Подборка опытов к теме «Виды теплопередачи»

Опыты по теме «Виды теплопередачи»

1. Возьмите учебные весы и уравновесьте их. Поднесите горящую спичку под чашку весов снизу на расстоянии 10—12 см.
Почему они выходят из равновесия?
Оказывается, при горении спички возникают восходящие конвекционные потоки, которые вызывают подъем чашки.

2. Как можно нарушить равновесие учебных весов с помощью горящей свечи и с помощью льда, не прикасаясь к чашам весов? Объяснить получившийся результат. Какой вид теплопередачи используется?

 Решение: горящую свечу надо подержать под чашей весов, а лед - над  чашей. Теплый воздух над свечой, расширяясь, поднимается вверх и нарушает равновесие весов. Холодный воздух тяжелее теплого и опускается вниз, нарушая равновесие весов. Вид теплопередачи - конвекция.

3. Фронтальный опыт «Виды теплопередачи»

Оборудование : стакан с горячей водой, термометр.

Ход опыта: 

а) Измеряют температуру воздуха в непосредственной близости обоснования стакана, сбоку и дают ответ на вопрос: «Какой вид теплопередачи имеет место при таком измерении»?

Ответ: Излучение, т.к. между термометром и стаканом имеется воздух, обладающий плохой теплопроводностью, и теплопроводности быть не может. Конвекция же происходит снизу вверх.

б) температуру воздуха над стаканом, на расстоянии около 5 см. дают обоснованный ответ на вопрос: «Какой вид теплопередачи имеет место в данном случае»?

Ответ: Конвекция, т.к. тепло от горячей воды передается потоками воздуха снизу вверх.

в) измеряют температуру воды в стакане и дают ответ на вопрос: «Какой вид теплопередачи имеет место в данном случае»?

Ответ: Теплопроводность, т.к. теплопередача происходит при непосредственном контакте.

4. Конвекция в жидкостях. На столе два стакана с горячей водой, один стоит на льду, а на крышке другого лежит лед. Учащиеся объясняют, в каком стакане вода остынет быстрее.

5. Греет ли шуба?

Нам понадобятся:

Кусочки льда, шуба (или другая теплая одежда), фольга, полиэтиленовый пакет, бумага, ткань.

Ход эксперимента:

Если льдинку положить в шубу, она растает быстрее? Попробуйте, и убедитесь сами: возьмите два кусочка льда, положите их в пластиковые пакеты (чтобы тающая вода не замочила шубу). Один из них заверните в шубу, другой оставьте лежать на открытом воздухе (это будет контрольный экземпляр). И наблюдайте, что с ними происходит. Когда лед на открытом воздухе уже заметно подтает, разверните шубу - вы увидите, что льдинка в ней тает гораздо медленнее. У нас льдинка на воздухе растаяла полностью  за полчаса, а льдинка, "одетая в шубу", сохранялась в течение 3 часов!

Опыт можно продолжить: заверните лед в разные материалы (полиэтилен, газету, фольгу, ткань) и проверьте - в каких лед тает быстрее, а в каких медленнее. Сделайте выводы о теплопроводности этих материалов.

 Здесь можно найти еще 9 опытов со льдом и водой http://www.tavika.ru/2013/12/ice-experiment-part-1.html

Детские, но очень познавательные!

6. Тяга. Зажгите стеариновую свечу, накройте ее стеклянной цилиндрической трубкой. При этом пламя уменьшается и может погаснуть. Почему?

Если трубку приподнять, то свеча горит ярче. Почему?
Когда горящую свечу накрывают стеклянной цилиндрической трубкой, доступ кислорода к свече ухудшается и ее пламя уменьшается.

При подъеме трубки улучшается доступ кислорода к горящей свече, улучшается тяга.

Еще несколько опытов на конвекцию http://class- fizika.spb.ru/index.php/opit/678-op-konv

7. Де­мон­стра­ция яв­ле­ния кон­век­ции в воз­ду­хе. Для на­гляд­но­го на­блю­де­ния кон­век­ции в воз­ду­хе возь­мем све­тиль­ник из 4 све­чей и кры­лат­ки, ко­то­рая может сво­бод­но вра­щать­ся, рас­по­ло­жен­ной ввер­ху. За­жжем все свечи и сразу же по­лу­чим воз­мож­ность на­блю­дать вра­ще­ние уста­нов­лен­ной на све­тиль­ник кры­лат­ки. По­че­му так про­ис­хо­дит? Воз­дух на­гре­ва­ет­ся пла­ме­нем каж­дой свечи и рас­ши­ря­ет­ся, вслед­ствие этого умень­ша­ет­ся его плот­ность, и по за­ко­ну Ар­хи­ме­да он на­чи­на­ет под­ни­мать­ся вверх и вра­щать вер­туш­ку. При этом, хо­лод­ный воз­дух, рас­по­ло­жен­ный во­круг, опус­ка­ет­ся, за­ни­мая место на­гре­то­го, на­гре­ва­ет­ся сам и под­ни­ма­ет­ся, об­ра­зуя так на­зы­ва­е­мые кон­век­тив­ные по­то­ки. Таким об­ра­зом, мы можем на­блю­дать яв­ле­ние кон­век­ции в воз­ду­хе для ис­сле­ду­е­мо­го све­тиль­ни­ка.

Ин­те­рес­но то, что при ту­ше­нии све­чек по оче­ре­ди, ско­рость вра­ще­ния кры­лат­ки по­сте­пен­но умень­ша­ет­ся, т. к. умень­ша­ет­ся объем цир­ку­ли­ру­ю­ще­го воз­ду­ха, и мы можем на­блю­дать, что яв­ле­ние кон­век­ции может быть раз­лич­ным по своей эф­фек­тив­но­сти в за­ви­си­мо­сти от усло­вий про­ве­де­ния опыта.

Ана­ло­гич­но более про­стой экс­пе­ри­мент можно про­ве­сти и прак­ти­че­ски без до­пол­ни­тель­но­го обо­ру­до­ва­ния, имея толь­ко ка­ран­даш и вы­ре­зан­ные бу­маж­ные ло­па­сти (см. рис.).

8.

9. Конвекция холодной и горячей воды, очень красочный видеоопыт!

https://www.youtube.com/watch?v=DtwqEatGtos

 

10. Конвекция горячей воды. Возьмите большую стеклянную банку с широким горлышком и заполните ее чистой холодной водой. В другой небольшой (чтобы проходил через горло большой банки) керамический сосуд налейте очень горячей подкрашенной обычными красками или марганцовкой (зеленкой) воды. Закрыв пальцем горлышко маленького сосуда, опустите его на дно большой банки с водой.

Струйки горячей подкрашенной жидкости, извиваясь, начнут подниматься к поверхности. Вы будете наблюдать явление конвекции в жидкости, когда более легкая горячая жидкости, перемешиваясь с холодной водой, устремится вверх.

11. Проведите исследование конвекционных потоков в одной из комнат своей квартиры. В качестве индикаторов воздушных потоков используйте горящую свечу. Нарисуйте схему движения потоков. Дополните исследование измерением температуры.

12. Яркий опыт на теплопроводность. В одном шарике вода, в другом нет. https://www.youtube.com/watch?v=I-o3HpggQTM

13. Соревнование банок (теплопроводность). Завернули каждую банку в один из материалов (газету, носок, пленку). Закрепили материалы скотчем. Наполнили все банки ледяной водой. Вода простояла в морозилке около 1,5 часов. Температура воды была 0 С. Замерять температуру воды в каждой банке мы не стали, так как замерили один раз в общей емкости, а потом перелили по баночкам. Закрыли банки крышками и засекли время. Через 7 минут измерили температуру воды в каждой банке. В банках, завернутых в газету и носок температура была 5 С, а в пупырчатой пленке 6,5 С. Еще через 30 минут провели замер температуры. В банках в бумажной и носочной обертке было 9 С, а в пленочной 10,5 С. Если честно не очень вдохновили нас эти замеры — разница не значительная. На будущее можно поискать материал, который будет еще лучше сохранять холод (фольга, шерстяная шапка, вата, а может быть...). Здесь надо экспериментировать!

14. Опыт с ложками.

Возьмите две чайные ложки: одну серебряную, другую из никелевого сплава. Прикрепите к ним каплями стеарина скрепки для бумаг. Вложите ложки в стакан, чтобы ручки со скрепками торчали из него в разные стороны. Налейте в стакан кипяток. Ложки нагреются. У серебряной ложки стеарин расплавится, и скрепка отпадет. У другой ложки скрепка или совсем не отпадет, или отпадет позже, когда ложка нагреется сильнее.

15. Опыт с монетой.

Различные вещества по-разному проводят тепло. Это хорошо видно из небольшого опыта.

Приложите к кусочку дерева монету и оберните их белой бумагой. Поднесите все это на короткое время к пламени свечи так, чтобы пламя только коснулось места, где над бумагой находится монета. Старайтесь не дать бумаге загореться. Но бумага все же успела обуглиться, и обуглилась она вокруг монеты.

Там же, где была сама монета, остался не тронутый огнем белый кружок. Металл монеты, как хороший теплопроводный материал, отобрал на себя жар пламени и предохранил бумагу от обгорания.

16. Опыт «Теплопроводность пористых тел». Распушите небольшой комок ваты и оберните им шарик термометра.

Теперь подержите некоторое время термометр на определенном расстоянии от какого-нибудь нагревателя и заметьте, как поднялась температура. Затем тот же комок ваты сожмите и туго обмотайте им шарик термометра и снова поднесите к лампе. Во втором случае ртуть поднимется гораздо быстрее.

Значит, сжатая вата проводит тепло намного лучше!

17. Несгораемая нитка, бумага и полиэтилен.

https://www.youtube.com/watch?v=ZGN9gvT9t-M

18. Излучение.

Берем стакан, имеющий грани. Грани стакана изнутри заклеиваем полосками белой и черной бумаги. В стакане устанавливаем свечку так, чтобы она стояла в центре стакана (отцентрировать можно с помощью кружков картона с отверстием в центре). К каждой полоске бумаги приклеиваем пластилином шляпки кнопок. Фитиль свечки должен немного не доходить до края стакана. После того, как свечка будет зажжена наблюдаем, что с черных полосок начнут отлетать кнопки. Опыт иллюстрирует, что белый цвет отражает падающие на него лучи, а черный их поглощает, поэтому черные грани и нагрелись быстрее и кнопки от них отклеились в первую очередь.