Урок

Тема:« Теплопередача в природе и технике».

Цель: 1. Ознакомление с примерами теплопередачи в природе и технике, связь с другими науками

2.Формирование познавательных интересов детей

3. Развитие мыслительной и творческой деятельности ребят.

Основной материал:образование ветра, тяги, отопление

жилых помещений, теплопередача в растительном мире, термос.

План урока.

1.    Организационный момент. Мотивация учебной деятельности.

2.    Изучение нового материала.

3.    Закрепление изученного материала.

4.    Подведение итогов.

5.    Домашнее задание.

Ход урока.

1.   Организационный момент. Мотивация учебной деятельности.

       Много веков тому назад окружающий мир был населён, согласно приданиям, множеством богов, добрых и злых. Например, Стрибог управлял ветрами.

Ему поклонялись, жертвы приносили, иначе- пригонит в период цветения растений снег с дождём, погубит урожай или сделает так, что ни одна капля дождя не выпадет за лето – и тогда жди голодной зимы.

Домовой отвечал за благополучие в доме, и с ним надо было уметь ладить, а то избу выстудит или дыму в неё напустит.

2.   Изучение нового материала.

Образование ветра и тяги в печи – это основные вопросы, которые мы будем изучать на уроке.

Постановка проблемы

Однажды художник нарисовал иллюстрацию к стихотворению М. Ю. Лермонтова « Парус» и принёс её к редактору издательства.

 Рис.1

Помните строки:

Белеет парус одинокий

В тумане моря голубом...

      Редактор бывший старый морской вояка  посмотрел на рисунок, потом усмехнулся и спросил: «Вы бывали когда- нибудь  на море, или хотя бы на большом озере? Вы можете указать, куда ветер несёт парусник?

Приуныл художник, задумался,

Помогите ответить ему на этот вопрос.

Затрудняетесь?

Тогда давайте вместе выясним, как возникает ветер.

Днём суша нагревается солнцем до более высокой температуры, чем вода. От земли нагревается прилегающий воздух, который при этом расширяется. Когда сила действующая на воздух, становится больше его, он поднимается, образуется разряжение воздуха и, соответственно над сушей создаётся область пониженного давления, над морем воздух холоднее и поэтому плотнее. Там образуется область повышенного давления.

 Из-за разности давления воздух, находящийся над морем, начинает двигаться в сторону суши. Движение атмосферного воздуха называетсяВЕТРОМ.

Ветер, дующий в дневное время с моря на сушу называется   ДНЕВНЫМ БРИЗОМ.

 Рис.2

Тёплый воздух, поднимающийся вверх, отдаёт энергию верхним слоям за счёт теплопередачи, а также расходует энергию на совершение работы по расширению. По мере поднятия он охлаждается и, тогда сила тяжести становится больше силы, действующей на него, начинает опускаться.

А куда дуют ветра на морском побережье ночью? Вода в отличие от суши нагревается и остывает медленно. В иное время воздух, соприкасающийся с поверхностью моря, имеет более высокую температуру, чем воздух, находившийся над сушей. В этом случае возникает ветер, который дует с суши на море. Этот ветер называется НОЧНЫМ БРИЗОМ. (рис. 3)

3

 Рис. 3

Куда направленно мощное конвективное движение воздуха на Земле, образующее постоянно дующие вблизи экватора ветры- пассаты?

Средняя годовая температура на экваторе значительно выше, чем на полюсах, тёплый воздух там поднимается вверх ( образуется область пониженного давления), а на смену ему приходит холодный воздух из областей повышенного давления, расположенных на севере и на юге.

Что же является главной причиной возникновения ветров ,изменения их направления и, соответственно, перемены погоды?

( неравномерное нагревание различных участков земной поверхноти,  приводящее к возникновению разности давлений атмосферного воздуха на этих участках).

Влияет ли направление ветров ( в том числе и пассатов) на вращение Земли вокруг своей оси?

Вращение Земли вокруг своей оси приводит к тому, что воздушные массы движутся не только от полюсов к экватору ( из-за разности атмосферных давлений), но и одновременно смещаются на восток, т.е, в направлении противоположном

направлению вращения Земли вокруг

Оси

(рис. 4)

4

Зная причину движения воздушных масс, можно управлять их движением.

Рассмотрим это на кокретном примере.

Многие из вас часть времени проводят на дачах, гостях в деревне у бабушки.

Что там делают, когда наступают холода?

Конечно же, топят печь.

Что необходимо для горения дров, угля и других видов топлива?

Воздух, а точнее, кислород, находящийся в воздухе. Давайте убедимся в этом. Пусть вместо печи у нас в классе будет гореть свеча.

Опыт 1.Горящую свечку накрываю стеклянной банкой. Свеча

гаснет.

       Она погасла из-за того, что О2, содержащийся в воздухе был израсходован на процесс горения.

  Почему же в случае, когда пламя свечи открыто, горение может продолжаться до полного сгоранич свечи?(Ведь кислород окружающий свечу, в этом случае также расходуется, а продукт горения- СО2 и водяной пар- вещества не поддерживающие горение т.е. пламя окружено не горючими веществами, что мешает притоку воздуха богатого кислородом).

   Почему же свеча не гаснет?

Воздух, участвующий в горении, нагревается в пламяни, становится легче и поднимается вверх. На смену поступает холодный воздух, богатый кислородом. Причиной перемещения воздушных масс является разность его давлений в разных частях класса, которое вызвано неравномерностью его нагревания.

    Тепла, выделяющегося при горении свечи, достачно, чтобы согреть помещение, например, дачу. Необходимо топить печь, но количество дыма, образующегося в этом случае, неизмеримо больше, чем от свечи.

      Как избавляются от него?

  Его выводят из помещения через специальную трубу в печи, называемую дымоходом, однако в некоторых случаях дым, категорически отказывается идти по дымоходу, когда нет тяги. Выясним условие, от которого зависит тяга.

Опыт 2. На столах  на металлических подставках находятся 

              спиртовки ( свечи, таблетки сухого спирта) и на боку     

               трубы.

1.    Стеклянные трубки одинакового диаметра, длины (длина короткой30-40 см., а длина длинной  не менее 60-70 см.)

2.    Стеклянные трубки одинаковой длины, но разного диаметра

 ( диаметр узкой 1,5 – 2 см.,  а широкий в 2 раза больше)

3.    Стеклянные и металлические трубки одинаковой длины и диаметра.

В ходе опыта ищем ответ на вопрос:

  В какой трубке тяга лучше: длинной или короткой; узкой или широкой; стеклянной или металлической?

( Тяга лучше в длинной, широкой и стеклянной трубке)

Почему?Дайте объяснение. Трубка необходима для создания тяги, она соединяет области атмосферы, имеющие разные давления.

 Тяга (естественный приток воздуха) лучше в длинной трубке т.к. в этом случае соединяются области атмосферы, имеющие большую разность давлений.

  Стеклянная трубка создаёт тягу лучше, чем стальная тех же размеров, т.к. теплопроводность стекла меньше, чем у металла. Горячий воздух, движущийся по стеклянной трубке, охлаждается меньше и остаётся достаточно разряжённым и создающим меньшее давление, чем давление атмосферного воздуха на уровне пламя.

    А при достаточно большой длине металической трубки горясий воздух может охладится настолько, что,  сгустившись создаёт давление больше чем над уровне пламяни и воспрепятствует дальнейшему прохождению горячего воздуха. Дым в этом случае сквозь металлическую трубку вообще не пойдёт т.к. тяги не будет.

   Как управлять движением воздуха, создавая вентиляцию в больших концертных домах, классах, больших жилых домах?

      Воздушные массы могут перемещаться только из областей большого давления в области меньшего, Поэтому необходимо с помощью технических средств создавать разность давлений воздуха, чтобы обеспечить его циркуляцию.

      Этот принцип применяют при создании вентиляционных устройств, водопровода, водяного центрального отопления, нефтепроводов и газопроводов, в паровых турбинах и многих других устройствах.

       Но может возникнуть задача, как  воспрепятствовать  перемещению жидкостей или газов, которые сопровождаются переносом огромной энергии или, что ещё более актуально, как предотвратить самопроизвольную передачу энергии от одного тела к другому?

       Чтобы воспрепятствовать возникновению теплопередачи нужно изолировать друг от друга части жидкостей, газов, твёрдых тел, имеющих разную температуру.

       Как это осуществить на практике?

       Свести к минимуму теплопроводность между 2 телами или частями одного и того же тела можно, исключив как непосредственный контакт между ними, так и контакт посредника которым может быть вещество. Следовательно, между телами или частями тела должен быть теплоизолятор, например, вакуум.

      Для того,  чтобы не возникало перемещение вещества в виде струй- жидкости или газа при конвекции, необходимо поставить перегородку между их частями, имеющим разную температуру.

      Чтобы предотвратиь потерю энергии посредством излучения, следует на его пути поставить отражателей ( зеркальные поверхности) .

В каких устройствах этот подход нашёл применение?

(холодильники, термосы, ядерные реакторы, паровые турбины и другие технические устройства).

4.    Закрепление изученного материала.

 Ответьте на вопросы:

 1. Почему тяга  хуже при открытой  дверце печи, чем при закрытой?

  2.Почему рыбаки,  работающие на парусных лодках, предпочитают уходить в море ночью, а возвращаться с ловли днём?

  3. Если на берегу моря или большого озера не возникают бризы, то нужно ждать ухудшения погоды. Почему?

4. Подведение итогов. 

В древности богам приписывалась власть над теми, или иными природными явлениями, но следует ли обвинять в кознях домового, если дымит печка  Может всё дело в том, что дымоход давно не чистили или печь пора отремонтировать?

 Знание физики всегда пригодится вам в жизни.

5.   Домашнее задание.

Параграф № 32 по Громову В.А.

Параграф №1 *(материал для дополнительного чтения учебника Пёрышкина  «Физика-8» - 2008 год).