Სითბოს გადაცემა. სითბოს გადაცემის სახეები. თბოგამტარობა. შინაგანი ენერგია. მუშაობა და სითბოს გადაცემა, როგორც სხეულის შინაგანი ენერგიის შეცვლის გზები. ენერგიის შენარჩუნების კანონი თერმულ პროცესებში
თბოგამტარობა - დელტა Q ენერგიის გადასვლა სხეულის უფრო გახურებული T1 ნაწილებიდან ნაკლებად გაცხელებულ T2-ზე.
სითბოს გამტარობის კანონი:სითბოს დელტა Q გადაცემული ფართობის ელემენტის დელტა S-ის მეშვეობით დელტა t დროში პროპორციულია ტემპერატურის გრადიენტის dT/dx, ფართობის დელტა S და დროის დელტა t
დელტა Q = -X * (dT/dx) * დელტა S * დელტა ტ
X - თბოგამტარობის კოეფიციენტი.
თბოგამტარობის არსი
თბოგამტარობა წარმოიქმნება სითბოს მოძრაობისა და მისი შემადგენელი ნაწილაკების ერთმანეთთან ურთიერთქმედების გამო. სითბოს გამტარობის პროცესი იწვევს მთელი სხეულის ტემპერატურას ერთნაირი.
როგორც წესი, გადასაცემი ენერგია განისაზღვრება, როგორც სითბოს ნაკადის სიმკვრივე, რომელიც პროპორციულია ტემპერატურის გრადიენტთან. პროპორციულობის ასეთ კოეფიციენტს თბოგამტარობის კოეფიციენტი ეწოდება.
თბოგამტარობა არის სხეულების თვისება სითბოს გადასაცემად, სითბოს გაცვლის საფუძველზე, რომელიც ხდება სხეულის ატომებსა და მოლეკულებს შორის.
სითბოს გამტარობის დროს არ ხდება ნივთიერების გადატანა სხეულის ერთი ბოლოდან მეორეზე. სითხეებს აქვთ დაბალი თბოგამტარობა, გარდა ვერცხლისწყლისა და გამდნარი ლითონებისა.
ეს ყველაფერი განპირობებულია იმით, რომ მოლეკულები ერთმანეთისგან შორს მდებარეობს, მყარისგან განსხვავებით. აირებისთვის, თერმული კონდუქტომეტრი კიდევ უფრო დაბალია. მისი მოლეკულები კიდევ უფრო დაშორებულია, ვიდრე სითხეები.
ცუდი თბოგამტარობა აქვს ბამბა, თმა, ქაღალდი. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ამ ნივთიერებების ბოჭკოებს შორის არის ჰაერი. სხვადასხვა ნივთიერების თბოგამტარობა განსხვავებულია
სახლები აგურითა და მორებითაა აგებული, რადგან ისინი სითბოს ცუდი გამტარები არიან და შეუძლიათ ოთახის სიგრილე ან თბილი შენარჩუნება. ტაფებისთვის პლასტმასის სახელურებს ამზადებენ, რომ ადამიანებმა თავი არ დაიწვას, რადგან ცუდი თბოგამტარობა აქვთ.
კონვექციის არსი
კონვექცია არის სითბოს გადაცემის კიდევ ერთი სახეობა, რომელშიც ენერგია ატარებს თავად სითხეებისა და აირების ნაკადებს.
მაგალითი: გაცხელებულ ოთახში კონვენციის გამო თბილი ჰაერიადის და სიცივე იკლებს.
სითბოს ნაკადი Q - სითბოს რაოდენობა W, J გადის დრო T,Sმოცემული ზედაპირის მეშვეობით მისთვის ნორმალური მიმართულებით
თუ გადაცემული სითბოს W რაოდენობა დაკავშირებულია F ზედაპირის ფართობთან და დროს T, მაშინ მივიღებთ მნიშვნელობას:
სითბოს ნაკადის სიმკვრივე იზომება ვტ/მ2-ში
არსებობს ორი სახის კონვექცია - ბუნებრივი და იძულებითი.
ბუნებრივ კონვექციამდემოიცავს ოთახის გათბობას, სხეულის გაცხელებას სიცხის დროს (ბუნებრივად).
იძულებითი კონვექციისკენმოიცავს ჩაის მორევას კოვზით, ვენტილატორის გამოყენებით ოთახის გასაგრილებლად (არაბუნებრივად)
კონვექცია არ ხდება, თუ სითხეები გაცხელებულია ზემოდან (სწორად ქვემოდან), რადგან გახურებული ფენები ცივზე ქვემოთ ვერ ჩამოვარდება. ისინი უფრო მძიმეა.
სითბოს გაცვლაარის ცვლილების პროცესი შინაგანი ენერგიასხეულზე ან თავად სხეულზე მუშაობის გარეშე.
სითბოს გადაცემა ყოველთვის ხდება გარკვეული მიმართულებით: მაღალი ტემპერატურის მქონე სხეულებიდან უფრო დაბალი ტემპერატურის მქონე სხეულებამდე.
როდესაც სხეულების ტემპერატურა გათანაბრდება, სითბოს გადაცემა ჩერდება.
სითბოს გაცვლა შეიძლება განხორციელდეს სამი გზით:
- თბოგამტარობა
- კონვექცია
- რადიაცია
თბოგამტარობა
თბოგამტარობა- შინაგანი ენერგიის გადაცემის ფენომენი სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე ან ერთი სხეულიდან მეორეზე მათი უშუალო კონტაქტით.
ლითონებს აქვთ ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა- წყალზე ასჯერ მეტი აქვთ. გამონაკლისია ვერცხლისწყალი და ტყვია., მაგრამ აქაც თბოგამტარობა ათჯერ აღემატება წყლისას.
ლითონის ნემსის ჭიქაში ჩაშვებისას ცხელი წყალიძალიან მალე საუბრის დასასრულიც ცხელი გახდა. შესაბამისად, შინაგანი ენერგია, ისევე როგორც ნებისმიერი სახის ენერგია, შეიძლება გადავიდეს ერთი სხეულიდან მეორეზე. შინაგანი ენერგია ასევე შეიძლება გადავიდეს სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე. ასე, მაგალითად, თუ ფრჩხილის ერთი ბოლო ცეცხლში გაცხელდება, მაშინ მისი მეორე ბოლო, რომელიც ხელშია, თანდათან გაცხელდება და დაწვავს ხელს.
ელექტრო ღუმელზე ტაფის გათბობა ხდება სითბოს გამტარობის გზით.
მოდით შევისწავლოთ ეს ფენომენი ექსპერიმენტების სერიის ჩატარებით მყარ სხეულებთან, სითხეებთან და აირებთან.
ხის ჯოხის ბოლო ცეცხლში ჩავდოთ. ანთდება. ჯოხის მეორე ბოლო, რომელიც გარეთ არის, ცივი იქნება. ნიშნავს, ხეს აქვს ცუდი თბოგამტარობა.
თხელი შუშის ღეროს ბოლო სპირტიანი ნათურის ცეცხლთან მივყავართ. ცოტა ხნის შემდეგ გაცხელდება, მეორე ბოლო კი ცივი დარჩება. ამიტომ და მინას აქვს ცუდი თბოგამტარობა.
თუ ლითონის ღეროს ბოლო ცეცხლში გავაცხელებთ, მაშინ ძალიან მალე მთელი ღერო ძალიან გაცხელდება. ვეღარ ვიჭერთ ხელში.
ნიშნავს, ლითონები კარგად ატარებენ სითბოს, ანუ მათ აქვთ მაღალი თბოგამტარობა. ვერცხლს და სპილენძს აქვთ ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა..
სხვადასხვა ნივთიერების თბოგამტარობა განსხვავებულია.
მატყლს, თმას, ფრინველის ბუმბულს, ქაღალდს, კორპს და სხვა ფოროვან სხეულებს აქვთ ცუდი თბოგამტარობა.ეს გამოწვეულია იმით, რომ ჰაერი შეიცავს ამ ნივთიერებების ბოჭკოებს შორის. ვაკუუმს (ჰაერისგან განთავისუფლებულ სივრცეს) აქვს ყველაზე დაბალი თბოგამტარობა.ეს აიხსნება იმით, რომ თბოგამტარობა არის ენერგიის გადაცემა სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე, რაც ხდება მოლეკულების ან სხვა ნაწილაკების ურთიერთქმედების დროს. სივრცეში, სადაც არ არის ნაწილაკები, სითბოს გამტარობა ვერ მოხდება.
თუ საჭიროა სხეულის დაცვა გაგრილებისგან ან გათბობისგან, მაშინ გამოიყენება დაბალი თბოგამტარობის მქონე ნივთიერებები. ასე რომ, ქოთნების, ტაფებისთვის, პლასტმასის სახელურებისთვის. სახლები აგებულია მორების ან აგურისგან, რომლებსაც აქვთ ცუდი თბოგამტარობა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი დაცულია გაგრილებისგან.
კონვექცია
კონვექციაარის სითბოს გადაცემის პროცესი, რომელიც ხორციელდება ენერგიის გადაცემით სითხის ან აირის ნაკადებით.
კონვექციის ფენომენის მაგალითი: პატარა ქაღალდის ბორბალი, რომელიც მოთავსებულია სანთლის ცეცხლზე ან ელექტრო ნათურაზე, იწყებს ბრუნვას ამომავალი გაცხელებული ჰაერის გავლენის ქვეშ. ეს ფენომენი შეიძლება აიხსნას ამ გზით. ჰაერი, თბილ ნათურთან კონტაქტისას, თბება, ფართოვდება და ხდება ნაკლებად მკვრივი, ვიდრე მის გარშემო არსებული ცივი ჰაერი. არქიმედეს ძალა, რომელიც მოქმედებს თბილ ჰაერზე ცივი მხრიდან ზემოთ, უფრო მეტია, ვიდრე თბილ ჰაერზე მოქმედი გრავიტაციის ძალა. შედეგად გახურებული ჰაერი „ცურავს“, ამოდის და მის ადგილს ცივი ჰაერი იკავებს.
კონვექციაში ენერგია გადადის თავად აირის ან სითხის ჭავლებით.
კონვექციის ორი ტიპი არსებობს:
- ბუნებრივი (ან უფასო)
- იძულებული
იმისათვის, რომ კონვექცია მოხდეს სითხეებსა და აირებში, აუცილებელია მათი გაცხელება ქვემოდან.
კონვექცია არ შეიძლება მოხდეს მყარ სხეულებში.
რადიაცია
რადიაცია - ელექტრომაგნიტური რადიაცია, გამოსხივებული ნივთიერების შინაგანი ენერგიის გამო გარკვეულ ტემპერატურაზე.
ობიექტის თერმული გამოსხივების სიმძლავრე, რომელიც აკმაყოფილებს შავი სხეულის კრიტერიუმებს, აღწერილია შტეფან-ბოლცმანის კანონი.
აღწერილია სხეულების ემისიური და შთანთქმის შესაძლებლობების თანაფარდობა კირჩჰოფის რადიაციული კანონი.
ენერგიის გადაცემა გამოსხივებით განსხვავდება სხვა სახის სითბოს გადაცემისგან: ის შეიძლება განხორციელდეს სრულ ვაკუუმში.
ყველა სხეული ასხივებს ენერგიას: ძლიერად გაცხელებულიც და სუსტადაც, მაგალითად, ადამიანის სხეული, ღუმელი, ელექტრო ნათურა და ა.შ. მაგრამ რაც უფრო მაღალია სხეულის ტემპერატურა, მით მეტ ენერგიას გადასცემს ის გამოსხივებით. ამ შემთხვევაში ენერგია ნაწილობრივ შეიწოვება ამ სხეულების მიერ და ნაწილობრივ აისახება. როდესაც ენერგია შეიწოვება, სხეულები თბება სხვადასხვა გზით, ზედაპირის მდგომარეობიდან გამომდინარე.
მუქი ზედაპირის მქონე სხეულები უკეთესად შთანთქავენ და ასხივებენ ენერგიას, ვიდრე მსუბუქი ზედაპირის მქონე სხეულები. ამავდროულად, მუქი ზედაპირის მქონე სხეულები უფრო სწრაფად გაცივდებიან გამოსხივებით, ვიდრე მსუბუქი ზედაპირის მქონე სხეულები. მაგალითად, მსუბუქ ჩაიდანში ცხელი წყალიდიდხანს ინახავს მაღალი ტემპერატურავიდრე სიბნელეში.
Სითბოს გადაცემა- ეს არის სხეულის შინაგანი ენერგიის შეცვლის საშუალება, როდესაც ენერგია გადადის სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე ან ერთი სხეულიდან მეორეზე სამუშაოს შესრულების გარეშე. არსებობს შემდეგი სითბოს გადაცემის სახეები: გამტარობა, კონვექცია და გამოსხივება.
თბოგამტარობა
თბოგამტარობა- ეს არის ენერგიის გადაცემის პროცესი ერთი სხეულიდან მეორეზე ან სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე თერმული მოძრაობანაწილაკები. მნიშვნელოვანია, რომ სითბოს გამტარობის დროს არ მოხდეს მატერიის მოძრაობა, ენერგია გადაეცეს ერთი სხეულიდან მეორეზე ან სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე.
სხვადასხვა ნივთიერებებს განსხვავებული თბოგამტარობა აქვთ. თუ ყინულის ნაჭერი დაიდება წყლით სავსე სინჯარის ძირში და მისი ზედა ბოლო დადგება ალკოჰოლური ნათურის ცეცხლზე, მაშინ ცოტა ხნის შემდეგ საცდელი მილის ზედა ნაწილში წყალი ადუღდება და ყინული არ დნება. შესაბამისად, წყალს, ისევე როგორც ყველა სითხეს, აქვს ცუდი თბოგამტარობა.
გაზებს კიდევ უფრო ცუდი თბოგამტარობა აქვთ. ავიღოთ სინჯარა, რომელშიც ჰაერის გარდა არაფერია და სპირტიანი ნათურის ცეცხლზე მოვათავსოთ. სინჯარაში მოთავსებული თითი არ იგრძნობს სითბოს. ამიტომ ჰაერს და სხვა გაზებს ცუდი თბოგამტარობა აქვთ.
ლითონები სითბოს კარგი გამტარებია, ხოლო ძალიან იშვიათი აირები ყველაზე ცუდია. ეს გამოწვეულია მათი სტრუქტურის თავისებურებებით. აირების მოლეკულები განლაგებულია ერთმანეთისგან უფრო დიდი მანძილით, ვიდრე მყარი სხეულების მოლეკულები და უფრო იშვიათად ეჯახებიან ერთმანეთს. ამრიგად, ენერგიის გადაცემა ერთი მოლეკულიდან მეორეზე აირებში არ არის ისეთი ინტენსიური, როგორც აქ მყარი. სითხის თბოგამტარობა შუალედურ ადგილს იკავებს გაზებისა და მყარი ნივთიერებების თბოგამტარობას შორის.
კონვექცია
მოგეხსენებათ, აირები და სითხეები სითბოს ცუდი გამტარები არიან. ამავდროულად, ჰაერი თბება ორთქლის გამაცხელებელი ბატარეებიდან. ეს გამოწვეულია ამ ტიპის სითბოს გამტარობით, როგორიცაა კონვექცია.
თუ ქაღალდისგან დამზადებული ბორბალი მოთავსებულია სითბოს წყაროზე, ბორბალი დაიწყებს ბრუნვას. ეს იმიტომ ხდება, რომ ჰაერის გაცხელებული, ნაკლებად მკვრივი ფენები მაღლა იწევს გამაძლიერებელი ძალის მოქმედებით, ხოლო ცივი ფენები მოძრაობენ ქვემოთ და იკავებენ ადგილს, რაც იწვევს მობრუნების მაგიდის ბრუნვას.
კონვექცია- სითბოს გადაცემის ტიპი, რომელშიც ენერგია გადადის თხევადი ან აირის ფენებით. კონვექცია დაკავშირებულია მატერიის გადაცემასთან, ამიტომ შეიძლება მოხდეს მხოლოდ სითხეებსა და აირებში; კონვექცია არ ხდება მყარ სხეულებში.
რადიაცია
სითბოს გადაცემის მესამე ტიპი არის რადიაცია. თუ ხელი მიიყვანეთ ქსელთან დაკავშირებულ ელექტრო ღუმელის სპირალთან, წვამდე ნათურა, გახურებულ უთოზე, რადიატორზე და ა.შ., მაშინ კარგად იგრძნობთ სიცხეს.
ექსპერიმენტებმა ასევე აჩვენა, რომ შავი სხეულები კარგად შთანთქავენ და ასხივებენ ენერგიას, ხოლო თეთრი ან მბზინავი სხეულები მას ცუდად ასხივებენ და შთანთქავენ. ისინი კარგად ასახავს ენერგიას. ამიტომ, გასაგებია, რატომ იცვამენ ადამიანები ზაფხულში ღია ფერის სამოსს, რატომ ურჩევნიათ სამხრეთის თეთრი სახლების მოხატვა.
რადიაციის საშუალებით ენერგია მზიდან დედამიწაზე გადადის. ვინაიდან მზესა და დედამიწას შორის სივრცე არის ვაკუუმი (დედამიწის ატმოსფეროს სიმაღლე გაცილებით ნაკლებია ვიდრე მანძილი მზემდე), ენერგია არ შეიძლება გადაეცეს არც კონვექციით და არც სითბოს გამტარობით. ამრიგად, რადიაციის საშუალებით ენერგიის გადაცემისთვის არ არის საჭირო რაიმე საშუალების არსებობა; ეს სითბოს გადაცემა ასევე შეიძლება განხორციელდეს ვაკუუმში.
მიზნები:
- გაიმეორეთ შინაგანი ენერგიის შეცვლის გზები;
- მოსწავლეთა პირადი მნიშვნელობის აქტუალიზაცია თემის შესწავლისას;
- ხელი შეუწყოს ფაქტების შედარების უნარის განვითარებას;
- შესწავლილი მასალის მიმართ ინტერესის გაზრდის პირობების შექმნა;
- კვლევითი და შემოქმედებითი უნარების განვითარება;
- დაეხმაროს მოსწავლეებს მიღებული ცოდნისა და უნარების პრაქტიკული მნიშვნელობის, სარგებლიანობის გააზრებაში;
- ქმნის პირობებს კომუნიკაციური უნარების განვითარებისა და ერთობლივი საქმიანობისთვის.
დემოები:
- No1. სითბოს გადაცემა ლითონის ღეროს მეშვეობით
- No2. სითბოს გადაცემა სხვადასხვა ლითონის ღეროებით
- No3. ჩართულ ფილაზე ელექტრო სულთნის ქაღალდის მორევა
- No4. მანგანუმის გაცხელება კოლბაში წყლით
- No5. ბუნებრივი და იძულებითი კონვექცია
- No6. რადიაციის წყაროს ურთიერთქმედება სითბოს ჩაძირვასთან.
გაკვეთილების დროს
1. საორგანიზაციო მომენტი.(მოდი, გამარჯობა, დაჯექი)
Მაგიდაზე:დღიური, რვეული, სახელმძღვანელო, კალამი, ფანქარი, სახაზავი. სწორად დაჯექი, ყურადღებით მოუსმინე.
გაკვეთილის მიზანი- გაიმეორეთ საშინაო დავალება, გაეცნოთ სითბოს გადაცემის ტიპებს და ახსნათ ისინი მოლეკულური კინეტიკური თეორიის საფუძველზე (ცოდნა შიდა სტრუქტურანივთიერებები) და მიღებული ცოდნა გამოიყენონ პრაქტიკაში.
2. საშინაო დავალების შემოწმება(ფრონტალური გამოკითხვა).
1. ზეპირად შემოწმებული No921 ლ.
2. ექსპერიმენტული დავალება No1 გვ.10.
3. სხეულის შინაგანი ენერგიის შეცვლის გზები მაგალითებით.
მასწავლებელი:გავხსენით რვეულები, ჩავწერეთ გაკვეთილის თარიღი და თემა „თბოგადაცემის სახეები: თბოგამტარობა, კონვექცია, გამოსხივება“.
3. ახალი მასალის შესწავლა.
ასე რომ, დღეს გაკვეთილზე გავეცნობით სითბოს გადაცემის სამ ტიპს.
სითბოს გადაცემის ტიპის შესწავლის გეგმა.
1. განმარტება;
2. მახასიათებლები;
3. სად და როგორ შეიძლება დაკვირვება;
4. პრაქტიკაში გამოყენება, აღრიცხვა.
(ცოდნის განახლების ეტაპზე დგება პრობლემური სიტუაცია.)
მასწავლებელი:(რამდენიმე სტუდენტს აძლევს შანსს იგრძნონ მაკრატელი და ფანქარი.)
მათ აქვთ იგივე ტემპერატურა, რადგან. დიდი ხანია კლასში არიან.
რატომ არის მაკრატელი უფრო ცივი ვიდრე ფანქარი?
Სტუდენტი:(ბევრი ვერსიაა წამოყენებული, მაგრამ უფრო ხშირად არასწორი).
მასწავლებელი:რატომ არ არის განთავსებული ლამაზად დიზაინის გათბობის რადიატორები ოთახში ჭერთან ახლოს?
Სტუდენტი:(ამ კითხვაზე სწორ პასუხს გასცემს 1-2 მოსწავლე).
მასწავლებელი:რატომ ვიცვამთ ღია და ღია ფერის ტანსაცმელს ზაფხულის ცხელ მზიან დღეს, თავზე ვიფარებთ ღია ფერის ქუდს, პანამა და ა.შ.
Სტუდენტი:(ასევე ბევრი ვერსიაა, მაგრამ იშვიათად სწორი).
მასწავლებელი:ამ და სხვათა სწორი პასუხის გასაცემად საინტერესო კითხვებიმოდით მივმართოთ გამოცდილებას. ჩაწერეთ სითბოს გადაცემის პირველი ტიპი თქვენს ნოუთბუქში. ყურადღება მიაქციეთ სითბოს გადაცემის სახეების შესწავლის გეგმას, რომელიც ეკრანზეა.
თბოგამტარობა.
გამოცდილების დემონსტრაცია #1:პლასტილინზე ასანთებით ფოლადის ღერო ერთი ბოლოდან თბება.
მასწავლებელი:Რა მოხდება? როგორ ხდება სითბოს გადაცემა? იცვლება თუ არა ჯოხის ფორმა?
ამ საკითხებზე ცხარე განხილვა მიმდინარეობს და შედეგად თავად მოსწავლეები აძლევენ თბოგამტარობის განმარტებას, წერენ რვეულში.
თერმული გამტარობა არის სითბოს გადაცემის ტიპი, რომლის დროსაც ენერგია უფრო მაღალი ენერგიის მქონე ნაწილაკებით გადადის უფრო დაბალი ენერგიის ნაწილაკებზე (სხეულის გახურებული ნაწილიდან ცივში).
მასწავლებელი:შემდეგი, გაარკვიეთ, როგორ ხდება ეს? (მასწავლებელი იწვევს მოსწავლეებს ამ საკითხის გარკვევაში სხეულების შინაგანი აგებულების თვალსაზრისით. დისკუსიის შედეგი: ნაწილაკები ენერგიას გადასცემენ თერმული მოძრაობისა და ნაწილაკების ურთიერთქმედების შედეგად (მოსწავლეების მიერ დაწერილი რვეულში).
გამოცდილების დემონსტრაცია #2:ჩვენ ერთდროულად ვათბობთ 2 წნელს: ფოლადი და სპილენძი.
მასწავლებელი:ნივთიერებები განსხვავებულია. თანაბრად გადასცემენ სითბოს? ექსპერიმენტის დროს ისინი ხედავენ, რომ სპილენძი უფრო სწრაფად თბება, ვიდრე რკინა. ამ ორი ექსპერიმენტის შედეგი საშუალებას გვაძლევს ერთად ჩამოვაყალიბოთ ამ ტიპის სითბოს გადაცემის მახასიათებლები, ნოუთბუქში ჩანაწერით.
თავისებურებები:
1) თავად ნივთიერება არ არის გადატანილი;
2) სხვადასხვა ნივთიერებებს აქვთ განსხვავებული თბოგამტარობა
(ლითონებისთვის - კარგი; სითხეებისთვის - მცირე; აირებისთვის - თითქმის არცერთი)
მასწავლებელი:მოდით ვუპასუხოთ კითხვას გაკვეთილის დასაწყისში. რატომ არის მაკრატელი უფრო ცივი ვიდრე ფანქარი?
Სტუდენტი:ლითონის თბოგამტარობა უფრო დიდია, ის სწრაფად იღებს ხელიდან სითბოს, ასე რომ ჩვენ თავს სიგრილად ვგრძნობთ.
მასწავლებელი:სად გამოვიყენოთ ჩვენი ცოდნა პრაქტიკაში? იპოვეთ პასუხი მე-13 გვერდზე.
მასწავლებელი:დაწერეთ სითბოს გადაცემის მეორე ტიპი.
2. კონვექცია.
გამოცდილების დემონსტრაცია #3:ჩართული ელექტრო ღუმელი, ზემოდან რომელზედაც მოჰყავთ ელექტრო სულთანი.
მასწავლებელი:რატომ მოძრაობს ქაღალდი? დისკუსიის შედეგად - დასკვნა: გახურებული ჰაერი ამოდის (ცურავს არქიმედეს კანონის მიხედვით) და ამოძრავებს ქაღალდს.
გამოცდილების დემონსტრაცია #4:კოლბა წყლით და მანგანუმის მარცვლით თბება ქვემოდან.
მასწავლებელი:რას ვხედავთ? მოსწავლეები ნათლად ხედავენ, რომ სითხის გაცხელებული შეფერილობის ფენები მაღლა იწევს და მათ ადგილს ცივი ფენები იკავებს. მაშ რა არის კონვექცია?
Სტუდენტი:კონვექცია არის სითბოს გადაცემის სახეობა, რომელშიც სითბო გადადის თავად აირის ან სითხის ჭავლებით.
მასწავლებელი:ჩაწერეთ ბლოკნოტში.
გამოცდილების დემონსტრაცია #5:ერთი კოლბა წყლით და მანგანუმის მარცვლით თავისთავად თბება, მეორე კი თბება და თანდათან ურევს.
მასწავლებელი:Რა არის განსხვავება? ორივე კონვექციურია. Მერე რა? დისკუსიის შედეგად კეთდება დასკვნა, ჩაწერილი რვეულში.
Სტუდენტი:არსებობს 2 ტიპი: ბუნებრივი და იძულებითი.
მასწავლებელი:რა თვისებები ნახე?
Სტუდენტი:
1) თავად ნივთიერება გადადის;
2) არსებობს მხოლოდ სითხეებში და აირებში, ის არ არსებობს მყარ სხეულებში,
3) რომ მოხდეს, თქვენ უნდა გაათბოთ იგი ქვემოდან.
მასწავლებელი:ჩაწერეთ მახასიათებლები თქვენს ნოუთბუქში. ჩვენ მივედით პასუხამდე მეორე კითხვაზე: "რატომ არ არის განთავსებული ლამაზად დიზაინის გათბობის რადიატორები ჭერის მახლობლად ოთახში?"
Სტუდენტი:ოთახში ჰაერის გათბობა ხდება კონვექციის შედეგად და რომ მოხდეს ის უნდა გაცხელდეს ქვემოდან, რაც ნიშნავს, რომ გათბობის რადიატორები უნდა იყოს ქვემოთ, ფანჯრის ქვეშ, ე.ი. ოთახში ყველაზე ცივ ადგილას.
გამოცდილების დემონსტრაცია #6:ჩართული ელექტრო ღუმელი, რომელზეც გვერდით არის მიტანილი სითხის წნევის ლიანდაგთან დაკავშირებული გამათბობელი.
მასწავლებელი:რას ვაკვირდებით? რატომ შეიცვალა წყლის დონე მანომეტრში?
Სტუდენტი:სითბოს მიმღებში ჰაერი გაცხელდა, გაფართოვდა, წნევის მრიცხველის ამ მუხლში სითხე ჩამოვარდა, მეორეში კი ავიდა.
მასწავლებელი:როგორ თბება ჰაერი გამათბობელში? არის თუ არა თბოგამტარობა? კონვექცია?
Სტუდენტი:არ არის თერმული კონდუქტომეტრული, რადგან მასსა და ფილას შორის არის ჰაერი და ძალიან მცირე თბოგამტარობა აქვს. არც კონვექციაა, რადგან გამათბობელი არ არის კრამიტის ზემოთ, არამედ მის გვერდით.
მასწავლებელი:ეს ნამდვილად არის სითბოს გადაცემის ახალი ტიპი - რადიაცია (რადიაციული სითბოს გადაცემა).
მაგალითად არის მზის სხივები და გახურებული სხეულების მიერ გამოსხივებული სითბოს სხივები. სითბოს გადაცემის მესამე ტიპი ჩავწერეთ ნოუთბუქში.
რადიაცია - ეს არის სითბოს გადაცემა, რომელშიც ენერგია გადადის ელექტრომაგნიტური სხივებით.
თავისებურებები:
1) ყველა გაცხელებული სხეული (მყარი, თხევადი, აირისებრი) ასხივებს,
2) ხდება ვაკუუმში,
3) დამოკიდებულია ზედაპირების ფერზე (მუქი ზედაპირი უკეთესად ასხივებს და შთანთქავს სითბოს, მსუბუქი, პირიქით).
ახლა ჩვენ შეგვიძლია ვუპასუხოთ გაკვეთილის დასაწყისში დასმულ კითხვას:
რატომ ვიცვამთ ღია და ღია ფერის ტანსაცმელს ზაფხულის ცხელ მზიან დღეს, რატომ ვიფარებთ თავს ღია ფერის ქუდით, პანამა და ა.შ.?
მიმდინარეობს საკითხის განხილვა და კეთდება დასკვნა.
Სტუდენტი:ქსოვილი ღია ფერიზაფხულის ცხელ მზიან დღეს ნაკლებად ცხელდება და არც ისე ცხელა.
მასწავლებელი:სად გამოვიყენოთ ჩვენი ცოდნა პრაქტიკაში? იპოვეთ პასუხი მე-17 გვერდზე, ბოლო აბზაცში და მის შემდეგ.
თურმე პრაქტიკული გამოყენებასხვადასხვა თბოგამტარობის მქონე ნივთიერებები.
მოსწავლეები აცნობიერებენ მიღებული ცოდნის პრაქტიკულ მნიშვნელობას, სარგებლიანობას.
3. საშინაო დავალება.
მსურველებს შეუძლიათ შემდეგი გაკვეთილისთვის მოამზადონ მცირე მოხსენებები ბუნებაში და ტექნოლოგიაში სითბოს გადაცემის გამოყენების შესახებ („თბოგადაცემის სახეები ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ავიაციაში, სოფლის მეურნეობაში“ და ა.შ.); No979 პრობლემათა კრებულიდან ვ.ი. ლუკაშიკა, ე.ვ. ივანოვა.
4. შესწავლილი მასალის კონსოლიდაცია.
მასწავლებელი:შესწავლილი მასალის კონსოლიდაცია (სავარჯიშო 1 (1), 2 (1), 3 (1) A.V. Peryshkin-ის სახელმძღვანელოს მიხედვით).
გაკვეთილის შეჯამება:
- ყველაფერი ნათელი იყო გაკვეთილზე?
- იყო გაკვეთილი საინტერესო?
- გაიგეთ გაკვეთილის თემა?
მასწავლებელი:თუ კითხვები არ არის, მაშინ ჩვენ ვხსნით ტესტს. (ვარიანტი 3 - „3“)
ნებისმიერ მატერიალურ სხეულს აქვს ისეთი მახასიათებელი, როგორიცაა სითბო, რომელიც შეიძლება გაიზარდოს და შემცირდეს. სითბო არ არის მატერიალური ნივთიერება: როგორც ნივთიერების შინაგანი ენერგიის ნაწილი, ის წარმოიქმნება მოლეკულების მოძრაობისა და ურთიერთქმედების შედეგად. ვინაიდან სხვადასხვა ნივთიერების სითბო შეიძლება განსხვავდებოდეს, ხდება სითბოს გადაცემის პროცესი უფრო ცხელი ნივთიერებიდან ნაკლები სითბოს მქონე ნივთიერებაზე. ამ პროცესს სითბოს გადაცემას უწოდებენ. ამ სტატიაში განვიხილავთ მათი მოქმედების ძირითად და მექანიზმებს.
სითბოს გადაცემის განმარტება
სითბოს გადაცემა, ან ტემპერატურის გადაცემის პროცესი, შეიძლება მოხდეს როგორც მატერიის შიგნით, ასევე ერთი ნივთიერებიდან მეორეზე. ამ შემთხვევაში, სითბოს გადაცემის ინტენსივობა დიდწილად დამოკიდებულია ფიზიკური თვისებებიმატერია, ნივთიერებების ტემპერატურა (თუ სითბოს გაცვლაში რამდენიმე ნივთიერებაა ჩართული) და ფიზიკის კანონები. სითბოს გადაცემა არის პროცესი, რომელიც ყოველთვის ცალმხრივად მიმდინარეობს. მთავარი პრინციპისითბოს გადაცემა არის ის, რომ ყველაზე ცხელი სხეული ყოველთვის ასხივებს სითბოს უფრო დაბალი ტემპერატურის მქონე ობიექტს. მაგალითად, ტანსაცმლის დაუთოებისას ცხელი უთო სითბოს ასხივებს შარვალს და არა პირიქით. სითბოს გადაცემა არის დროზე დამოკიდებული ფენომენი, რომელიც ახასიათებს სითბოს შეუქცევად განაწილებას სივრცეში.
სითბოს გადაცემის მექანიზმები
შეიძლება შეიძინოს ნივთიერებების თერმული ურთიერთქმედების მექანიზმები სხვადასხვა ფორმები. ბუნებაში სითბოს გადაცემის სამი ტიპი არსებობს:
- თბოგამტარობა არის სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე ან სხვა ობიექტზე ინტერმოლეკულური სითბოს გადაცემის მექანიზმი. თვისება ემყარება განხილულ ნივთიერებებში ტემპერატურის არაერთგვაროვნებას.
- კონვექცია - სითბოს გაცვლა სითხის მედიას შორის (თხევადი, ჰაერი).
- რადიაციული ზემოქმედება არის სითბოს გადაცემა გაცხელებული და გაცხელებული სხეულებიდან (წყაროებიდან) მათი ენერგიის გამო. ელექტრომაგნიტური ტალღებიმუდმივი სპექტრით.
განვიხილოთ სითბოს გადაცემის ჩამოთვლილი ტიპები უფრო დეტალურად.
თბოგამტარობა
ყველაზე ხშირად, თბოგამტარობა შეინიშნება მყარ სხეულებში. თუ რაიმე ფაქტორების გავლენის ქვეშ, იგივე ნივთიერებას აქვს არეები სხვადასხვა ტემპერატურა, მაშინ უფრო ცხელი ადგილიდან თერმული ენერგია ცივზე გადავა. ზოგიერთ შემთხვევაში, ეს ფენომენი შეიძლება ვიზუალურადაც კი შეინიშნოს. მაგალითად, თუ ავიღებთ ლითონის ღეროს, ვთქვათ, ნემსს და გავაცხელებთ ცეცხლზე, გარკვეული პერიოდის შემდეგ დავინახავთ, თუ როგორ გადადის თერმული ენერგია ნემსის მეშვეობით და იქმნება. გარკვეული ტერიტორიაბზინვარება. ამავდროულად, ისეთ ადგილას, სადაც ტემპერატურა უფრო მაღალია, სიკაშკაშე უფრო კაშკაშაა და, პირიქით, სადაც t დაბალია, უფრო ბნელია. თბოგამტარობა ასევე შეიძლება შეინიშნოს ორ სხეულს შორის (ცხელი ჩაის ჭიქა და ხელი)
სითბოს გადაცემის ინტენსივობა მრავალ ფაქტორზეა დამოკიდებული, რომელთა თანაფარდობა ფრანგმა მათემატიკოსმა ფურიემ გამოავლინა. ეს ფაქტორები, პირველ რიგში, მოიცავს ტემპერატურულ გრადიენტს (ტემპერატურული სხვაობის თანაფარდობა ღეროს ბოლოებში მანძილს ერთი ბოლოდან მეორემდე), სხეულის განივი კვეთის ფართობი და თბოგამტარობის კოეფიციენტი. ყველა ნივთიერებისთვის განსხვავებულია, მაგრამ ყველაზე მაღალი შეინიშნება ლითონებში). თბოგამტარობის ყველაზე მნიშვნელოვანი კოეფიციენტი შეინიშნება სპილენძსა და ალუმინში. გასაკვირი არ არის, რომ ეს ორი ლითონი უფრო ხშირად გამოიყენება ელექტრო სადენების წარმოებაში. ფურიეს კანონის მიხედვით, სითბოს ნაკადი შეიძლება გაიზარდოს ან შემცირდეს ერთ-ერთი ამ პარამეტრის შეცვლით.
სითბოს გადაცემის კონვექციური ტიპები
კონვექციას, რომელიც ძირითადად აირებსა და სითხეებს ახასიათებს, აქვს ორი კომპონენტი: მოლეკულური სითბოს გამტარობა და გარემოს მოძრაობა (გავრცელება). კონვექციის მოქმედების მექანიზმი ხდება შემდეგნაირად: სითხის ნივთიერების ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მისი მოლეკულები იწყებენ აქტიური მოძრაობახოლო სივრცითი შეზღუდვების არარსებობის შემთხვევაში მატერიის მოცულობა იზრდება. შედეგი ეს პროცესიიქნება ნივთიერების სიმკვრივის დაქვეითება და მისი ზევით მოძრაობა. თვალსაჩინო მაგალითიკონვექცია არის რადიატორის მიერ გაცხელებული ჰაერის მოძრაობა ბატარეიდან ჭერამდე.
არსებობს სითბოს გადაცემის თავისუფალი და იძულებითი კონვექციური ტიპები. სითბოს გადაცემა და მასის მოძრაობა თავისუფალ ტიპში ხდება ნივთიერების ჰეტეროგენურობის გამო, ანუ ცხელი სითხე ცივზე მაღლა ადის ბუნებრივი გზით გარე ძალების გავლენის გარეშე (მაგალითად, ოთახის გათბობა ცენტრალური გათბობა). იძულებითი კონვექციის დროს მასის მოძრაობა ხდება გარე ძალების მოქმედებით, მაგალითად, ჩაის კოვზით მორევით.
რადიაციული სითბოს გადაცემა
რადიაციული ან რადიაციული სითბოს გადაცემა შეიძლება მოხდეს სხვა ობიექტთან ან ნივთიერებასთან კონტაქტის გარეშე, შესაბამისად, რადიაციის დროსაც კი სითბოს გადაცემა თანდაყოლილია ყველა სხეულში მეტ-ნაკლებად და ვლინდება ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით უწყვეტი სპექტრით. ნათელი მოცულობამაგალითად არის მზის სხივები. მოქმედების მექანიზმი ასეთია: სხეული განუწყვეტლივ ასხივებს სითბოს გარკვეულ რაოდენობას მის მიმდებარე სივრცეში. როდესაც ეს ენერგია სხვა ობიექტს ან ნივთიერებას ეცემა, მისი ნაწილი შეიწოვება, მეორე ნაწილი გადის და მესამე აისახება გარემო. ნებისმიერ ობიექტს შეუძლია სითბოს გამოსხივება და შთანთქმა, ხოლო ბნელ ნივთიერებებს უფრო მეტი სითბოს შთანთქმა შეუძლიათ, ვიდრე მსუბუქი.
სითბოს გადაცემის კომბინირებული მექანიზმები
ბუნებაში, სითბოს გადაცემის პროცესების ტიპები იშვიათად გვხვდება ცალკე. უფრო ხშირად მათი ნახვა შესაძლებელია ერთად. თერმოდინამიკაში ამ კომბინაციებს სახელებიც კი აქვთ, მაგალითად, თბოგამტარობა + კონვექცია არის კონვექციური სითბოს გადაცემა, ხოლო თბოგამტარობა + თერმული გამოსხივება ეწოდება რადიაციულ-გამტარ სითბოს გადაცემას. გარდა ამისა, არსებობს ასეთი კომბინირებული ტიპებისითბოს გადაცემა, როგორიცაა:
- სითბოს გადაცემა არის თერმული ენერგიის მოძრაობა გაზს ან თხევადსა და მყარს შორის.
- სითბოს გადაცემა არის t-ის გადატანა ერთი მატერიიდან მეორეზე მექანიკური დაბრკოლების მეშვეობით.
- კონვექციურ-რადიაციული სითბოს გადაცემა წარმოიქმნება კონვექციისა და თერმული გამოსხივების შერწყმით.
სითბოს გადაცემის სახეები ბუნებაში (მაგალითები)
ბუნებაში სითბოს გადაცემა დიდ როლს ასრულებს და არ შემოიფარგლება მხოლოდ გათბობით გლობუსი მზის სხივები. ვრცელი კონვექციური დინებები, როგორიცაა ჰაერის მასების მოძრაობა, დიდწილად განსაზღვრავს ამინდს მთელ ჩვენს პლანეტაზე.
დედამიწის ბირთვის თბოგამტარობა იწვევს გეიზერების გაჩენას და ვულკანური ქანების ამოფრქვევას. ეს მხოლოდ მცირე ნაწილია გლობალური მასშტაბი. ისინი ერთად ქმნიან კონვექციური სითბოს გადაცემის ტიპებს და რადიაციულ-გამტარ სითბოს გადაცემის ტიპებს, რომლებიც აუცილებელია ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლის შესანარჩუნებლად.
სითბოს გადაცემის გამოყენება ანთროპოლოგიურ საქმიანობაში
სითბო თითქმის ყველა სამრეწველო პროცესის მნიშვნელოვანი კომპონენტია. ძნელი სათქმელია, თუ რომელი ტიპის სითბოს გადაცემას იყენებს ადამიანი ყველაზე მეტად ეროვნული ეკონომიკა. ალბათ სამივე ერთდროულად. სითბოს გადაცემის პროცესების წყალობით ხდება ლითონების დნობა, დიდი რაოდენობით საქონლის წარმოება, ობიექტებიდან დაწყებული. ყოველდღიური გამოყენებადა დამთავრებული კოსმოსური ხომალდებით.
აუცილებელია ცივილიზაციისთვის თერმული ერთეულებიშეუძლია კონვერტაცია თერმული ენერგიასასარგებლო ძალაში. მათ შორისაა ბენზინი, დიზელი, კომპრესორი, ტურბინის აგრეგატები. თავიანთი სამუშაოსთვის იყენებენ განსხვავებული სახეობებისითბოს გაცვლა.
