواد في حالات التجمع المختلفة (الثلج، الماء، البخار) لها سعة حرارية محددة...

مهمة.احسب كمية الحرارة اللازمة لتسخين قطعة نحاس كتلتها 2 كجم لتغيير درجة حرارتها بمقدار 100 درجة مئوية.

يمكنك تنزيل العرض التقديمي من خلال النقر على النص تنزيل العرض التقديمي وتثبيت Microsoft PowerPoint.

أرسلها المعلم Miroshnichenko.

الطاقة الداخلية، كأي نوع آخر من الطاقة، يمكن أن تنتقل من جسم إلى آخر. نحن بالفعل نظرت إلى أحد الأمثلة على مثل هذا النقل- نقل الطاقة من الماء الساخن إلى الملعقة الباردة. يسمى هذا النوع من نقل الحرارة بالتوصيل الحراري.

يمكن ملاحظة التوصيل الحراري في التجربة التالية. ثبت أحد طرفي سلك نحاسي سميك في حامل ثلاثي الأرجل، ثم ثبت عدة مسامير بالسلك بالشمع (الشكل 183). في تسخين الطرف الحر للسلك في لهب مصباح الكحول بالشمعيذوب، وتسقط الأزرار تدريجيا من السلك. أولا، سوف يسقط أولئك الذين يقعون بالقرب من اللهب، ثم كل الباقي بدوره.

كيف يتم نقل الطاقة عبر السلك؟

أولا، يسبب اللهب الساخن زيادة في الحركة التذبذبية لجزيئات المعدن في أحد طرفي السلك وترتفع درجة حرارته. ثم تنتقل هذه الزيادة في الحركة إلى الجزيئات المجاورة، وتزداد أيضًا سرعة اهتزازاتها، أي: تزداد درجة حرارة الجزء التالي من السلك. ثم تزداد سرعة اهتزاز الجزيئات التالية، وما إلى ذلك. ومن المهم جدًا ملاحظة أنه مع التوصيل الحراري، لا تتحرك المادة نفسها من أحد طرفي الجسم إلى الطرف الآخر.

المواد المختلفة لها موصلية حرارية مختلفة. يمكن التحقق من ذلك من خلال التجربة التي تنتقل فيها الطاقة عبر قضبان من معادن مختلفة (الشكل 184). ومن تجربة الحياة نعلم أن بعض المواد لديها موصلية حرارية أكبر من غيرها.فالمسمار الحديدي، على سبيل المثال، لا يمكن تسخينه لفترة طويلة وهو ممسوك باليد، ولكن يمكن حمل عود ثقاب مشتعل حتى يلامس اللهب اليد.

تتمتع المعادن، وخاصة الفضة والنحاس، بقدرة أكبر على التوصيل الحراري.

السوائل، باستثناء المعادن المنصهرة مثل الزئبق، لديها موصلية حرارية منخفضة. الغازات لديها موصلية حرارية أقل. بعد كل ذلك جزيئاتها بعيدة عن بعضها البعضكما أن نقل الحركة من جزيء إلى آخر أمر صعب.

يحتوي الصوف والأسفل والفراء والأجسام المسامية الأخرى على هواء بين أليافها، وبالتالي يكون توصيلها الحراري سيئًا. لهذا السبب الصوف الفراء والأسفل يحميان الحيوانات من البرودة. كما تحمي الطبقة الدهنية الموجودة في الطيور المائية والحيتان والفظ والفقمات الحيوانات من التبريد.

الفراغ، وهو غاز نادر للغاية، لديه أدنى الموصلية الحرارية. ويفسر ذلك حقيقة أن التوصيل الحراري، أي نقل الطاقة من من جزء من الجسم إلى آخر،يتم تنفيذها بواسطة جزيئات أو جزيئات أخرى، لذلك، في حالة عدم وجود جزيئات، لا يمكن أن تحدث التوصيل الحراري.

يتم استخدام المواد ذات الموصلية الحرارية المنخفضة عندما يكون ذلك ضروريًا للحفاظ على الطاقة. على سبيل المثال، تساعد جدران الطوب على الاحتفاظ بالطاقة الداخلية في الغرفة. يستطيع تحمي الأجسام ومن الحرارة، فهي مثلاً تحفظ الثلج في القبو،تبطين القبو بالقش ونشارة الخشب والأرض ذات الموصلية الحرارية الضعيفة.

أسئلة. 1.في أي تجربة يمكن ملاحظة انتقال الطاقة الداخلية بواسطة جسم صلب؟ 2. كيف يتم نقل الطاقة عبر سلك معدني؟ 3. ما هي المواد التي لديها أعلى وأدنى الموصلية الحرارية؟ أين يتم استخدامها؟

تمارين. 1.لماذا يحمي الثلج العميق السائب المحاصيل الشتوية من التجمد؟ 2. اشرح سبب ضعف التوصيل الحراري للقش والتبن والأوراق الجافة. 3. تشير الحسابات إلى أن الموصلية الحرارية لألواح الصنوبر أكبر بـ 3.7 مرة من نشارة خشب الصنوبر، وأن الموصلية الحرارية للجليد أكبر بـ 21.6 مرة من تلك الخاصة بالثلوج المتساقطة حديثًا (يتكون الثلج من بلورات ثلجية صغيرة). كيف يمكننا تفسير هذا الاختلاف؟ 4. لماذا عبارة "معطف الفرو يدفئ" غير صحيحة؟ 5. المقص وأقلام الرصاص الموجودة على الطاولة لها نفس درجة الحرارة. لماذا يصبح المقص أكثر برودة عند اللمس؟ 6. اشرح كيف يحمي الفراء والريش الموجود على أجسام الحيوانات وكذلك ملابس الإنسان من البرد.