Слайд 2Термодинамика-
теория тепловых процессов,
в которой не учитывается
молекулярное строение тел.
Слайд 3В середине 19 века было доказано, что наряду с механической
энергией макроскопические тела обладают ещё и энергией, заключенной внутри самих
тел.Эта энергия называется внутренней энергией.
Что такое внутренняя энергия?
Слайд 4Внутренняя энергия
макроскопического тела
равна сумме кинетических энергий
беспорядочного движения всех молекул (или атомов) тела и потенциальных энергий
взаимодействия всех молекул друг с другом ( но не с молекулами других тел)
Слайд 5Потенциальная энергия
Кинетическая энергия
?
Внутренняя энергия
Слайд 8В и д ы т е п л о п
е р е д а ч и.
Примеры теплопередачи
в природе и
технике.
Слайд 9ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
КОНВЕКЦИЯ
ИЗЛУЧЕНИЕ,
или
ЛУЧИСТЫЙ
ТЕПЛООБМЕН
Слайд 11ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
Теплопроводность – явление передачи внутренней энергии от одного тела к
другому или от одной его части к другой. В этом
случае тела и все части, участвующие в процессе, находятся в непосредственном контакте.
Само вещество не перемещается вдоль тела- переносится лишь энергия.
Слайд 12Механизм теплопроводности
Амплитуда колебаний атомов в узлах кристаллической решетки
в точке
А меньше, чем в точке В.
Вследствие взаимодействия атомов друг
с другом амплитуда
колебаний атомов, находящихся рядом с точкой В, возрастает.
Слайд 13Теплопроводность различных веществ
Металлы
обладают хорошей
теплопроводностью
Меньшей - обладают жидкости
Газы плохо проводят
тепло
Слайд 15ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
В ПРИРОДЕ
Снег предохраняет
озимые посевы от вымерзания.
Слайд 16Мех животных из-за плохой
теплопроводности предохраняет их
от переохлаждения зимой
и перегрева летом.
Слайд 17ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
И ТЕХНИКЕ
Для того, чтобы предотвратить ожоги тела от прикосновения к
нагревающимся до высокой температуры приборам – защищают последние оболочкой из
материалов с низкой теплопроводностью.
Для ускорения процесса нагрева или охлаждения соответствующие детали устройств делают из материалов с высокой теплопроводностью.
Слайд 19КОНВЕКЦИЯ
Конвекция (от лат. конвекцио – перенесение)
– перенос энергии самими
струями газа или
жидкости.
Этот вид теплопередачи не является чисто
тепловым
процессом, так как перемешивание
слоев газа или жидкости всегда связано с
какими-то внешними, нетепловыми причинами.
Конвекция в твердых телах и
вакууме происходить не может
Слайд 20Механизм конвекции в газах
Теплый воздух имеет
меньшую плотность
и со
стороны
холодного воздуха
на него действует
сила Архимеда,
направленная
вертикально вверх.
Слайд 21Тяга
Давление в печи
меньше давления
наружного воздуха
Холодный воздух
устремляется
в топку,
тёплый поднимается
вверх по трубе
Чем выше труба,
тем больше
тяга
Слайд 22Механизм конвекции в жидкостях
А – жидкость нагревается
и вследствие уменьшения
ее плотности,
движется вверх.
В – нагретая жидкость
поднимается вверх.
С –
на место поднявшейся
жидкости приходит
холодная,
процесс повторяется.
Слайд 23В результате
конвекции
в атмосфере
образуются
ветры у моря -
это дневные
и ночные бризы.
КОНВЕКЦИЯ В ПРИРОДЕ
Слайд 24Дневной бриз
Дневной бриз
Холодный воздух по низу с моря перемещается к
берегу
Слайд 25Ночной бриз
Ночной бриз
Холодный воздух по низу с берега перемещается к
морю
Слайд 26обеспечивается водяное
охлаждение двигателей
внутреннего сгорания.
охлаждаются корпуса
космических кораблей
КОНВЕКЦИЯ В
ТЕХНИКЕ
Слайд 27Конвективный теплообмен
Теплообмен между потоками жидкости или газа (пара) и поверхностью
твердого тела называется конвективным теплообменом или теплоотдачей.
Конвективный теплообмен обусловлен
совместным действием конвективного и молекулярного переноса теплоты (теплопроводностью).
Конвективный перенос теплоты – перенос, осуществляемый макроскопическими элементами среды при их перемещении.
Слайд 28Схема изменения температуры среды при конвективном теплообмене
Слайд 29Конвективный перенос
Конвективный перенос описывается системой уравнений:
Уравнение Фурье – Кирхгофа;
Уравнение движения;
Основной
закон теплоотдачи.
Слайд 30Основной закон теплоотдачи
Закон Ньютона - Рихмана
dQ=(tст.- tо)dF·
dτ,
где - коэффициент теплоотдачи, ;
tст.- температура поверхности, С;
tо- температура окружающей среды, С;
dF- площадь поверхности теплообмена, м2
dτ – время, с.
Слайд 31Коэффициент теплоотдачи
Коэффициент теплоотдачи равен количеству тепла, переданного в единицу
времени от стенки площадью 1 м2 к жидкости (или от
жидкости к стенке) при разности температур стенки и жидкости (вдали от стенки) равной 1.
Коэффициент теплоотдачи не является физической константой, зависит от большого количества факторов.
Слайд 32В общем случае является функцией формы и размеров тела,
режима движения жидкости, температуры, физических характеристик жидкости.
=f(cp,μ,ω,β,Ф,L, ρ)
Слайд 33Величина коэффициента теплоотдачи зависит от всех факторов, влияющих на сам
процесс теплообмена: скорость движения жидкости, физические свойства теплоносителя, характеристики температурного
поля и гидродинамические характеристики потока, геометрическая форма Ф и размеры L поверхности теплообмена.
Для расчета коэффициента теплоотдачи применяют обобщенные (критериальные) уравнения, получаемые с использованием теории подобия.
Слайд 34Уравнение Фурье-Кирхгофа (дифференциальные уравнения теплоотдачи)
Уравнение выводится на основе закона сохранения
энергии, считая, что тело однородно и изотропно (одинаковость физических свойств).
Физические параметры ,λ, с – постоянны.
Учитывается перемещение объемов вещества в пространстве
Уравнение дополняют:
Слайд 35Теория подобия
На основании отдельных опытов и расчетов позволяет получить обобщенную
зависимость для описания конкретного случая;
Уточнить параметры, которые следует измерять;
Распространить полученные
результаты на отдельные процессы.
Слайд 36Получение критериев подобия
Полное математическое описание процесса;
Разделить все члены уравнения на
одно слагаемое или на левую или на правую части уравнения;
Убрать
символы дифференцирования, интегрирования, направления, суммирования.
Слайд 37Критерий Нуссельта
определяемый критерий Nu называется критерием теплоотдачи. Этот критерий характеризует
интенсивность теплоотдачи на границе контакта и получен из дифференциального уравнения
теплоотдачи применительно к двум заранее подобным явлениям:
Слайд 38ПРОВЕДЕМ ОПЫТ
ИЗЛУЧЕНИЕ
или
ЛУЧИСТЫЙ
ТЕПЛООБМЕН
Слайд 39ИЗЛУЧЕНИЕ
или
ЛУЧИСТЫЙ
ТЕПЛООБМЕН
Это теплопередача, при которой энергия
переносится различными лучами.
Слайд 40Механизм излучения
Нагретые тела излучают электромагнитные волны, с физической природой которых
мы познакомимся позднее.
Излучение может
распространяться и в вакууме
Слайд 41Темные тела лучше поглощают
излучение и быстрее нагреваются,
чем светлые.
Темные
тела быстрее охлаждаются
ИЗЛУЧЕНИЕ
или
ЛУЧИСТЫЙ
ТЕПЛООБМЕН
Слайд 42Около 50% энергии излучаемой
Солнцем является
лучистой энергией,
эта
энергия -
источник жизни на Земле.
ИЗЛУЧЕНИЕ В ПРИРОДЕ
Слайд 43сушка и нагрев материалов
приборы ночного видения
(бинокли, оптические прицелы)
создание систем
самонаведения
на цель
бомб, снарядов и ракет
ИЗЛУЧЕНИЕ В ТЕХНИКЕ
Слайд 45ХОЛОДИЛЬНИК
имеет герметичный корпус с
хорошей теплоизоляцией,
которая обеспечивается плохой
теплопроводностью материалов
прослойки стенок
и их внутренней
пластмассовой поверхности.
Слайд 46ТЕРМОС
За счет плохой теплопроводности прослойки
стенок и отражающей тепловое излучение
внутренней поверхности материала он может
сохранять как низкую, так и
высокую температуру
жидкости в течение длительного времени.
Слайд 47УТЮГ
Его подошва быстро прогревается,
потому что обладает высокой
теплопроводностью.
Слайд 48КУХОННЫЕ ПРИХВАТКИ
Шерстяные прихватки надёжнее
тканевых так как они толще.
Их
теплопроводность – высокая.
В них можно брать более горячие
предметы.
В тканевых прихватках
можно
брать менее горячие предметы,
Так как они имеют меньшую
теплопроводность.
Слайд 49ЧАЙНИК
Благодаря хорошей
теплопроводности дна
и благодаря конвекции
вода в нём быстро
прогревается.
Слайд 50МИКРОВОЛНОВАЯ
ПЕЧЬ
Используется излучение
электромагнитных волн
сверх высокой частоты
(СВЧ), нагревающих еду.
Функция
гриль использует
нагрев еды посредством
конвекции.
Слайд 51Тепло от камина или костра передается находящемуся рядом с ним
человеку в основном путём излучения, так как теплопроводность воздуха мала,
а конвекционные потоки направлены вверх.
Слайд 52ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
ПО ИЗУЧЕННОМУ
СЕГОДНЯ МАТЕРИАЛУ
Слайд 53Заполните схему
Способы изменения
внутренней энергии тела
Слайд 55Почему вы обжигаете губы, когда пьёте чай
одинаковой температуры из
металлической
кружки, и не обжигаете, когда пьёте чай из
фарфоровой кружки?
Слайд 56Почему ручки чайников, кастрюль делают из
пластмассы или дерева?
Слайд 57Почему нагретая сковорода охлаждается
в воде быстрее, чем на воздухе?
Слайд 58Почему в безветрие
пламя свечи
устанавливается
вертикально?
Слайд 59Где и почему именно там размещают батареи в помещениях?
Слайд 60Зачем самолёты красят «серебряной» краской?
Слайд 61Почему грязный снег в солнечную
погоду тает быстрее, чем чистый?
Слайд 62Какой из изображенных чайников
быстрее остынет?
Слайд 63Посмотрите на рисунок.
Почему одному мальчику жарко, а другому нет?
Слайд 64Почему зимой тяга в печных трубах больше, чем летом?
Слайд 65Придумайте опыт по рисунку и
объясните наблюдаемое явление
Слайд 68§§ 4-6. Упр. 2, 3.
ЗАПИШИТЕ В ДНЕВНИК
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Кроссворд
Слайд 69Кроссворд
По горизонтали:
3. Естественный приток воздуха в трубе
7. Процесс изменения внутренней
энергии тела
9. Характеризует тепловое состояние тел
11. Вид теплообмена
12. Единица измерения
энергии
13. Бытовой прибор с низкой теплопередачей
По вертикали:
1. Материал с высокой теплопроводностью
2. Естественный источник излучения
4. Она бывает механической и внутренней
5. Вид теплопередачи
6. Способ изменения внутренней энергии тела
8. Материал с низкой теплопроводностью
10. Шкала измерения температуры