Теплопроводность, конвекция и излучение - виды теплопередачи.

1. Теплопроводность-явлеие передачи внутренней энергии от одной части к другой при их непосредственном контакте.

Изучим это явление, проделав ряд опытов т твёрдыми телами, жидкостью и газом.

a) Внесём в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится. Другой конец палки, будет холодный. Значит, дерево обладает плохой теплопроводностью.

b) Поднесём к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой тоже, как и в первом опыте, останется холодным.Следовательно, и стекло имеет плохую теплопроводность.

c) Теперь нагреем конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень нагреется. Значит, металлы хорошо проводят тепло, то есть имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь.

Теперь рассмотрим передачу тепла от одной части тела к другой.

Закрепим один конец толстой медной проволоки в штативе.

К проволоке прикрепим воском или пластилином гвозди. При нагревании свободного конца в пламени спиртовки воск или пластилин будет плавиться и гвоздики будут постепенно падать.Первыми отпадут те, которые будут расположены ближе к огню, а затем по очереди.

Рассмотрим теплопроводность жидкостей.

Возьмем пробирку с водой и станем нагревать её верхнюю часть. Вода у поверхности скоро закипит, а у дна пробирки только нагреется за это время. Значит. у жидкостей небольшая теплопроводность, за исключением ртути и расплавленных металлов.

Исследуем теплопроводность газов.

Сухую пробирку наденем на палец и нагреем а пламени спиртовки донышко.Палец при этом долго не почувствует тепла.

Это связано с тем, что расстояние между молекулами газа ещё больше, чем у жидкостей и твердых тел. Следовательно, теплопроводность у газов маленькая.

2. Небольшая бумажная вертушка, поставленная над пламенем свечи или электрической лампы, под действием поднимающегося нагретого воздуха начинает вращаться.

Это явление можно объяснить так. Воздух нагревается от электрической лампы и становится менее плотным. Сила Архимеда, действующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше чем сила тяжести, которая действует на теплый воздух.В результате нагретый воздух поднимается вверх, а его место занимает холодный.

Такое же явление мы наблюдаем и при нагревании жидкости снизу.Нагретые слои жидкости –менее плотные и поэтому более лёгкие -вытесняются вверх холодными слоями. Холодные слои жидкости, отпустившись вниз, в свою очередь нагреваются и вновь вытесняются менее нагретой водой. Благодаря такому движению вся вода равномерно прогревается.

В описанных опытах мы наблюдали ещё один вид теплопередачи, называемый конвекция (от лат. слова конвекцио - перенесение).При конвекции энергия переносится самими струями жидкости или газа.

Есть два вида конвекции:

a) Естественная - нагревание жидкости или воздуха в комнате.

b) Вынужденная - она наблюдается, если перемешать жидкости мешалкой или ложкой. Для того чтобы в жидкостях и газах происходила, необходимо их нагревать снизу.

3. Излучение-это вид теплопередачи, который может осуществляться в вакууме.

Изучим этот вид теплопередачи с помощью опыты.

Соединим жидкостный манометр при помощи резиновой трубки с теплоприёмником. Если к темной поверхности теплоприёмника поднести кусок металла, нагретый до высокой температуры, то уровень жидкости в колене манометра, соединённом с теплоприёмником, понизится. Очевидно, воздух в теплоприёмнике нагрелся и расширился. Быстрое нагревание воздуха в теплоприёмнике можно объяснить лишь передачей ему энергии от нагретого тела.

Энергия в данном случае передавалась с помощью излучения.

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