В воду при комнатной температуре поместили сверху металлический сосуд: В воду при комнатной температуре поместили сверху металлический сосуд со льдом. Будет ли охлаждаться вода?

Контрольная работа «Изменение агрегатных состояний вещества»

Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 1

1.Является ли тепловым движением вращение искусственного спутника вокруг Земли?  

2.В сосуд с горячей водой опустили одновременно серебряную и деревянную ложки одинаковой массы. Какая из ложек быстрее нагреется? Как при этом изменится внутренняя энергия воды? ложек? Каким способом осуществляется теплообмен между водой и ложками?

3.Чем вызывается движение воды по трубам водяного отопления?

4.Почему мало нагревается зеркало, когда на него падают лучи солнца?

5.Почему для охлаждения некоторых механизмов применяют воду?

6.Алюминиевый и медный бруски одинаковой массы 1 кг охлаждают на 1°С. На сколько изменится внутренняя энергия каждого бруска? У какого бруска она изменится больше и на сколько?

7. Воде массой 0,5 кг сообщили 20,95 кДж теплоты. Какой стала температура воды, если первоначальная температура воды была 20 °С?  

8.Медный калориметр весом 100г вмещает 738г воды, температура которой 15°С. В этот калориметр опустили 200 г цинка при температуре 100°С, после чего температура калориметра поднялась до 17°С. Какова удельная теплоемкость цинка?

9.Какую массу угля надо сжечь, чтобы выделилось 40 800 кДж тепла?  

10.Какая масса древесного угля при сгорании дает столько же энергии, сколько выделяется при сгорании четырех литров бензина?  

11.Воду массой 0,3 кг нагрели на спиртовке от 20°С до 80°С и сожгли при этом 7 г спирта. Определите КПД спиртовки.

 

Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 2

1.Движение молекул газа можно назвать тепловым движением?  

2. Если на морозе потрогать металлические и деревянные перила, какие кажутся холоднее? Почему?

3.Почему радиаторы водяного отопления следует размещать ближе к полу, а не к потолку?

4.

Зачем внутренняя поверхность стеклянной части термоса посеребрена?

5.В каком случае нужно затратить больше энергии: для нагревания на 1°С одного литра воды или для нагревания на 1°С ста граммов воды?

6.Какое количество теплоты необходимо для нагрева килограммовой железной заготовки на 45°С?  

7.Кусок нагретого гранита массой 3 кг помещают в воду. Гранит передает воде12,6 кДж теплоты, охлаждаясь на 10°С. Какова удельная теплоѐмкость камня?  

8.Стальной шарик массой 10 г вынут из печи и опущен в воду с температурой 10°С. Температура воды поднялась до 25°С. Какова была температура шарика в печи, если масса воды 50 г? Удельная теплоемкость стали 0,5 кДж/кг • °С).

9.При полном сгорании нефти выделилось 132 кДж тепла. Какая масса нефти сгорела?

10.Во сколько раз меньше тепла дают при полном сгорании сухие березовые дрова, чем бензин такой же массы?

11.При нагревании 4 л воды на 55°С в примусе сгорело 50 г керосина. Каков КПД примуса?  

Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 3

1.Можно ли сказать, что явление диффузии вызвано тепловым движением?

2.Ручки кранов с горячей водой обычно делают керамическими или пластмассовыми. Почему?

3.Если открыть окно, воздух в комнате постепенно охладится. Как это происходит?

4.Почему летом носят светлую одежду?

5.Мельхиоровую и серебряную вилки одинаковой массы опустили в горячую воду. Одинаковое ли количество теплоты они получат от воды?

6.Как изменится внутренняя энергия двух литров воды при нагревании на 5°С?

7. К 5 кг воды при 12°С долили горячую воду при 50°С, получив смесь температурой 30°С. Сколько воды долили?

 

8.В железный котел массой 1,5 кг налито 5 кг воды. Сколько надо тепла, чтобы в этом котле нагреть воду от 15 °С до 100 °С?

9.Какая масса древесного угля может заменить 60 т нефти?

10.Начальная температура двух литров воды 20°С. До какой температуры можно было бы нагреть эту воду при сжигании 10 г спирта? (Считать, что теплота сгорания спирта целиком пошла на нагревание воды.)  

11.Сколько нужно сжечь керосина в керосинке, чтобы довести от 15°С до кипения 3 кг воды, если КПД керосинки 30% ?

 

 

 

Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 4

1.Что происходит с тепловым движением при повышении температуры?

2. В холодных местах трубы водопровода окутывают минеральной ватой и обивают досками. Для чего это делают?

3.Почему в тех случаях, когда нужно получить в печах сильный жар, устраивают печи с высокими трубами?

4.Какой чайник быстрее остынет — блестящий или закопченный?

5.По куску свинца и по куску чугуна одинаковой массы три раза ударили кувалдой. Какой кусок сильнее нагрелся?

6.Какое количество теплоты необходимо для нагревания алюминиевого шарика массой 0,03 кг на 72°С?

7.Вода массой 0,3 кг остыла на 20°С. На сколько уменьшилась внутренняя энергия воды?  

8.Какова будет температура смеси, если смешать 600 г воды при 80°С с 200 г воды при 20°С?  

9.Медь массой 0,5 кг опущена в 500 г воды, где остывает от 80 °С до 17°С. Вычислите, на сколько градусов нагреется вода.

10.Какую массу угля надо сжечь, чтобы выделилось 40 800 кДж тепла?  

11.

КПД вагранки (шахтной печи) 60%. Сколько надо древесного угля, чтобы нагреть 10 000 кг чугуна от 20°С до 1100°С?

 

 Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 5

1.Изменятся ли кинетическая и потенциальная энергии молекул воды в плотно закупоренной банке с холодной водой, если ее погрузить в горячую воду?

2.Под толстым слоем соломы или сена снег тает медленно. Почему? Если снег засыплет зеленую траву до наступления сильных морозов, то трава благополучно перезимует, оставаясь такой же зеленой. Почему?

3.Почему тяга в камине зимой больше, чем летом?

4.Весной в солнечную погоду грязный снег тает быстрее, чем чистый. Почему?

5.В одной колбе находится вода, в другой — керосин той же массы и температуры. В каждую колбу бросили по одинаково нагретому железному кубику. Что нагреется до более высокой температуры — вода или керосин?

6.Вода массой 0,3 кг остыла на 20°С. На сколько уменьшилась внутренняя энергия воды?  

7.Литр воды при 90°С влили в воду при 10 °С, причем температура воды стала 60°С. Сколько было холодной воды?

8.В воду массой 150 г с температурой 35 °С влили 50 г воды при 19 °С. Какова температура смеси?

9.При полном сгорании нефти выделилось 132 кДж тепла. Какая масса нефти сгорела?

10.Во сколько раз меньше тепла дают при полном сгорании сухие березовые дрова, чем бензин такой же массы?

11.Воду массой 0,3 кг нагрели на спиртовке от 20°С до 80°С и сожгли при этом 7 г спирта. Определите КПД спиртовки.  

 Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 6

1.Свободно падающий мяч, ударившись об асфальт, опять подскакивает, но никогда не поднимается до начальной высоты, с которой упал.

Почему?

2.Почему солома, сено, сухие листья плохо проводят теплоту?

3. Воздух плохо проводит тепло. Почему же остывают на воздухе горячие предметы?

4.Каким способом передается энергия от Солнца к Земле и другим планетам Солнечной системы?  

5.Почему в городах на берегу моря колебания температуры зимой и летом менее резки, чем в городах, расположенных в глубине материка?  

6.Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы 0,015

л воды нагреть на 1°С?  

7.Определите, сколько надо налить в сосуд горячей воды, нагретой до 60°С, если в сосуде уже находится 20 л холодной воды при температуре 15°С; температура смеси должна быть 40°С.  

8.Воду массой 5 кг при 90°С влили в чугунный котелок массой 2 кг при температуре 10 °С. Какова стала температура воды?

9.Какая масса древесного угля может заменить 60 т нефти?

10. Начальная температура двух литров воды 20°С. До какой температуры можно было бы нагреть эту воду при сжигании 10 г спирта? (Считать, что теплота сгорания спирта целиком пошла на нагревание воды.)

11.При нагревании 4 л воды на 55°С в примусе сгорело 50 г керосина. Каков КПД примуса?  

 Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 7

1.Вверх подбрасывают монетку. Какие превращения энергии происходят при подъеме монетки? при ее падении? в момент удара об асфальт?

2.Что будет со льдом, если его в комнате накрыть меховой шубой?

3. В воду при комнатной температуре поместили сверху металлический сосуд со льдом. Будет ли охлаждаться вода?

4. Почему ясная ночь холоднее, чем облачная?

5.Почему для охлаждения некоторых механизмов применяют воду?

6. Рассчитайте количество теплоты, необходимое, чтобы нагреть пруд объемом 300 м³ на 10°С?  

7.На сколько градусов нагреются 5 кг воды, если вода получит 167,2 кДж теплоты?

8.Стальной резец массой 2 кг был нагрет до температуры 800°С и затем опущен в сосуд, содержащий 15 л воды при температуре 10°С. До какой температуры нагреется вода в сосуде?

9.Какую массу угля надо сжечь, чтобы выделилось 40 800 кДж тепла?  

10.Какая масса древесного угля при сгорании дает столько же энергии, сколько выделяется при сгорании четырех литров бензина?  

11.Сколько нужно сжечь керосина в керосинке, чтобы довести от 15°С до кипения 3 кг воды, если КПД керосинки 30% ?

 

 

 

Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 8

1. Почему при ударе об асфальт монетка нагревается?

2.Под какой крышей зимой теплее — под соломенной или железной?

3.Чем вызывается движение воды по трубам водяного отопления?

4. Зачем весной в холодные ясные ночи в садах разводят костры, дающие много дыма?

5.В каком случае нужно затратить больше энергии: для нагревания на 1°С одного литра воды или для нагревания на 1°С ста граммов воды?

6.Объем воздуха 60 м³, удельная теплоемкость 1000 Дж/кг * °С, плотность воздуха 1,29 кг/м³. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть его на 22°С?  

7.В калориметр налито 2 кг воды при температуре 15°С. До какой температуры нагреется вода калориметра, если в нее опустить латунную гирю в 500 г, нагретую до 100°С? Удельная теплоемкость латуни 0,37 кДж/(кг • °С).

8.Какой температуры получится вода, если смешать 0,02 кг воды при 15°С; 0,03 кг воды при 25 °С и 0,01 кг воды при 60°С?

9. При полном сгорании нефти выделилось 132 кДж тепла. Какая масса нефти сгорела?

10.Во сколько раз меньше тепла дают при полном сгорании сухие березовые дрова, чем бензин такой же массы?

11.КПД вагранки (шахтной печи) 60%. Сколько надо древесного угля, чтобы нагреть 10 000 кг чугуна от 20°С до 1100°С?

 

 Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 9

1.В один стакан налита горячая вода, в другой — холодная той же массы. В каком стакане вода обладает большей внутренней энергией?

2.Под какой крышей зимой теплее — под соломенной или железной?

3.Почему радиаторы водяного отопления следует размещать ближе к полу, а не к потолку?

4.Почему мало нагревается зеркало, когда на него падают лучи солнца?

5.Мельхиоровую и серебряную вилки одинаковой массы опустили в горячую воду. Одинаковое ли количество теплоты они получат от воды?

6.Алюминиевый и медный бруски одинаковой массы 1 кг охлаждают на 1°С. На сколько изменится внутренняя энергия каждого бруска? У какого бруска она изменится больше и на сколько?

7.В калориметр было налито 450 г воды, температура которой 20°С. Когда в эту воду погрузили 200 г железных опилок, нагретых до 100°С, температура воды стала 24°С. Определите удельную теплоемкость опилок.

8.Свинец массой 0,1 кг при температуре 100°С погрузили в алюминиевый калориметр массой 0,04 кг, содержащий 0,24 кг воды при температуре 15°С. После чего в калориметре установилась температура 16°С. Какова удельная теплоемкость свинца?

9.Какая масса древесного угля может заменить 60 т нефти?

10.Начальная температура двух литров воды 20°С. До какой температуры можно было бы нагреть эту воду при сжигании 10 г спирта? (Считать, что теплота сгорания спирта целиком пошла на нагревание воды. )

11.Воду массой 0,3 кг нагрели на спиртовке от 20°С до 80°С и сожгли при этом 7 г спирта. Определите КПД спиртовки.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 10

1.Приведите примеры изменения внутренней энергии тел при их сжатии.

2.Какое значение при нагревании воды имеет накипь в котле?

3.Если открыть окно, воздух в комнате постепенно охладится. Как это происходит?

4.Зачем внутренняя поверхность стеклянной части термоса посеребрена?

5.По куску свинца и по куску чугуна одинаковой массы три раза ударили кувалдой. Какой кусок сильнее нагрелся?

6.Какое количество теплоты необходимо для нагрева килограммовой железной заготовки на 45°С?  

7.Кусок нагретого гранита массой 3 кг помещают в воду. Гранит передает воде12,6 кДж теплоты, охлаждаясь на 10°С. Какова удельная теплоѐмкость камня?  

8.Стальной шарик массой 10 г вынут из печи и опущен в воду с температурой 10°С. Температура воды поднялась до 25°С. Какова была температура шарика в печи, если масса воды 50 г? (Удельная теплоемкость стали 0,5 кДж/кг • °С).

9.Какую массу угля надо сжечь, чтобы выделилось 40 800 кДж тепла?  

10.Какая масса древесного угля при сгорании дает столько же энергии, сколько выделяется при сгорании четырех литров бензина?  

11. При нагревании 4 л воды на 55°С в примусе сгорело 50 г керосина. Каков КПД примуса?  

 

Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 11

1.Как меняется внутренняя энергия тел при трении? Приведите примеры.

2.Почему толстые чайные стаканы лопаются от горячей воды, в тонких же стаканах можно кипятить воду?

3.Почему в тех случаях, когда нужно получить в печах сильный жар, устраивают печи с высокими трубами?

4.Почему летом носят светлую одежду?

5.В одной колбе находится вода, в другой — керосин той же массы и температуры. В каждую колбу бросили по одинаково нагретому железному кубику. Что нагреется до более высокой температуры — вода или керосин?

6.Как изменится внутренняя энергия двух литров воды при нагревании на 5°С?

7. Кусок нагретого гранита массой 3 кг помещают в воду. Гранит передает воде12,6 кДж теплоты, охлаждаясь на 10°С. Какова удельная теплоѐмкость камня?  

8.Стальной шарик массой 10 г вынут из печи и опущен в воду с температурой 10°С. Температура воды поднялась до 25°С. Какова была температура шарика в печи, если масса воды 50 г? Удельная теплоемкость стали 0,5 кДж/кг • °С).

9.При полном сгорании нефти выделилось 132 кДж тепла. Какая масса нефти сгорела?

10.Во сколько раз меньше тепла дают при полном сгорании сухие березовые дрова, чем бензин такой же массы?

11.Сколько нужно сжечь керосина в керосинке, чтобы довести от 15°С до кипения 3 кг воды, если КПД керосинки 30% ?

Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 12

1.Меняется ли внутренняя энергия тел при ударе? Приведите примеры.

2. В сосуд с горячей водой опустили одновременно серебряную и деревянную ложки одинаковой массы. Какая из ложек быстрее нагреется? Как при этом изменится внутренняя энергия воды? ложек? Каким способом осуществляется теплообмен между водой и ложками?

3.Почему тяга в камине зимой больше, чем летом?

4.Какой чайник быстрее остынет — блестящий или закопченный?

5.Почему в городах на берегу моря колебания температуры зимой и летом менее резки, чем в городах, расположенных в глубине материка?

6.Какое количество теплоты необходимо для нагревания алюминиевого шарика массой 0,03 кг на 72°С?

7.К 5 кг воды при 12°С долили горячую воду при 50°С, получив смесь температурой 30°С. Сколько воды долили?  

8.В железный котел массой 1,5 кг налито 5 кг воды. Сколько надо тепла, чтобы в этом котле нагреть воду от 15 °С до 100 °С?

9.Какая масса древесного угля может заменить 60 т нефти?

10. Начальная температура двух литров воды 20°С. До какой температуры можно было бы нагреть эту воду при сжигании 10 г спирта? (Считать, что теплота сгорания спирта целиком пошла на нагревание воды.)

11.КПД вагранки (шахтной печи) 60%. Сколько надо древесного угля, чтобы нагреть 10 000 кг чугуна от 20°С до 1100°С?

 

 

 

Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 13

1.Почему происходит изменение внутренней энергии пружины при ее сжатии?

2.Если на морозе потрогать металлические и деревянные перила, какие кажутся холоднее? Почему?

3. Воздух плохо проводит тепло. Почему же остывают на воздухе горячие предметы?

4.Весной в солнечную погоду грязный снег тает быстрее, чем чистый. Почему?

5.Почему для охлаждения некоторых механизмов применяют воду?

6. Вода массой 0,3 кг остыла на 20°С. На сколько уменьшилась внутренняя энергия воды?  

7.Какова будет температура смеси, если смешать 600 г воды при 80°С с 200 г воды при 20°С?  

8.Медь массой 0,5 кг опущена в 500 г воды, где остывает от 80 °С до 17°С. Вычислите, на сколько градусов нагреется вода.

9.Какую массу угля надо сжечь, чтобы выделилось 40 800 кДж тепла?  

10.Какая масса древесного угля при сгорании дает столько же энергии, сколько выделяется при сгорании четырех литров бензина?  

11.Воду массой 0,3 кг нагрели на спиртовке от 20°С до 80°С и сожгли при этом 7 г спирта. Определите КПД спиртовки.  

Контрольная работа, 8 класс

«Изменение агрегатных состояний вещества»

Вариант 14

1.Происходит ли изменение внутренней энергии газа при его расширении?

2. Ручки кранов с горячей водой обычно делают керамическими или пластмассовыми. Почему?

3. В воду при комнатной температуре поместили сверху металлический сосуд со льдом. Будет ли охлаждаться вода?

4.Каким способом передается энергия от Солнца к Земле и другим планетам Солнечной системы?  

5.В каком случае нужно затратить больше энергии: для нагревания на 1°С одного литра воды или для нагревания на 1°С ста граммов воды?

6.Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы 0,015 л воды нагреть на 1°С?  

7.Литр воды при 90°С влили в воду при 10 °С, причем температура воды стала 60°С. Сколько было холодной воды?

8.В воду массой 150 г с температурой 35 °С влили 50 г воды при 19 °С. Какова температура смеси?

9.При полном сгорании нефти выделилось 132 кДж тепла. Какая масса нефти сгорела?

10.Во сколько раз меньше тепла дают при полном сгорании сухие березовые дрова, чем бензин такой же массы?

11. Сколько нужно сжечь керосина в керосинке, чтобы довести от 15°С до кипения 3 кг воды, если КПД керосинки 30% ?

 

База решений задач FIZMATBANK.RU — задачи по физике, страница 451

50365. Ко дну сосуда с водой приморожен шарик из льда. Как изменится уровень воды в сосуде, когда лед растает? Изменится ли при этом сила давления воды на дно сосуда?

50366. В сосуде с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень воды в сосуде, если лед растает?

50367. В сосуде с водой плавает кусок льда, в котором находится пузырек воздуха. Изменится ли уровень воды в сосуде, когда лед растает?

50368. В сосуде с водой плавает кусок льда с вмерзшим в него стальным шариком. Изменится ли уровень воды в сосуде, когда лед растает?

50369. В сосуд налиты вода и керосин (рис. 9.1). На поверхности воды плавает шарик из парафина. При этом частично шарик находится в воде, частично — в керосине. Изменится ли объем части шарика, находящейся в воде, если сосуд заполнить керосином доверху?

50370. Сосуд частично заполнен водой, в которой плавает кусок льда. Поверх льда наливают керосин так, что кусок льда полностью оказывается в керосине. При этом верхний уровень керосина устанавливается на высоте h от дна сосуда. Как изменится эта высота, когда лед растает?

50371. В сосуде с водой плавает брусок из льда. Как изменится глубина погружения бруска в воде, если поверх воды налить керосин?

50372. В сосуде с водой плавает брусок из льда, на котором лежит деревянный шар. Плотность вещества шара меньше плотности воды. Изменится ли уровень воды в сосуде, если лед растает?

50373. В сосуде с водой плавает железный коробок. В центре дна коробка имеется небольшое отверстие, закрытое растворимой в воде пробкой. При этом уровень воды в сосуде равен H. Через некоторое время пробка растворилась в воде и коробок утонул. Изменился ли уровень воды в сосуде?

50374. В сосуде с водой плавает деревянный диск, в центре которого укреплен шарик из свинца (рис. 9.2). Изменится ли уровень воды в сосуде относительно его дна, если диск перевернуть?

50375. В сосуде с водой плавает деревянный брусок с укрепленной на нем изогнутой проволочкой (рис. 9.3). На конце проволочки подвешен шар из свинца. Изменится ли уровень воды в сосуде, если нить, удерживающую шар, удлинить так, чтобы шар целиком погрузился в воду? (На рисунке положение шара в воде обозначено штриховой линией.)

50376. В сосуде с водой плавает железный коробок, ко дну которого при помощи нити подвешен стальной шар. Шар не касается дна сосуда. Как изменится высота уровня воды в сосуде, если нить, удерживающая шар, оборвется?

50377. В начальный момент, когда деревянный коробок плавал в сосуде с водой, ее уровень был расположен на высоте Н. Но со временем в коробок через щели в нем попала вода, и коробок значительно погрузился в воду, но продолжал плавать. Изменился ли при этом уровень воды в сосуде?

50378. В сосуде с водой плавает опрокинутая вверх дном кастрюля. Будет ли изменяться уровень воды в сосуде с изменением температуры окружающего кастрюлю воздуха? (Тепловым расширением воды, кастрюли и сосуда пренебречь.)

50379. Два одинаковых сосуда до краев наполнены водой. На поверхности воды в каждом из сосудов плавают одинаковые деревянные бруски. На бруске в первом сосуде лежит стальной шарик; такой же шарик лежит на дне второго сосуда. Одинаков ли вес первого и второго сосудов со всем их содержимым?

50380. К пружинным весам подвешено тело, погруженное в сосуд с водой при комнатной температуре (рис. 9.4). Как изменятся показания весов, если жидкость вместе с погруженным в нее телом нагреть?

50381. В холодном помещении на одной чаше весов находится сосуд с водой и погруженным в нее телом. На другой — груз, уравновешивающий весы (рис. 9.5). Сохранится ли равновесие весов, если данную установку перенести из холодного помещения в теплое?

50382. На левой чаше весов находится сосуд с водой, а на правой — штатив, к перекладине которого подвешено на нити какое-нибудь тело. Пока тело не погружено в воду, весы находятся в равновесии (рис. 9.6). Затем нить удлиняют так, что тело полностью погружается в воду (не касаясь дна сосуда). При этом равновесие весов нарушается. Какой груз и на какую чашу весов нужно положить, чтобы восстановить равновесие?

50383. В один из двух одинаковых цилиндрических сообщающихся сосудов, частично заполненных водой, поместили деревянный шарик массой 20 г. При этом в другом сосуде уровень воды поднялся на 2 мм. Чему равна площадь поперечного сечения сообщающегося сосуда?

50384. Железный кубик с ребром а, из которого вырезали кубик с ребром 1/2 а, погрузили в воду. Чему равна выталкивающая сила, действующая на оставшуюся (сплошную) часть кубика?

50385. Каков наибольший вес куска железа, привязанного к пробковому кубу с ребром 3 см, если оба тела, будучи погружены в воду, не потонули в ней? (Весом нити пренебречь.)

50386. Динамометр показывает, что мраморный шарик, подвешенный к нему на тонкой нити, весит 1,62 Н. Что будет показывать динамометр, если шарик наполовину погрузить в воду?

50387. Прямоугольная льдина длиной 52 м и шириной 40 м плавает в море. Высота льдины, выступающей над поверхностью воды, равна 1 м. Определите объем всей льдины.

50388. На весах уравновешен сосуд с водой. В воду опустили подвешенный на нити куб из железа. При этом он не касается дна и стенок сосуда. Площадь поверхности куба равна 150 см2. Какой груз и на какую чашу следует положить, чтобы привести весы в равновесие?

50389. Деревянный кубик стоит внутри сосуда на подставках (рис. 9.7). Площадь полной поверхности кубика 294 см2. Высота подставок 2 см. Сосуд медленно заполняют водой. При какой высоте столба воды в сосуде давление кубика на подставки станет равным нулю? рд = 700 кг/м3.

50390. Какую массу имеет деревянный брусок со стороной l, если при переносе его из масла в воду глубина погружения бруска уменьшилась на h?

50391. Кусок металла массой 780 г в воде весит 6,8 Н, в жидкости A — 7 Н и в жидкости Б — 7,1 Н. Определите плотности жидкостей А и Б.

50392. Цинковый шар весит 3,6 Н, а при погружении в воду — 2,8 Н. Сплошной ли это шар или имеет полость?

50393. Сплошное однородное тело, будучи погружено в жидкость плотностью р1 весит Р1, а в жидкости плотностью р2 весит P2. Определите плотность вещества тела.

50394. Кусок парафина в форме параллелепипеда толщиной 5 см плавает в воде. Какая часть этого куска выступает над водой?

50395. Колба из стекла вместимостью 1,5 л имеет массу 250 г. Какой минимальный груз надо поместить в колбу, чтобы она потонула в воде?

50396. Поверх ртути в сосуде налита вода. Кусок гранита объемом V плавает у границы раздела этих жидкостей (при этом гранит полностью покрыт водой). Какой объем V1 имеет погруженная в ртуть часть гранита?

50397. Какой массы алюминиевый груз следует привязать к деревянному бруску массой 5,4 кг, чтобы, будучи погруженными в воду, они находились в ней во взвешенном состоянии? (рд = 500 кг/м3.)

50398. Деревянный и алюминиевый цилиндры одинакового сечения соединены в торец. Длина деревянного цилиндра 20 см. Какую длину должен иметь алюминиевый цилиндр, чтобы при плавании в воде цилиндры устанавливались вертикально, причем верхнее основание деревянного цилиндра находилось бы на 2,9 см выше уровня воды? (рд = 800 кг/м3.)

50399. К куску железа массой 11,7 г привязан кусок пробки массой 1,2 г. В воде они весят 0,064 Н. Определите плотность пробки. Объемом и весом нитей, связывающих куски, можно пренебречь.

50400. Полый медный шар плавает в воде во взвешенном состоянии. Чему равна масса шара, если объем воздушной полости равен V1 = 17,75 см3?

50401. В бак с водой опущена длинная стеклянная трубка с площадью сечения s. Верхний конец трубки открыт и находится выше уровня воды в баке, а снизу трубка закрыта пластинкой с площадью сечения S и толщиной l (рис. 9.8). Плотность материала пластинки рпл больше плотности воды рв. Трубку медленно поднимают вверх. Определите, на какой глубине h пластинка оторвется от трубки.

50402. В дно бака впаяна трубка с площадью сечения s. Снизу трубка открыта, а сверху прикрыта пластинкой с площадью S и толщиной l (рис. 9.9). Какой должна быть минимальная плотность материала пластинки р, чтобы она не всплывала при высоте воды в баке над пластинкой, равной H?

50403. Древнегреческий ученый Аристотель для доказательства невесомости воздуха взвешивал пустой кожаный мешок и тот же мешок, наполненный воздухом. В обоих случаях показания весов были одинаковы. Почему заключение Аристотеля, что воздух не имеет веса, неверно?

50404. Отто Герике предполагал, что сосуды с разреженным воздухом должны подниматься в воздух. По проекту Франческо Де Лана Терци воздушный корабль должен был состоять из лодки и четырех металлических шаров, из которых выкачан воздух. Объясните, почему надо считать утверждение Герике и проект Лана правильными, но неосуществимыми на практике.

50405. Одинаковые по весу оболочки двух шаров сделаны: одна — из эластичной резины, другая — из прорезиненной ткани. Оболочки наполнены водородом равного объема. Шары отпустили, и они стали подниматься в воздухе. Какой из шаров поднимется на большую высоту? (Диффузией водорода в атмосферу пренебречь.)

50406. В каком случае подъемная сила у самодельного бумажного воздушного шара, заполненного горячим воздухом, больше: когда ребята запускали его в помещении школы или на дворе школы, где было довольно прохладно?

50407. На левой чаше очень чувствительных весов находится открытый сосуд, в который вставлена длинногорлая колба, частично заполненная водой (рис. 9.10). На правую чашу весов положен груз из свинца, уравновешивающий весы. Нарушится ли равновесие весов, если атмосферное давление изменится?

50408. Из какого материала надо сделать гири, чтобы при точном взвешивании можно было не вводить поправки на потерю веса в воздухе?

50409. В закрытом сосуде на поверхности воды плавает шар. Как изменится глубина погружения шара, если в сосуд накачать воздух так, чтобы давление воздуха в сосуде увеличилось в два раза?

50410. В цилиндрическом сосуде, наполненном маслом, на поверхности плавает кусок льда. Температура всей системы равна 0°С. Изменится ли уровень масла в сосуде относительно дна, когда лед растает и образовавшаяся вода опустится на дно сосуда, а температура системы сохранится?

50411. В цилиндрический сосуд с площадью дна S налита жидкость плотностью р. На сколько повысится уровень жидкости в сосуде, если в него поместить тело массой М, которое, плавая, не касается дна сосуда?

50412. В два цилиндрических сообщающихся сосуда одинакового сечения S налита жидкость плотностью р. На сколько повысится уровень жидкости в левом сосуде относительно начального, если в правый сосуд поместить шар массой М, который не тонет?

50413. Плоская льдина толщиной Н плавает в море. Какова высота надводной части льдины, если рв и рл — плотности воды и льда соответственно?

50414. Плоская льдина, плавая в море, выступает из воды на h. Какова толщина льдины, если плотность воды р0, а льда р1?

50415. В цилиндрическом сосуде с площадью дна S в воде плавает кусок льда с вмерзшим в него куском свинца массой m. На сколько изменится уровень воды в сосуде после таяния льда, если плотность воды р0, свинца рс?

50416. Кусок льда, внутри которого вморожен шарик из свинца, плавает в цилиндрическом сосуде с водой. Площадь дна сосуда S. Какова масса шарика, если после полного таяния льда уровень воды в сосуде понизился на h? Плотность свинца р1, воды р0.

50417. Как с помощью граненого стакана (баночки), мензурки вместимостью 25 см3, стеклянного сосуда, полоски из мягкого металла размером 2 x 20 см и сосуда с водой (водопроводного крана) определить плотность стекла, из которого изготовлен стакан?

50418. Гвоздь забили в бревно, затем вытащили его. Одинаковую ли при этом совершили механическую работу?

50419. Два мальчика, соревнуясь в перетягивании каната, тянут его в разные стороны. Один из них перетянул. Сравните механические работы сил, приложенных к канату.

50420. Тренируясь, штангист «взял» в рывке штангу. Одинаковые ли механические работы были произведены силой, приложенной к штанге, на первой и второй половине высоты подъема ее?

50421. Может ли механическую работу совершить сила трения покоя?

50422. Нижний конец вертикальной пружины укреплен у пола. Ее можно растянуть на dl или сжать на dl. Одинаковая ли при этом будет совершена работа?

50423. Пружина в ненапряженном состоянии закреплена на концах между колышками одинаковой высоты. Ее можно растянуть на некоторую длину или на столько же сжать. Одинаковая ли при этом будет выполнена работа?

50424. Пружину динамометра растянули вначале до половины шкалы и через некоторое время продолжили растяжение до конца шкалы. Во сколько раз большей была произведена механическая работа по растяжению пружины на втором участке шкалы, чем на первом?

50425. Порожнюю закрытую бутылку (с плоским дном) погружают в воду один раз горлышком вниз, а другой — вверх на одну и ту же глубину, равную 1/2 высоте бутылки. При каком погружении бутылки в воду требуется совершить большую работу?

50426. Аквалангист на некоторой глубине в воде освободил взятые с собой при погружении деревянный и пробковый шарики, и они всплыли. Объем шариков одинаков, pд > pп. Одинаковая ли была совершена работа равнодействующей сил, приложенных к шарику, по подъему шариков на поверхность воды при всплывании их?

50427. Изменится ли работа, производимая двигателем эскалатора, если пассажир, стоящий на равномерно движущейся вверх лестнице эскалатора, начнет сам равномерно подниматься по ней?

50428. Чтобы удалить гвоздь длиной 10 см из бревна, необходимо приложить начальную силу 2 кН. Гвоздь вытащили из бревна. Какую при этом совершили механическую работу?

50429. В открытую с обоих концов трубку вставлена пробка длиной а. Пробка находится от края трубки на расстоянии а (рис. 10.1). Какую работу надо произвести, чтобы вытащить пробку из трубки, если сила трения между пробкой и трубкой F? Весом пробки пренебречь.

50430. В доску толщиной 5 см забили гвоздь длиной 10 см так, что половина гвоздя прошла навылет. Чтобы вытащить его из доски, необходимо приложить силу 1,8 кН. Гвоздь вытащили из доски. Какую при этом совершили механическую работу?

50431. Канат длиной 5 м и массой 8 кг лежит на земле. Канат за один конец подняли на высоту, равную его длине. Какую при этом совершили механическую работу?

50432. Оконную штору массой 1,4 кг и длиной 2 м свертывают на тонкий валик наверху окна. 5 Па? Трением и весом поршня можно пренебречь.

50435. Плоская льдина площадью поперечного сечения S = 1 м2 и толщиной H = 0,4 м плавает в воде. Какую работу надо совершить, чтобы льдину полностью погрузить в воду?

50436. В цилиндрическом сосуде с водой плавает брусок высотой l и сечением S (рис. 10.2). Какую работу необходимо совершить, чтобы с помощью тонкой стальной спицы брусок медленно опустить на дно стакана? Сечение стакана S1 = 2S, начальная высота воды в стакане l, плотность материала бруска р = 0,5 рв, где рв — плотность воды.

50437. Подвеска состоит из однородных стержней, соединенных шарнирно. Вес системы Р. Определите натяжение нити АВ (рис. 10.3).

50438. Подвеска состоит из однородных стержней, соединенных шарнирно. Вес груза Р. Определите натяжение нити AВ (рис. 10.4). (Весом подвески пренебречь.)

50439. Однородная цепочка длиной 2 м лежит на столе. Когда часть цепочки длиной 0,2 м опускают со стола, она начинает скользить вниз. Масса цепочки 5 кг, а сила трения между столом и цепочкой составляет 0,1 веса цепочки. Какая работа против силы трения совершается при соскальзывании цепочки?

50440. Невесомый куб, длина ребра которого а, погружают вертикально один раз в воду, а другой — в ртуть до тех пор, пока уровень жидкости не совпадет с верхней гранью куба. Сравните работы, выполняемые при этих погружениях.

50441. Совершает ли механическую работу по перемещению поезда, движущегося равномерно по прямому пути, ветер, дующий в направлении, перпендикулярном направлению перемещения поезда?

50442. По льду озера санки весом 20 Н были перемещены на пути 10 м. Чему равна работа силы тяжести на этом пути?

50443. Какую работу совершит мальчик, прилагая силу 60 Н, чтобы поднять брусок весом 20 Н на высоту 1,5 м?

50444. Щепочка объемом V и весом Р всплыла на поверхность воды плотностью р с глубины Н. Чему равна механическая работа, совершенная при всплывании щепочки? (Трением пренебречь.)

50445. Судно перешло из реки в море. При этом мощность, развиваемая двигателями, и число оборотов винта не изменились. Изменилась ли скорость движения судна относительно воды? (Вязкость речной и морской воды считать одинаковой.)

50446. Изменится ли мощность, развиваемая двигателями эскалатора, если мальчик, стоящий на движущейся вверх лестнице эскалатора, начнет подниматься по эскалатору с постоянной скоростью?

50447. Чему равен КПД гидростанции, если расход воды равен 6 м3/с, напор воды 20 м, а мощность станции 880 кВт?

50448. Из колодца глубиной 18 м за 0,5 мин с помощью ворота подняли бадью с глиной массой 36 кг на цепи, каждый метр которой имеет массу 1 кг. 5 кг. Определите число ходов малого поршня за 1 мин, если за один ход он опускается на 20 см. Мощность двигателя при прессе 3,68 кВт, КПД пресса h = 75%. Отношение площадей поршней 0,01.

50452. Ящик с квадратным дном (l = 1,8 м) стоит на цементном полу, продолжением которого является дощатый пол (рис. 11.1). Какая была развита мощность, если за 1 мин ящик был передвинут на дощатый пол? Сила трения между ящиком и цементным полом равна 0,54 кН, а между ящиком и дощатым полом — 0,72 кН.

50453. Автомобиль с двигателем мощностью N1 = 30 кВт при перевозке груза развивает скорость v1 = 15 м/с. Автомобиль с двигателем мощностью N2 = 20 кВт при тех же условиях развивает скорость v2 = 10 м/с. С какой скоростью будут двигаться автомобили, если их соединить тросом?

50454. Наблюдая за лодкой, ведущей на буксире другую такую же, можно заметить, что буксирный канат бывает натянут не все время. Объясните причину этого явления. (Мощность, развиваемая буксиром, постоянна.)

50455. Под действием груза пружина растянулась (рис. 12.1). Как будет изменяться потенциальная энергия пружины, если ее: а) нагревать; б) охлаждать?

50456. У дна сосуда с водой на нити удерживается деревянный шар (рис. 12.2). Нить оборвалась, и шар всплыл. Как изменилась относительно земли потенциальная энергия системы сосуд — вода — шар?

50457. Предположим, что в некотором районе на поверхности Луны твердость и плотность грунта совпадают с твердостью и плотностью грунта в данном месте на Земле. Где легче копать лопатой: на Земле или на Луне?

50458. Мяч, который уронили с некоторой высоты Н в неподвижном лифте, подскакивает на высоту h. Изменится ли эта высота, если лифт равномерно движется навстречу уроненному в нем с той же высоты мячу?

50459. Пружина из цинка удерживается в деформированном состоянии с помощью стягивающий ее концы нити. Деформированную пружину опустили в серную кислоту, в которой цинк растворился. Исчезла ли потенциальная энергия пружины?

50460. Может ли потенциальная энергия быть отрицательной?

50461. Мальчик бросает снежки, стоя в рыхлом снегу. Затем он переходит на хорошо утоптанную, нескользкую площадку и продолжает бросать такие же снежки и с тем же усилием. Считая направление бросания снежков горизонтальным, определите, одинаково ли далеко будут падать снежки.

50462. За счет какой энергии совершается работа по подъему аэростата?

50463. Со дна водоема всплыл пузырек газа. За счет чего увеличилась его потенциальная энергия?

50464. Аэрозонд, наполненный водородом, поднялся в стратосферу. За счет чего увеличилась его потенциальная энергия?

Учебное пособие по физике

Если вы следили за этим уроком с самого начала, значит, вы все лучше и лучше понимаете температуру и тепло. Вы должны разработать модель материи, состоящей из частиц, которые вибрируют (качаются вокруг фиксированного положения), перемещаются (перемещаются из одного места в другое) и даже вращаются (вращаются вокруг воображаемой оси). Эти движения сообщают частицам кинетическую энергию. Температура является мерой среднего количества кинетической энергии, которой обладают частицы в образце вещества. Чем больше частицы вибрируют, перемещаются и вращаются, тем выше температура объекта. Надеюсь, вы усвоили понимание тепла как потока энергии от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой. Именно разница температур между двумя соседними объектами вызывает этот теплообмен. Теплопередача продолжается до тех пор, пока два объекта не достигнут теплового равновесия и не будут иметь одинаковую температуру. Обсуждение теплопередачи было построено вокруг некоторых повседневных примеров, таких как охлаждение кружки горячего кофе и нагревание банки холодной газировки. Наконец, мы провели мысленный эксперимент, в котором металлическая банка с горячей водой помещается в пенопластовый стакан с холодной водой. Тепло передается от горячей воды к холодной воде до тех пор, пока оба образца не будут иметь одинаковую температуру.

Теперь мы должны исследовать некоторые из следующих вопросов:

• Что происходит на уровне частиц, когда энергия передается между двумя объектами?
• Почему тепловое равновесие всегда устанавливается, когда два тела передают тепло?
• Как работает теплопередача в объеме объекта?
• Существует ли более одного метода теплопередачи? Если да, то чем они похожи и чем отличаются друг от друга?

Проводимость — вид частиц

Давайте начнем обсуждение с возвращения к нашему мысленному эксперименту, в котором металлическая банка с горячей водой была помещена в пенопластовый стакан с холодной водой. Тепло передается от горячей воды к холодной воде до тех пор, пока оба образца не будут иметь одинаковую температуру. В этом случае передачу тепла от горячей воды через металлическую банку к холодной воде иногда называют теплопроводностью. Кондуктивный тепловой поток включает передачу тепла из одного места в другое в отсутствие какого-либо потока материала. Нет ничего физического или материального, перемещающегося из горячей воды в холодную. Только энергия передается от горячей воды к холодной воде. Кроме потери энергии, от горячей воды не остается ничего другого. И кроме прироста энергии в холодную воду больше ничего не входит. Как это произошло? Какой механизм делает возможным кондуктивный поток тепла?

Такой вопрос относится к уровню частиц. Чтобы понять ответ, мы должны думать о материи как о состоящей из мельчайших частиц атомов, молекул и ионов. Эти частицы находятся в постоянном движении; это дает им кинетическую энергию. Как упоминалось ранее в этом уроке, эти частицы перемещаются по пространству контейнера, сталкиваясь друг с другом и со стенками своего контейнера. Это известно как поступательная кинетическая энергия и является основной формой кинетической энергии для газов и жидкостей. Но эти частицы также могут колебаться вокруг фиксированного положения. Это дает частицам колебательную кинетическую энергию и является основной формой кинетической энергии для твердых тел. Проще говоря, материя состоит из маленьких шевелений и маленьких хлопушек. Вигглеры — это те частицы, которые колеблются вокруг фиксированного положения. Они обладают колебательной кинетической энергией. Бэнгеры — это те частицы, которые движутся через контейнер с поступательной кинетической энергией и сталкиваются со стенками контейнера.

Стенки контейнера представляют собой периметр образца материи. Подобно тому, как периметр вашей собственности (как в случае недвижимости) является самым дальним расширением собственности, так и периметр объекта является самым дальним расширением частиц в образце материи. По периметру маленьких хлопушек сталкиваются с частицами другого вещества — частицами контейнера или даже окружающего воздуха. Даже закрепленные по периметру вигглеры немного стучат. Находясь по периметру, их покачивание приводит к столкновениям с частицами, находящимися рядом с ними; это частицы контейнера или окружающего воздуха.

На этом периметре или границе столкновения маленьких сопел и вигглеров являются упругими столкновениями, при которых общая кинетическая энергия всех сталкивающихся частиц сохраняется. Чистый эффект этих упругих столкновений заключается в передаче кинетической энергии через границу частицам на противоположной стороне. Более энергичные частицы теряют немного кинетической энергии, а менее энергичные частицы приобретают немного кинетической энергии. Температура является мерой среднего количества кинетической энергии, которой обладают частицы в образце вещества. Таким образом, в среднем в объекте с более высокой температурой с большей кинетической энергией больше частиц, чем в объекте с более низкой температурой. Поэтому, когда мы усредняем все столкновения вместе и применяем принципы, связанные с упругими столкновениями, к частицам в образце вещества, логично заключить, что объект с более высокой температурой потеряет часть кинетической энергии, а объект с более низкой температурой приобретет некоторую кинетическую энергию. . Столкновения наших маленьких сопел и вигглеров будут продолжать передавать энергию до тех пор, пока температуры двух объектов не станут одинаковыми. Когда это состояние теплового равновесия достигнуто, средняя кинетическая энергия частиц обоих объектов равна. При тепловом равновесии количество столкновений, приводящих к выигрышу энергии, равно количеству столкновений, приводящих к потере энергии. В среднем нет чистой передачи энергии в результате столкновений частиц на периметре.

На макроскопическом уровне тепло — это передача энергии от объекта с высокой температурой к объекту с низкой температурой. На уровне частиц тепловой поток можно объяснить с точки зрения чистого эффекта от столкновений целой группы маленьких сопел . Нагрев и охлаждение являются макроскопическим результатом этого явления на уровне частиц. Теперь давайте применим этот вид частиц к сценарию с металлической банкой с горячей водой, расположенной внутри пенопластового стакана с холодной водой. В среднем частицы с наибольшей кинетической энергией имеют частицы горячей воды. Будучи жидкостью, эти частицы движутся с поступательной кинетической энергией и ударяются о частицы металлической банки. Когда частицы горячей воды ударяются о частицы металлической банки, они передают энергию металлической банке. Это нагревает металлическую банку. Большинство металлов являются хорошими теплопроводниками, поэтому они довольно быстро нагреваются по всему объему банки. Банка принимает почти ту же температуру, что и горячая вода. Будучи твердым телом, металлическая банка состоит из маленьких шевелек . Вигглеры по внешнему периметру металла могут удариться о частиц в холодной воде. Столкновения между частицами металла и частицами холодной воды приводят к передаче энергии холодной воде. Это медленно нагревает холодную воду. Взаимодействие между частицами горячей воды, металлической банки и холодной воды приводит к передаче энергии наружу от горячей воды к холодной воде. Средняя кинетическая энергия частиц горячей воды постепенно уменьшается; средняя кинетическая энергия частиц холодной воды постепенно увеличивается; и, в конце концов, тепловое равновесие будет достигнуто в точке, когда частицы горячей и холодной воды будут иметь одинаковую среднюю кинетическую энергию. На макроскопическом уровне можно было бы наблюдать снижение температуры горячей воды и повышение температуры холодной воды.

Механизм, в котором тепло передается от одного объекта к другому через столкновения частиц, известен как теплопроводность. При проведении нет чистой передачи физического материала между объектами. Ничто материальное не перемещается через границу. Изменения температуры полностью объясняются как результат выигрыша и потери кинетической энергии при столкновениях.

 

Проведение через объем объекта

Мы обсудили, как тепло передается от одного объекта к другому посредством теплопроводности. Но как он проходит через объем объекта? Например, предположим, что мы достаем из шкафа керамическую кофейную кружку и ставим ее на столешницу. Кружка находится при комнатной температуре — может быть, при 26°C. Затем предположим, что мы наполняем керамическую кофейную кружку горячим кофе с температурой 80°C. Кружка быстро нагревается. Энергия сначала поступает в частицы на границе между горячим кофе и керамической кружкой. Но затем она течет через объем керамики ко всем частям керамической кружки. Как происходит теплопроводность в самой керамике?

Механизм передачи тепла через объем керамической кружки описан аналогично предыдущему. Керамическая кружка состоит из набора упорядоченно расположенных шевелек. Это частицы, которые колеблются вокруг фиксированного положения. Когда керамические частицы на границе между горячим кофе и кружкой нагреваются, они приобретают кинетическую энергию, которая намного выше, чем у их соседей. Когда они извиваются более энергично, они врезаются в своих соседей и увеличивают свою кинетическую энергию колебаний. Эти частицы, в свою очередь, начинают более энергично раскачиваться, а их столкновения с соседями увеличивают их кинетическую энергию колебаний. Процесс передачи энергии с помощью маленькой сосиски продолжается от частиц внутри кружки (в контакте с частицами кофе) к внешней части кружки (в контакте с окружающим воздухом). Вскоре вся кофейная кружка станет теплой, и ваша рука это почувствует.

Этот механизм проводимости за счет взаимодействия между частицами очень распространен в керамических материалах, таких как кофейная кружка. Работает ли это так же в металлических предметах? Например, вы, вероятно, замечали высокие температуры, достигаемые металлической ручкой сковороды, поставленной на плиту. Горелки на плите передают тепло металлической сковороде. Если ручка сковороды металлическая, она тоже нагревается до высокой температуры, достаточно высокой, чтобы вызвать сильный ожог. Передача тепла от сковороды к ручке сковороды происходит за счет теплопроводности. Но в металлах механизм проводимости несколько сложнее. Подобно электропроводности, теплопроводность в металлах возникает за счет движения свободных электронов . Электроны внешней оболочки атомов металла распределены между атомами и могут свободно перемещаться по объему металла. Эти электроны переносят энергию от сковороды к ручке сковороды. Детали этого механизма теплопроводности в металлах значительно сложнее, чем приведенное здесь обсуждение. Главное, что нужно понять, это то, что передача тепла через металлы происходит без какого-либо движения атомов от сковороды к ручке сковороды. Это квалифицирует передачу тепла как класс теплопроводности.

Теплопередача конвекцией

Является ли теплопроводность единственным средством теплопередачи? Может ли тепло передаваться через объем тела другими способами, кроме теплопроводности? Ответ положительный. Модель передачи тепла через керамическую кофейную кружку и металлическую сковороду включала теплопроводность. Керамика кофейной кружки и металл сковороды — твердые тела. Передача тепла через твердые тела происходит путем теплопроводности. Это в первую очередь связано с тем, что твердые тела имеют упорядоченное расположение частиц, которые зафиксированы на месте. Жидкости и газы не очень хорошие проводники тепла. На самом деле они считаются хорошими теплоизоляторами. Тепло обычно не проходит через жидкости и газы посредством теплопроводности. Жидкости и газы — это жидкости; их частицы не закреплены на месте; они перемещаются по большей части образца материи. Модель, используемая для объяснения переноса тепла через объем жидкостей и газов, включает конвекцию. Конвекция — это процесс переноса тепла из одного места в другое за счет движения жидкостей. Движущаяся жидкость несет с собой энергию. Жидкость течет из места с высокой температурой в место с низкой температурой.

Чтобы понять конвекцию в жидкостях, давайте рассмотрим передачу тепла через воду, которая нагревается в кастрюле на плите. Конечно, источником тепла является горелка печки. Металлический горшок, в котором находится вода, нагревается горелкой печи. Когда металл нагревается, он начинает отдавать тепло воде. Вода на границе с металлическим поддоном становится горячей. Жидкости расширяются при нагревании и становятся менее плотными. Так как вода на дне горшка становится горячей, ее плотность уменьшается. Разница в плотности воды между дном и верхом горшка приводит к постепенному образованию циркуляционные токи . Горячая вода начинает подниматься наверх кастрюли, вытесняя более холодную воду, которая была там изначально. А более холодная вода, которая была наверху горшка, движется ко дну горшка, где она нагревается и начинает подниматься. Эти циркуляционные потоки медленно развиваются с течением времени, обеспечивая путь для передачи энергии нагретой воде со дна горшка на поверхность.

Конвекция также объясняет, как электрический обогреватель, размещенный на полу холодильной камеры, нагревает воздух в комнате. Воздух, находящийся возле змеевиков нагревателя, нагревается. По мере нагревания воздух расширяется, становится менее плотным и начинает подниматься вверх. Когда горячий воздух поднимается вверх, он отталкивает часть холодного воздуха в верхней части комнаты в сторону. Холодный воздух перемещается в нижнюю часть помещения, заменяя поднявшийся горячий воздух. Когда более холодный воздух приближается к обогревателю в нижней части комнаты, он нагревается от обогревателя и начинает подниматься вверх. И снова медленно формируются конвекционные потоки. По этим путям проходит воздух, разнося с собой энергию от обогревателя по всему помещению.

Конвекция является основным методом передачи тепла в таких жидкостях, как вода и воздух. Часто говорят, что в таких ситуациях тепла поднимаются на . Более подходящим объяснением будет сказать, что нагретая жидкость поднимается . Например, когда нагретый воздух поднимается от обогревателя на пол, он уносит с собой более энергичные частицы. Поскольку более энергичные частицы нагретого воздуха смешиваются с более холодным воздухом у потолка, средняя кинетическая энергия воздуха у потолка помещения увеличивается. Это увеличение средней кинетической энергии соответствует повышению температуры. Конечным результатом подъема горячей жидкости является передача тепла из одного места в другое. Конвекционный способ теплопередачи всегда предполагает перенос тепла движением вещества. Это не следует путать с теорией калорий, обсуждавшейся ранее в этом уроке. В теории калорий теплота была жидкостью, а движущаяся жидкость была теплотой. Наша модель конвекции рассматривает тепло как передачу энергии, которая является просто результатом движения более энергичных частиц.

Два рассмотренных здесь примера конвекции — нагрев воды в кастрюле и нагрев воздуха в комнате — являются примерами естественной конвекции. Движущая сила циркуляции жидкости естественна — разница в плотности между двумя точками в результате нагрева жидкости в каком-то источнике. (Некоторые источники вводят понятие выталкивающей силы, чтобы объяснить, почему нагретые жидкости поднимаются вверх. Мы не будем здесь останавливаться на таких объяснениях.) Естественная конвекция распространена в природе. Земные океаны и атмосфера нагреваются за счет естественной конвекции. В отличие от естественной конвекции, принудительная конвекция предполагает перемещение жидкости из одного места в другое с помощью вентиляторов, насосов и других устройств. Многие системы домашнего отопления предполагают принудительное воздушное отопление. Воздух нагревается в печи и продувается вентиляторами через воздуховоды и выбрасывается в помещения через вентиляционные отверстия. Это пример принудительной конвекции. Движение жидкости из горячего места (рядом с печью) в прохладное место (комнаты по всему дому) осуществляется вентилятором. Некоторые печи являются печами с принудительной конвекцией; у них есть вентиляторы, которые подают нагретый воздух от источника тепла в духовку. Некоторые камины усиливают согревающую способность огня, выдувая нагретый воздух из камина в соседнее помещение. Это еще один пример принудительной конвекции.

Теплопередача излучением

Последний метод теплопередачи включает излучение. Излучение – это передача тепла посредством электромагнитных волн. излучать означает посылать или распространять из центрального места. Будь то свет, звук, волны, лучи, лепестки цветка, спицы колеса или боль, если что-то излучает , то оно выступает или распространяется наружу из источника. Передача тепла излучением предполагает перенос энергии от источника в окружающее его пространство. Энергия переносится электромагнитными волнами и не связана с движением или взаимодействием материи. Тепловое излучение может происходить через материю или через область пространства, свободную от материи (т. е. вакуум). На самом деле тепло, получаемое на Земле от Солнца, является результатом прохождения электромагнитных волн через пустота космоса между Землей и Солнцем.

Все объекты излучают энергию в виде электромагнитных волн. Скорость, с которой высвобождается эта энергия, пропорциональна температуре Кельвина (T), возведенной в четвертую степень.

Мощность излучения = k•T ⁴

Чем горячее объект, тем сильнее он излучает. Солнце явно излучает больше энергии, чем горячая кружка кофе. Температура также влияет на длину волны и частоту излучаемых волн. Объекты при обычных комнатных температурах излучают энергию в виде инфракрасных волн. Будучи невидимыми для человеческого глаза, мы не видим эту форму излучения. Инфракрасная камера способна обнаруживать такое излучение. Возможно, вы видели тепловые фотографии или видео излучения, окружающего человека или животное, или горячую кружку кофе, или Землю. Энергия, излучаемая объектом, обычно представляет собой совокупность или диапазон длин волн. Обычно это называют спектр излучения . При повышении температуры объекта длины волн в спектрах испускаемого излучения также уменьшаются. Более горячие объекты, как правило, излучают более коротковолновое и более высокочастотное излучение. Катушки электрического тостера значительно горячее комнатной температуры и излучают электромагнитное излучение в видимом спектре. К счастью, это удобно предупреждает пользователей о том, что катушки горячие. Вольфрамовая нить лампы накаливания излучает электромагнитное излучение в видимом (и за его пределами) диапазоне. Это излучение не только позволяет нам видеть, но и нагревает стеклянную колбу, содержащую нить накала. Поднесите руку к лампочке (не касаясь ее), и вы также почувствуете излучение лампочки.

Тепловое излучение является формой передачи тепла, поскольку электромагнитное излучение, испускаемое источником, переносит энергию от источника к окружающим (или удаленным) объектам. Эта энергия поглощается этими объектами, что приводит к увеличению средней кинетической энергии их частиц и повышению температуры. В этом смысле энергия передается из одного места в другое с помощью электромагнитного излучения. Изображение справа было сделано тепловизионной камерой. Камера улавливает излучение, испускаемое объектами, и представляет его с помощью цветной фотографии. горячее цветов представляют области объектов, которые излучают тепловое излучение с большей интенсивностью. (Изображения предоставлены Питером Льюисом и Крисом Уэстом из SLAC Стэндфорда.)

 

Наше обсуждение на этой странице касалось различных методов теплопередачи. Проводимость, конвекция и излучение были описаны и проиллюстрированы. Макроскопическое было объяснено с точки зрения частиц — постоянная цель этой главы Учебного пособия по физике. Последняя тема, которая будет обсуждаться в Уроке 1, носит более количественный характер. На следующей странице мы исследуем математику, связанную со скоростью теплопередачи.

 

 

 

Проверьте свое понимание

1. Рассмотрим объект A, температура которого составляет 65°C, и объект B, температура которого составляет 15°C. Два объекта помещаются рядом друг с другом, и маленьких сосисков начинают сталкиваться. Приведет ли любое из столкновений к передаче энергии от объекта B к объекту A? Объяснять.

2. Предположим, что Объект А и Объект Б (из предыдущей задачи) достигли теплового равновесия. Частицы двух объектов все еще сталкиваются друг с другом? Если да, то приводят ли какие-либо столкновения к передаче энергии между двумя объектами? Объяснять.

 

Следующий раздел:

Перейти к следующему уроку:

Тепло, температура и теплопроводность | Глава 2: Состояния материи

• Скачать
• Электронная почта
• Печать
• Добавить в закладки или поделиться

Тебе это нравится? Не нравится ? Пожалуйста, найдите время, чтобы поделиться с нами своими отзывами. Спасибо!

Урок 2.1

Ключевые понятия

• Добавление энергии (нагрев) атомов и молекул увеличивает их движение, что приводит к повышению температуры.
• Удаление энергии (охлаждение) атомов и молекул уменьшает их движение, что приводит к снижению температуры.
• Энергия может быть добавлена ​​или удалена из вещества посредством процесса, называемого проводимостью.
• При проводимости более быстро движущиеся молекулы контактируют с более медленными молекулами и передают им энергию.
• Во время проводимости более медленные молекулы ускоряются, а более быстрые молекулы замедляются.
• Температура – ​​это мера средней кинетической энергии атомов или молекул вещества.
• Тепло – это передача энергии от вещества с более высокой температурой к веществу с более низкой температурой.
• Некоторые материалы лучше проводят тепло, чем другие.

Резюме

Учащиеся будут выполнять задание, в котором тепло передается от горячей воды к металлическим шайбам, а затем от горячих металлических шайб к воде. Студенты будут просматривать молекулярную анимацию, чтобы лучше понять процесс проведения на молекулярном уровне. Учащиеся также нарисуют собственную модель процесса дирижирования.

Задача

Учащиеся смогут описать и нарисовать модель на молекулярном уровне, показывающую, как энергия передается от одного вещества к другому посредством проводимости.

Оценка

Загрузите лист с заданиями учащегося и раздайте по одному учащемуся, если это указано в задании. Рабочий лист будет служить компонентом «Оценить» каждого плана урока 5-E.

Безопасность

Убедитесь, что вы и ваши ученики носите подходящие защитные очки.

Материалы для каждой группы

• 2 комплекта больших металлических шайб на веревке
• Чашка из пенопласта, наполненная горячей водой
• Вода комнатной температуры
• 2 термометра
• Градуированный цилиндр или химический стакан

Материалы для учителя

• 1 стаканчик из пенопласта
• Термометр
• Плита или кофеварка
• Большой стакан или кофейник

Примечание. Энергия также может передаваться посредством излучения и конвекции, но в этой главе речь идет только о передаче тепла посредством теплопроводности.

1. Обсудите, что происходит, когда ложку помещают в горячую жидкость, например суп или горячий шоколад.

   Спросите студентов:

   Вы когда-нибудь клали металлическую ложку в горячий суп или горячий шоколад, а затем прикасались ложкой ко рту? Как вы думаете, что может происходить между молекулами в супе и атомами в ложке, из-за чего ложка становится горячей?

   В настоящее время учащиеся не обязаны полностью отвечать на эти вопросы. Более важно, чтобы они начали думать, что на молекулярном уровне происходит что-то, из-за чего одно вещество может сделать другое горячее.

   Дайте каждому учащемуся лист с заданиями.

   Учащиеся записывают свои наблюдения и отвечают на вопросы о задании в листе задания. Разделы «Объясните это с помощью атомов и молекул» и «Возьми это» Дальнейшие разделы рабочего листа будут выполняться в классе, в группах или индивидуально в зависимости от ваших инструкций. Посмотрите на версию листа с заданиями для учителя, чтобы найти вопросы и ответы.

2. Предложите учащимся изучить, что происходит, когда металл комнатной температуры помещают в горячую воду.

   Если вы не можете получить материалы для всех групп для выполнения этого упражнения, вы можете выполнить упражнение в качестве демонстрации или показать учащимся видеоролики «Стиральные машины с подогревом» и «Стиральные машины с охлаждением».

   Вопрос для расследования

   Почему меняется температура предмета, если его поместить в горячую воду?

   Материалы для каждой группы

   • 2 комплекта больших металлических шайб на веревке
   • Чашка из пенопласта, наполненная горячей водой
   • Вода комнатной температуры
   • 2 термометра
   • Градуированный цилиндр или химический стакан

   Материалы для учителя

   • 1 Чашка из пенопласта
   • Термометр
   • Плитка или кофеварка
   • Большой стакан или кофейник

   Подготовка учителей

   • С помощью веревки свяжите вместе 5 или 6 металлических шайб, как показано на рисунке. Каждой группе учащихся потребуется по два набора шайб, каждая из которых связана веревкой.
   • Подвесьте один комплект шайб для каждой группы в горячей воде на плите или в воде в кофеварке, чтобы шайбы могли нагреться. Эти шайбы должны оставаться горячими до второй половины активности.
   • Другой набор должен храниться при комнатной температуре и может быть раздан учащимся вместе с материалами для задания.
   • Непосредственно перед занятием налейте на каждую группу около 30 миллилитров (2 столовые ложки) горячей воды (около 50 °C) в пенопластовый стаканчик. Не забудьте налить одну чашку горячей воды для контроля.

   Сообщите учащимся, что они увидят, изменится ли температура горячей воды в результате помещения в воду металлических шайб комнатной температуры. Единственный способ узнать, вызывают ли шайбы изменение температуры, — выпить чашку горячей воды без шайб. Объясните, что у вас будет эта чашка с горячей водой, которая будет контрольной.

   Вам нужно будет опустить термометр в чашку с горячей водой одновременно с учениками. Предложите учащимся записать начальную температуру элемента управления в своих таблицах на листе с заданиями, а также начальную температуру своей чашки с горячей водой. Температура двух образцов должна быть примерно одинаковой.

   Процедура

   1. Поместите термометр в чашку, чтобы измерить начальную температуру воды. Запишите температуру воды в столбце «До» в таблице на листе с заданиями. Не забудьте также записать начальную температуру воды в контрольной чашке.

   2. Используйте другой термометр для измерения температуры шайб. Запишите это в колонке «До».

   Примечание. Измерять температуру шайб обычным термометром немного неудобно, потому что между колбой термометра и поверхностью шайб очень маленькая точка контакта. Стиральные машины должны быть комнатной температуры.

   Попросите учащихся сделать прогноз:

   • Что произойдет с температурой воды и стиральных машин, если вы поместите стиральные машины в горячую воду?

   1. Пока термометр все еще находится в воде, удерживайте веревку и полностью опустите металлические шайбы в горячую воду.

   2. Следите за любым изменением температуры воды. Оставьте шайбы в воде до тех пор, пока температура не перестанет меняться. Запишите температуру воды в каждой чашке в столбце «После».

   Таблица 1. Температурные показатели стиральных машин комнатной температуры, помещенных в горячую воду

   Температура …	До	После
   Вода в чашке
   Вода в контрольной чашке
   Металлические шайбы

   1. Достаньте шайбы из воды. Затем возьмите и запишите температуру омывателей в графу «После».
   2. Опорожните чашку в контейнере для отходов или в раковине.

   Ожидаемые результаты

   Температура воды немного снизится, а температура стиральных машин немного повысится. Величина снижения и повышения температуры на самом деле не так важна. Важно то, что происходит понижение температуры воды и повышение температуры шайб.

   Узнайте больше об энергии и температуре в разделе сведений об учителях.

   Примечание. В конце концов, два соприкасающихся объекта с разной температурой приобретут одинаковую температуру. В действии шайбы и вода, скорее всего, будут разной температуры. Для целей этой деятельности шайбы и вода находятся в контакте только в течение короткого времени, поэтому, скорее всего, они не достигнут той же температуры.

   Учащиеся могут спросить, почему температура воды снизилась не на столько, сколько повысилась температура стиральных машин. Из воды уходит такое же количество энергии, сколько уходит в стиральные машины, но для изменения температуры разных веществ требуется разное количество энергии.

3. Предложите учащимся изучить, что происходит, когда горячий металл помещают в воду комнатной температуры.

   Спросите студентов:

   • Как вы думаете, как изменится температура, если вы поместите горячие стиральные машины в воду комнатной температуры?

   Налейте около 30 миллилитров воды комнатной температуры в контрольную чашку. Поместите термометр в чашку и сообщите учащимся температуру воды.

   • Налейте около 30 миллилитров воды комнатной температуры в чашку из пенопласта.
   • Поместите термометр в воду и запишите его температуру в столбце «До» в таблице на листе с заданиями. Не забудьте также записать начальную температуру воды в контрольной чашке.
   • Выньте стиральные машины из горячей воды, где они нагревались, и быстро измерьте температуру стиральных машин термометром. Запишите это в колонке «До» на листе активности.
   • Пока термометр все еще находится в воде, удерживайте веревку и полностью опустите горячие металлические шайбы в воду.
   • Следите за любым изменением температуры воды. Оставьте шайбы в воде до тех пор, пока температура не перестанет меняться. Запишите температуру воды в чашке в столбце «После» в таблице ниже. Также запишите температуру воды в контрольной чашке.
   • Достаньте шайбы из воды. Возьмите и запишите температуру шайб.

   Таблица 2. Температурные показатели стиральных машин, помещенных в воду комнатной температуры

   Температура …	До	После
   Вода в чашке
   Вода в контрольном стакане
   Металлические шайбы

   Ожидаемые результаты

   Температура воды увеличивается, а температура омывателей уменьшается.

4. Обсудите наблюдения учащихся и то, что могло вызвать изменение температуры металлических шайб и воды.

   Спросите студентов:

   Как изменилась температура стиральных машин и воды в обеих частях занятия?

   Основываясь на своих данных, учащиеся должны понять, что изменилась температура как стиральных машин, так и воды.

   Зная, что вы делаете с нагреванием и охлаждением атомов и молекул, как вы думаете, почему температура изменилась?

   При необходимости направьте учащихся на размышления о том, почему изменилась температура каждого из них, спросив их, что, вероятно, двигалось быстрее: атомы в металлических шайбах или молекулы в воде. Скажите учащимся, что анимация молекулярной модели, которую вы покажете дальше, покажет им, почему изменилась температура обоих.

5. Покажите две анимации, чтобы помочь учащимся понять, как энергия передается от одного вещества к другому.

   Показать анимацию молекулярной модели Heated Spoon.

   Укажите учащимся, что молекулы воды в горячей воде движутся быстрее, чем атомы в ложке. Молекулы воды ударяются об атомы ложки и передают этим атомам часть своей энергии. Так энергия воды передается ложке. Это увеличивает движение атомов в ложке. Поскольку движение атомов в ложке увеличивается, температура ложки увеличивается.

   Это нелегко заметить, но когда быстро движущиеся молекулы воды ударяются о ложку и ускоряют атомы в ложке, молекулы воды немного замедляются. Поэтому, когда энергия передается от воды к ложке, ложка нагревается, а вода охлаждается.

   Объясните учащимся, что когда быстро движущиеся атомы или молекулы сталкиваются с более медленными атомами или молекулами и увеличивают их скорость, происходит передача энергии. Энергия, которая передается, называется теплотой. Этот процесс передачи энергии называется проводимостью.

   Показать анимацию молекулярной модели Cooled Spoon.

   Укажите учащимся, что в этом случае атомы в ложке движутся быстрее, чем молекулы воды в холодной воде. Более быстро движущиеся атомы в ложке передают часть своей энергии молекулам воды. Это заставляет молекулы воды двигаться немного быстрее и температура воды повышается. Поскольку атомы в ложке передают часть своей энергии молекулам воды, атомы в ложке немного замедляются. Это приводит к снижению температуры ложки.

   Спросите студентов:

   Опишите, как процесс проводимости вызвал изменение температуры шайб и воды в процессе деятельности.

   Стиральные машины комнатной температуры с горячей водой

   Когда шайбы комнатной температуры помещают в горячую воду, более быстро движущиеся молекулы воды сталкиваются с более медленными атомами металла и заставляют атомы в шайбах двигаться немного быстрее. Это приводит к повышению температуры омывателей. Поскольку часть энергии воды передавалась металлам для их ускорения, движение молекул воды уменьшается. Это приводит к снижению температуры воды.

   Горячие стиральные машины в воде комнатной температуры

   Когда горячие металлические шайбы помещают в воду комнатной температуры, более быстро движущиеся атомы металла сталкиваются с более медленными молекулами воды и заставляют молекулы воды двигаться немного быстрее. Это приводит к повышению температуры воды. Поскольку часть энергии атомов металла передавалась молекулам воды для их ускорения, движение атомов металла уменьшается. Это приводит к снижению температуры омывателей.

6. Обсудите связь между молекулярным движением, температурой и проводимостью.

   Спросите студентов:

   Как движение атомов или молекул вещества влияет на температуру вещества?

   Если атомы или молекулы вещества движутся быстрее, вещество имеет более высокую температуру. Если его атомы или молекулы движутся медленнее, то он имеет более низкую температуру.

   Что такое проводимость?

   Проводимость возникает при контакте двух веществ с разной температурой. Энергия всегда передается от вещества с более высокой температурой к веществу с более низкой температурой. При передаче энергии от более горячего вещества к более холодному более холодное вещество нагревается, а более горячее охлаждается. В конце концов два вещества становятся одной температуры.

   Студенты, как правило, понимают нагрев, но часто имеют неправильное представление о том, как происходит охлаждение. Точно так же, как нагревание вещества, охлаждение вещества также работает за счет теплопроводности. Но вместо того, чтобы концентрироваться на ускорении медленных молекул, вы фокусируетесь на замедлении более быстрых молекул. Более быстро движущиеся атомы или молекулы более горячего вещества контактируют с более медленными атомами или молекулами более холодного вещества. Более быстро движущиеся атомы и молекулы передают часть своей энергии более медленным атомам и молекулам. Атомы и молекулы более горячего вещества замедляются, и его температура снижается. Объект или вещество не может стать холоднее, если добавить к нему «холодность». Что-то может стать холоднее, только если его атомы и молекулы передают свою энергию чему-то более холодному.

7. Предложите учащимся нарисовать молекулярные модели, чтобы показать проводимость между ложкой и водой.

   

   Примечание. В модели, которую вы покажете учащимся, изменение скорости как молекул воды, так и атомов в ложке представлено разным количеством линий движения. Студенты могут помнить, что когда атомы или молекулы движутся быстрее, они отдаляются друг от друга, а когда они движутся медленнее, они сближаются. Для этой активности изменение расстояния между молекулами воды или между атомами в ложке не является фокусом, и поэтому оно не показано в модели. Вы можете сказать учащимся, что модели могут подчеркивать одну особенность, а не другую, чтобы помочь сосредоточиться на представленной основной мысли.

   Ложка комнатной температуры, помещенная в горячую воду

   Проецируйте иллюстрации «Ложка в горячей воде до и после» из рабочего листа.

   Предложите учащимся посмотреть на линии движения на картинке «До» в листе с заданиями. Затем спросите учащихся, как изменится движение атомов и молекул на картинке «После». На рабочем листе вместе с изображением, которое вы проецируете, нет линий движения, нарисованных на картинке «После». Правильно составить их – задача учащихся.

   Попросите учащихся добавить линии движения к иллюстрации «После» и добавить описательные слова, такие как «теплее» или «холоднее», чтобы описать изменение температуры воды и ложки.

   Горячая ложка, помещенная в воду комнатной температуры

   Спроектируйте иллюстрации Горячая ложка в воде комнатной температуры до и после из листа с заданиями

   Предложите учащимся рассмотреть второй комплект фотографий «До» и «После». Попросите учащихся добавить линии движения к иллюстрации «После» и добавить описательные слова, такие как «теплее» или «холоднее», чтобы описать изменение температуры воды и ложки.

8. Покажите симуляцию, иллюстрирующую, что температура представляет собой среднюю кинетическую энергию атомов или молекул.

   Следующее моделирование показывает, что при любой температуре атомы или молекулы вещества движутся с различными скоростями. Некоторые молекулы движутся быстрее других, некоторые медленнее, но большинство находится где-то посередине.

   Примечание. После нажатия кнопки «Старт» симуляция работает лучше всего, если вы прокручиваете все кнопки, прежде чем использовать ее для обучения со студентами..

   Показать температуру симуляции.

   • После переключения между кнопками «Холодный», «Средний» и «Горячий» выберите «Средний», чтобы начать обсуждение со студентами. Скажите учащимся, что это моделирование показывает взаимосвязь между энергией, молекулярным движением и температурой.

   Скажите учащимся, что все, что имеет массу и движется, независимо от того, насколько оно велико или мало, обладает определенным количеством энергии, называемой кинетической энергией. Температура вещества дает информацию о кинетической энергии его молекул. Чем быстрее движутся молекулы вещества, тем выше кинетическая энергия и тем выше температура. Чем медленнее движутся молекулы, тем меньше кинетическая энергия и тем ниже температура. Но при любой температуре молекулы не движутся с одинаковой скоростью, поэтому температура на самом деле является мерой средней кинетической энергии молекул вещества.

   • Эти идеи применимы к твердым телам, жидкостям и газам. Маленькие шарики в симуляции представляют собой молекулы и меняют цвет, чтобы визуализировать их скорость и кинетическую энергию. Самые медленные — синие, более быстрые — фиолетовые или розовые, а самые быстрые — красные. Объясните также, что отдельные молекулы изменяют скорость в зависимости от их столкновений с другими молекулами. Молекулы передают свою кинетическую энергию другим молекулам посредством проводимости. Когда быстро движущаяся молекула сталкивается с более медленно движущейся молекулой, более медленная молекула ускоряется (и становится более красной), а более быстрая молекула замедляется (и становится более синей).
   
   
   • Объясните, что при любой температуре большинство молекул движутся примерно с одинаковой скоростью и имеют примерно одинаковую кинетическую энергию, но всегда есть молекулы, которые движутся медленнее, и те, которые движутся быстрее. Температура на самом деле представляет собой комбинацию или среднее значение кинетической энергии молекул. Если бы вы могли поместить в эту симуляцию термометр, молекулы, движущиеся с разными скоростями, ударялись бы о него, и он регистрировал бы среднюю кинетическую энергию молекул.

   Чтобы добавить энергии, начните с «Холодный», затем нажмите «Средний», а затем «Горячий».

   Спросите студентов:

   Что вы заметили в молекулах по мере добавления энергии?

   По мере добавления энергии большее количество молекул движется быстрее. Розовых и красных молекул больше, но есть и более медленные синие.

   Чтобы удалить энергию, начните с «Горячий», затем нажмите «Средний», а затем «Холодный».

   Спросите студентов:

   Что вы заметили в молекулах по мере удаления энергии?

   По мере того, как энергия удаляется, большее количество молекул движется медленнее. Фиолетовых и синих молекул больше, но некоторые все же меняют цвет на розовый.

9. Предложите учащимся попробовать одно или несколько расширений и использовать проводимость для объяснения этих распространенных явлений.

   

   Сравните фактическую температуру и ощущение температуры различных предметов в комнате.

   Спросите студентов:

   Коснитесь металлической части ножки стула или стола, а затем коснитесь обложки учебника. Эти поверхности кажутся одинаковой или разной температуры?

   Они должны ощущаться иначе.

   Почему металл кажется холоднее, хотя он имеет ту же температуру, что и картон?

   Скажите учащимся, что хотя металл кажется более холодным, на самом деле металл и картон имеют одинаковую температуру. Если учащиеся не верят в это, они могут использовать термометр для измерения температуры металла и картона в комнате. После нахождения в одном помещении с одинаковой температурой воздуха обе поверхности должны иметь одинаковую температуру.

   Покажите анимацию «Проведение энергии», чтобы ответить на вопрос, почему металл на ощупь холоднее картона.

   Предложите учащимся понаблюдать за движением молекул в металле, картоне и пальце.

   Объясните, что молекулы в вашем пальце движутся быстрее, чем молекулы в металле комнатной температуры. Поэтому энергия вашего пальца передается металлу. Поскольку металл является хорошим проводником, энергия передается от поверхности через металл. Молекулы в вашей коже замедляются, поскольку ваш палец продолжает отдавать энергию металлу, поэтому ваш палец становится прохладнее.

   Как и металл, молекулы в вашем пальце движутся быстрее, чем молекулы в картоне комнатной температуры. Энергия передается от пальца на поверхность картона. Но поскольку картон является плохим проводником, энергия не может легко передаваться от поверхности через картон. Молекулы в вашей коже движутся примерно с той же скоростью. Поскольку ваш палец не теряет много энергии на картоне, он остается теплым.

   Сравните реальную температуру и ощущение температуры воды и воздуха.

   Предложите учащимся с помощью двух термометров сравнить температуру воды комнатной температуры и температуру воздуха. Они должны быть примерно одинаковыми.

   Спросите студентов:

   Опустите палец в воду комнатной температуры, а другой палец поднимите вверх. Вода и воздух кажутся одинаковой или разной температуры?

   902:40 Палец в воде должен стать холоднее.

   Почему вода кажется прохладнее, хотя ее температура такая же, как у воздуха?

   Напомните учащимся, что хотя вода кажется более холодной, температура воды и воздуха на самом деле примерно одинакова. Студенты должны понимать, что вода лучше воздуха проводит энергию. По мере того, как энергия оттягивается от вашего пальца быстрее, ваша кожа становится более холодной.

   Подумайте, почему чашки с холодной и горячей водой имеют комнатную температуру.

   Предложите учащимся подумать и объяснить следующую ситуацию:

   Предположим, вы поставили чашку с холодной водой в одну комнату и чашку с горячей водой в другую. Обе комнаты имеют одинаковую комнатную температуру.