Статья «Изучение теплопроводности твёрдых тел»

Изучение теплопроводности твердых тел

Власова Н.Н.

В книгах по методике физического эксперимента приводится много описаний опытов по теплопроводности. Создавая на занятиях кружка видеозадачник по физике, мы разработали свои, оригинальные эксперименты.

Этап 1. В пламени спиртовки нагреваем гайку, зажав ее в лапке –держателе.

Этап 2. Заранее лист бумаги формата А4 складываем плотной «гармошкой», помещаем на опору. Быстро переносим гайку на «гармошку» и плотно прижимаем. В таком положении удерживаем.

Этап 3. Второй опыт проводим, поменяв время удержания гайки на «гармошке».

Этап 4. Разворачиваем «гармошку».

Этап 5. Обнаруживаем, что на бумаге остался след от нагретой гайки: бумага потемнела, местами обуглилась. Степень потемнения бумаги зависит от удаленности слоя от верхнего слоя.

Этап 6. Повторяем опыт с листом картона.

Обнаруживаем, что след от разогретой гайки остался лишь на одной стороне.

К проведенным экспериментам можно поставить несколько вопросов.

1. Почему степень потемнения бумаги от слоя к слою меняется?

2. Почему в ходе эксперимента фиксировалось время нагревания?

3. Почему в ходе эксперимента фиксировалось время контакта гайки и бумаги?

4. Почему нужно плотно сжать перед экспериментом «гармошку»?

5. Что бы изменилось, если бы «гармошка» была «рыхлой»?

6. Почему на оборотной стороне листа картона нет следа от контакта с разогретой гайкой?

Можно провести вычисления градиента теплопроводности. Материал гайки известен, массу измерить на весах, толщину «гармошки» измерить микрометром. Для измерения температуры используем мультиметр с функцией термометра: «щуп» датчика помещаем под «гармошку» и прижимаем гайку к бумаге. Результат получается достаточно близким в табличному.