Лабораторная работа № 32: Теплопроводность
Задание 1: Теплопроводность воздуха и стекла
- Спиртовка зажжена.
- Сухая пробирка надета на палец и нагревается над пламенем спиртовки в течение минуты.
- Палец ощущает тепло, но не такое сильное, как если бы он был непосредственно в пламени. Это связано с тем, что воздух и стекло являются плохими проводниками тепла.
- Вывод: Воздух и стекло проводят тепло плохо. Воздух является изолятором, а стекло проводит тепло значительно хуже, чем металлы.
Задание 2: Теплопроводность воды
- В пробирку налита вода, уровень не доходит 1,5–2 см до края.
- Верхний конец пробирки с водой нагревается над пламенем спиртовки.
- Вода в нижней части пробирки нагревается очень медленно или почти не нагревается, пока верхние слои воды не закипят. Это происходит потому, что вода, как и воздух, является плохим проводником тепла. Основной способ теплопередачи в воде — конвекция, но в данном опыте нагрев идет сверху вниз, что затрудняет конвекцию.
- Вывод: Вода проводит тепло плохо.
Задание 3: Теплопроводность металлического стержня
- Спичка прикреплена пластилином к концу медного или железного стержня.
- Другой конец стержня помещен в пламя спиртовки.
- Наблюдение: Спичка, прикрепленная к металлическому стержню, вскоре отвалится, обуглится или загорится.
- Объяснение: Металлы являются хорошими проводниками тепла. Тепло от пламени спиртовки быстро передается по стержню к спичке, нагревая ее до температуры воспламенения.
Подумай и ответь
Сравните теплопроводность твёрдых тел, жидкостей и газов.
- Газы (например, воздух): Имеют очень низкую теплопроводность. Являются хорошими теплоизоляторами.
- Жидкости (например, вода): Имеют низкую теплопроводность, но, как правило, лучше, чем газы. В жидкостях также важна конвекция как способ теплопередачи.
- Твёрдые тела (например, металлы): В целом имеют высокую теплопроводность, особенно металлы. Неметаллы (стекло, дерево, пластик) проводят тепло хуже, но лучше, чем газы.
Общий вывод: Теплопроводность материалов сильно различается. Металлы — лучшие проводники тепла, а газы — худшие. Жидкости и неметаллические твердые тела занимают промежуточное положение.