Cele:

Poznasz sposoby przekazywania ciepła między ciałami

Poznasz przewodniki i izolatory ciepła. Dowiesz się jaką rolę pełni izolacja cieplna

 

Ciepło i jego przekazywanie towarzyszy nam każdego dnia. Czy dostrzegasz je w swoim otoczeniu?

W codziennym życiu da się zauważyć, że ciepło jest przekazywane (dotykając ciepłej szklanki dłonie ogrzewają się, wystawione na promieniowanie słoneczne ciało ogrzewa się, gorąca kawa stygnie itd.) od ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze oraz że są różne drogi jego przekazywania.

 

Wymiana ciepła zachodzi na jeden z trzech sposobów:

 

Przewodnictwo cieplne zachodzi przy bezpośrednim kontakcie ciał (dotyk) o różnych temperaturach i polega na przekazywaniu energii przez bezładny ruch cząsteczek i ich zderzenia.

Przewodnictwo cieplne metali

 

 

Konwekcja (unoszenie ciepła) polega na przemieszczaniu się ogrzanych cząsteczek cieczy lub gazu ku górze, a opadaniu w ich miejsce cząsteczek nieogrzanych.

Konwekcja w zabarwionej wodzie

 

 

Promieniowanie to sposób przekazywania ciepła na odległość. Polega na przenoszeniu energii przez promieniowanie elektromagnetyczne emitowane w wyniku cieplnego ruchu cząsteczek.

Wymiana ciepła przez promieniowanie nie wymaga obecności ośrodka pomiędzy ciałami, między którymi ciepło jest wymieniane, czyli może zachodzić przez próżnię.

Absorpcja promieniowania

 

 

Druga zasada termodynamiki

Wymiana ciepła zawsze przebiega z ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej.

Jeżeli rozpatrywany obiekt ma inną temperaturę niż jego otoczenie lub znajdujące się w pobliżu inne ciała, wymiana ciepła odbywać się będzie do momentu osiągnięcia stanu równowagi termicznej.

Nie jest możliwe powstrzymanie procesu przekazywania ciepła pomiędzy sąsiadującymi obiektami o różnej temperaturze – można go jedynie spowolnić.

 

UWAGA: Różnica temperatur ciał ma wpływ na szybkość przepływu ciepła. Większa różnica temperatur oznacza szybszy przepływ ciepła.

 

Przykład wykorzystania zjawiska konwekcji, czyli jak działa pompa ciepła?

 

 

Przewodniki i izolatory

Rozważmy przewodnictwo cieplne dla różnych substancji

 

Substancje, które szybko i dobrze przewodzą ciepło, to przewodniki - są to głównie metale. Stosuje się je często w elementach grzewczych (spirale, kaloryfery) lub chłodniczych (chłodnice, radiatory)

Substancje, które bardzo słabo i powoli przewodzą ciepło to izolatory, np.: styropian, wata szklana, pianka pur, szkło, drewno, powietrze, próżnia, plastik. Stosuje się je często w termoizolacjach budynków i termoizolacjach układów grzewczych, aby zminimalizować odpływ ciepła do otoczenia.

Zapamiętaj: przewodniki w dotyku wydają się być chłodne, a izolatory ciepłe.

 

Warunek przepływy ciepła - jakie znaczenie może mieć izolacja?

 

Zauważ, że duży garnek ma bezpośredni kontakt z palnikiem, dlatego woda zaczyna w nim wrzeć uzyskując bez problemu temperaturę 100 ºC. Natomiast mały garnuszek odizolowany patyczkami od dna dużego garnka ma częściowy kontakt z otoczeniem i częściowy kontakt tylko z wrzącą wodą, której temperatura nie wystarcza na ogrzanie wody w małym garnku do temperatury wrzenia.

 

Sprawdź sie!

Zadanie:  Rozwiąż krzyżówkę

 

Zadanie: Karta pracy - rozwiąż zadania z poniższej karty pracy

 

Zadanie: Konwekcja - obejrzyj i wykonaj podobne doświadczenie.

 

 

Konwekcja - doświadczenie tylko dla majsterkowiczów (należy uważać, aby się nie skaleczyć)

 

lub alternatywnie, można wykonać spiralę z papieru :)

 

 

Zadanie: Izolacja cieplna - obejrzyj i wykonaj podobne doświadczenie.

 

Zadanie: Promieniowanie słoneczne, czyli jak zrobić kuchenkę solarną?

 

 

Mam nadzieję, że powyższe doświadczenia staną się dla Ciebie inspiracją do eksperymentowania i dalszych własnych poszukiwań :)

 

Życzę miłej pracy.