Видеоурок «Теплопроводность»
В разделе Физика 10 уроков
Теплопроводность

Более подробно рассмотрим явление теплопроводности.

Как было сказано на предыдущем уроке, теплопередача происходит в направлении от более нагретого тела к менее нагретому телу до тех пор, пока температуры этих тел не выровняются. Рассмотрим данное явление на простом примере. Чайная ложка, опущенная в стакан с горячей водой, нагревается, то есть внутренняя энергия более нагретой воды передается менее нагретой ложке. Следует отметить, что часть ложки, не погруженная в кипяток, также нагревается. Это означает, что внутренняя энергия может переходить не только от одного тела к другому, но и от одной части тела к другой.

Далее рассмотрим опыт:

На штативе горизонтально закреплён алюминиевый стержень. На стержне с помощью воска закреплено несколько гвоздиков.

Нагреем свободный конец стержня. Через какое-то время тепло доходит до первого гвоздика, воск начинает плавиться, гвоздик, отрываясь от стержня, падает.

Постепенно это же самое произойдет и с другими гвоздиками. Отсюда можно сделать вывод, что алюминиевый стержень проводит тепло.

Что же в данный момент происходит внутри стержня? Молекулы, из которых состоит стержень, совершают колебательные движения. При нагревании молекулы, расположенные ближе к источнику тепла, начинают колебаться более интенсивно, передавая часть своей внутренней энергии соседним молекулам. В результате температура стержня на данном отрезке увеличивается. Затем в результате дальнейшего взаимодействия постепенно увеличивается скорость колебательного движения молекул на следующих отрезках стержня. В результате стержень нагревается целиком. Обратите внимание, что молекулы, передавая друг другу энергию, не изменяют своего положения, то есть процесс нагревания происходит без переноса вещества.

Итак, рассмотрев данные примеры, мы можем ввести определение теплопроводности.

Теплопроводность – это явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой либо от одного тела к другому, происходящее при их непосредственном контакте.

Следует отметить, что разные вещества имеют разную теплопроводность.

Рассмотрим следующий эксперимент:

Возьмем пять стержней одинакового размера, состоящих из разных веществ.

Будем прогревать водой верхние концы стержней, а на нижних концах закрепим с помощью воска гвоздики. В первую очередь гвоздик оторвется от медного стержня, затем от алюминиевого, далее от железного. Стеклянный и деревянный стержни прогреваться будут очень долго. Из этого следует, что чем быстрее нагревается стержень, тем выше теплопроводность вещества, из которого он состоит.

Отчего же зависит теплопроводность? Очевидно, что, чем ближе молекулы тела расположены друг к другу, тем быстрее они будут передавать друг другу тепло. Именно близким расположением молекул объясняется высокая теплопроводность металлов.

Ну а что же в случае с жидкостью? Молекулы жидкости тоже довольно близко расположены друг к другу, но не так жестко связаны между собой, как молекулы твердых тел, то есть молекулы могут изменять свое местоположение. Следовательно, жидкость имеет меньшую теплопроводность.

Самой низкой теплопроводностью обладают газы. Так как молекулы в газе расположены далеко друг от друга, процесс передачи энергии от одной молекулы к другой будет происходить намного медленнее, чем в жидкости или твердом теле.

Отметим, что в вакууме (т.е. при отсутствии частиц) теплопроводность невозможна.

Полный конспект доступен по подписке

Всего - 49 рублей в месяц!

Купить подписку

Подпишись и будь в курсе новых событий и новостей!