Презентация, доклад по физике на тему Конвекция (8 класс)

изучению следующего вида теплопередачи – конвекции. На прошлом занятии мы уже говорили о явлении теплопроводности, которое было связанно с тепловым движением частиц, в случае же конвекции речь будет идти не о движении отдельных частиц, а об их группах. Попробуем рассмотреть явление конвекции с позиции сравнения с явлением теплопроводности и выделения отличий между этими видами теплопередачи. Для этого проведем простой опыт.

поместим на дно кусочек льда и начнем нагревать зажженной свечой у верхнего края, как это изображено на рис. 1.

Рис. 1. Нагревание льда в пробирке с водой

нагреется и вода в этой части может даже закипеть, но лед при этом останется в своем кристаллическом состоянии и не растает. Почему? Это объясняется недостаточной теплопроводностью воды для передачи тепла в нижнюю часть пробирки.
Если же теперь провести аналогичный опыт, но только расположить пламя свечи у нижнего края пробирки, то мы увидим, как весь лед быстро растает и вся вода со временем равномерно прогреется и даже, возможно, закипит.
Проведенные опыты говорят о том, что в данном случае перенос энергии осуществляется не путем теплопроводности, а на основании некого другого явления, которое и имеет название «конвекция».

ее нижней части. Значит ли это, что вода не обладает теплопроводностью? Нет, тепло передается от верхней части воды вниз. Но теплопередача посредством теплопроводности в воде происходит намного медленнее, чем посредством конвекции при нагревании нижней части пробирки. Поэтому считаем, что определяющим механизмом теплопередачи в пробирке является конвекция.

Рис. 2. Теплопроводность воды

конвекции в воздухе возьмем светильник из 4 свечей и крылатки, которая может свободно вращаться и расположена вверху. Зажжем все свечи и сразу же имеем возможность наблюдать вращение установленной на светильник крылатки (рис. 3). Почему так происходит?

Рис. 3. Иллюстрация опыта с конвекцией в газе

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

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

источников тепла, чем в соседней: кухня с печкой, комната с горячей батареей, в то время как, например, в коридоре источников тепла нет. В дверном проеме между такими комнатами можно обнаружить потоки воздуха. Сделать это можно, наблюдая за пламенем спички или зажигалки, только делать это нужно очень осторожно.

что холодный воздух имеет большую плотность и находится внизу. Мы увидим, что холодный воздух движется из холодной комнаты в теплую. Если же поместить зажигалку вверху проема, увидим направление потока менее плотного теплого воздуха. Естественно, что теплый воздух движется из теплой комнаты в холодную (рис. 4)

Рис. 4. Конвекция в квартире

левое колено U-образной трубки с водой по ложке с марганцовкой, которая будет выступать в роли красителя для демонстрации конвективных потоков. Жидкость начинает понемногу окрашиваться, но это происходит благодаря явлению диффузии (рис. 5), т. е. из-за непрерывного хаотичного теплового движения частиц вещества. Конвективные потоки пока не будут наблюдаться

Рис. 5. Диффузия

наблюдать явление, аналогичное предыдущему опыту: нагретая в пламени свечи вода расширяется, уменьшается ее плотность и окрашенные марганцем потоки начнут подниматься вверх. Можно заметить, что со временем прогревания воды процесс конвекции протекает все интенсивнее и конвективные потоки, доходя до верхней части трубки, начинают двигаться по горизонтальному участку трубки и опускаться в правом ее колене. Это происходит из-за того, что холодная вода в правом колене опускается вниз и движется по нижнему горизонтальному участку трубки, занимая место поднявшейся теплой воды. Таким образом, мы имеем возможность наблюдать циркуляцию конвективных потоков в жидкости.

большими группами частиц жидкостей или газов.

или газов процесс передачи энергии частиц через их движение не так эффективен, как передача энергии путем движения целых групп частиц, вступает в действие более интенсивный способ теплопередачи – путем конвекции (рис. 7).

Рис. 7. Теплопроводность и конвекция

только в том случае, если речь идет о теплопередаче в веществе (а именно в жидкости или газе), если же вещества нет, то и не имеет смысла говорить о явлении конвекции.

правило, отвечает за описание связанных с ней природных явлений (образование ветров, течений в океанах). Вынужденная – как правило, процесс, связанный с искусственным перекачиванием воздуха и жидкостей в технических системах или же с простым размешиванием горячей жидкости (например, чая).