Урок по теме
«Теплообмен в природе и технике»
Цели урока:
– углубить знания учащихся о роли теплообмена;
- продолжить обучение видению физических явлений и закономерностей в окружающей жизни;
– развивать творческие качества учащихся;
- продолжить формирование умений и навыков работы с компьютером, справочной и другой дополнительной литературой;
– воспитывать самостоятельность учащихся
Оборудование: электрическая плитка, лист бумаги, ножницы, игла, линейка, компьютер
«Не ищите чудес, их нет. Ищите знание – оно есть. И все что люди зовут чудесами, - та или иная степень знания»
Индийская мудрость
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Актуализация опорных знаний
Задание. Найдите соответствие: (выполняют учащиеся самостоятельно, ученик, выполнивший задание первым зачитывает получившиеся соответствия)
| 1 | Физическая величина, характеризующая степень нагретости тела, находящихся в состоянии теплового равновесия называется… | 1 | конвекцией |
| 2 | Энергию движения и взаимодействия частиц из которых состоит тело, называют... | 2 | теплообменом |
| 3 | Часть внутренней энергии, переданной от одного тела к другому при теплообмене, называют… | 3 | лучистый теплообмен |
| 4 | Вид теплообмена, при котором происходит непосредственная передача энергии от частиц более нагретой части тела к частицам его менее нагретой части называют… | 4 | количеством теплоты |
| 5 | Теплообмен, осуществляемый потоками (или струями) вещества называют… | 5 | теплопроводностью |
| 6 | Теплообмен, при котором энергия переносится различными лучами называют… | 6 | внутренней энергией |
| 7 | Изменение внутренней энергии тела без совершения работы называется… | 7 | температурой |
Учитель. Сегодня мы с вами подводим итоги исследовательской деятельности по различным видам теплообмена в природе и технике (запись темы урока в тетради).
- На уроке вам необходимо будет заполнить таблицу:
| Вид теплообмена | В природе | В технике |
| Теплопроводность |
|
|
| Конвекция |
|
|
| Лучистый обмен |
|
|
- Это ваш конспект урока (учащиеся самостоятельно заполняют таблицу по ходу урока).
III. Защита проектов.
Учитель: Отгадайте загадку Геннадия Кудрявенького:
Что за странный шалунишка
Пробежал по городу?
Сдернул кепочку мальчишке,
Вздернул деду бороду,
Залетел стремглав в окошко,
Чуть не сдув с окошка кошку,
Мой букварь перелистал,
Покружился и пропал?
Ответ: ветер.
Учитель: Почему дует ветер?
(Защита проекта «Почему дует ветер?» с применением презентации)
Демонстрация: вращение вертушки из бумаги над электрической плиткой (доказывает, что теплый воздух поднимается вверх)
Учитель: Кроме конвекции в атмосфере в природе осуществляется конвекция и в жидкости, которая влияет на климат? Как называют такие конвекционные потоки в географии? (Течения)
Какое течение определяет климат и погоду Кольского полуострова? (Теплое течение Гольфстрим)
Учитель: Тепло источник жизни на нашей планете. И проблема сохранения тепла и поддерживания постоянной температуры тела для всех живых организмов является первостепенной.
(Защита проекта «У кого учиться теплорегуляции?» с применением презентации) Приложение 1.
Учитель: Человек тоже часть природы, но в отличие от животных не имен перьев, густого волосяного покрова, да и имеющиеся запасы жира тоже скудны. Как же человек регулирует теплообмен?
(Защита проекта «Почему когда нам холодно мы бледнеем, а когда жарко – краснеем?» Сообщение учащегося. Подбор тканей для летнего и зимнего сезонов). Приложение2.
Учитель: Наличие одежды не спасает человека от холода. Ему необходимо жилье. Но встает вопрос, как поднять температуру воздуха в жилом помещении? Как обогреть дом или квартиру?
(Защита проекта «Способы обогрева жилища. Вчера, сегодня, завтра.» Сообщение учащегося.) Приложение 3.
Учитель: Высокие трубы устанавливали не только на промышленных предприятиях, но и первый паровоз братьев Черепановых, а также пароходы имели высокие трубы.
Учитель: У многих выражение «тепло домашнего очага» ассоциируется с уютной квартирой, уставленной удобной мебелью, с пушистым ковром под ногами с чашкой ароматного кофе и с мурлыкающим котом. Но стоит за окном завьюжить метелям, появиться морозным узорам на окнах, мы вдруг начинаем понимать слово «тепло» в его прямом, а не в переносном значении.
Умеем ли мы беречь микроклимат в доме. Не слишком ли беззаботно смотрим в окна с щелями между рамами? Давайте проверим?
Практическая задача: Рассчитайте количество теплоты, которое теряет наша школа, имеющая 60 окн? Для этого воспользуйтесь формулой:
,
где 
- коэффициент тепловых потерь, Дж/(м2 . оС) (для окна с двойным стеклом он равен 3)
S – площадь поверхности, через которую происходит передача тепла, м2
tв – температура внутри здания, о С
tн - температура снаружи, о С
Д
ано: Решение.
S = 1,75* 2,2 м2 
= 3 Дж/(м2 . оС) Q= 60 * 3* 1,75 *2,2 *( 21 + 19 ) = 27720 (Дж)
tв = 21 о С
tн = - 19 оС
N =60
Q
-? Ответ: 27720 Дж
Учитель: При сжигании в нашей котельной 1 м3 природного газа выделяется 3520000 Дж тепла. Как видите потеря тепла большая. Это осознаешь, когда оплачиваешь счета за газ, электричество, отопление и начинаешь понимать: лучше серьезно заняться теплоизоляцией собственного жилища.
Ведь тепло уходит из дома не только через неоклеенные окна и неутепленные двери. Немало его улетучивается через стены и пол, даже если он у вас покрыт толстым ковром. Не мало тепла уходит через потолок из – за плохого состояния чердака. Так как же уберечь тепло?
(Защита проекта «Как уберечь тепло?» Сообщение о современных видах теплоизоляционных материалов с их демонстрацией. Памятка. «Несколько советов по утеплению окон») Приложение 4.
IV. Домашнее задание: Прочитать 
32. Найти ответы на вопросы: Что такое сосуд Дьюара. Для чего он предназначен? Как устроен?
V. Подведение итогов урока: (Проверка заполнения таблицы. При необходимости вносятся исправления или дополнения)
Спасибо за урок.
Приложение 2
Почему когда нам холодно мы бледнеем, а когда жарко – краснеем?
Температура тела человека относительно постоянна и в норме колеблется в очень узких пределах – от + 36,4 до + 37,5 о С. Этот диапазон температур наиболее благоприятен для протекания всех химических реакций, для деятельности головного мозга и всего организма.
Температура поверхности кожи у человека неодинакова на различных участках. Разница температур на туловище и конечностях составляет 10о С и более. Наиболее высокая температура кожи наблюдается в области шеи, а самая низкая – на пальцах рук и ног (Рис. 1).
Теплоотдача организма человека происходит несколькими путями:
теплопроводностью, т.е. прямой передачей тепла от тела, например от босых ступней к поверхности цементного пола или земли, от тела – воде;
конвекцией – прямой передачей тепла перемещающимися частицами воздуха или воды при ветре, движении в условиях безветрия, во время купания и т.д.;
излучением, когда отдача тепла телом происходит в виде лучистой энергии (инфракрасных лучей).
Удельный вес каждого из этих способов в общей теплоотдаче зависит от конкретных условий окружающей среды и вида деятельности человека. Так, например, в состоянии покоя при температуре воздуха + 20 оС тело человека отдает около 66% тепла путем излучения и 15% - путем конвекции.
Теплоотдача через кожу зависит от ее температуры. Чем больше разность между температурой кожи и окружающей средой, тем интенсивнее теплопередача, и наоборот.
Нормальная для человека температура окружающей среды 18 – 20 0С. Если она становится выше 25 0С, то возбуждаются кожные нервные окончания, воспринимающие тепловое раздражение, и благодаря сигналам от центральной нервной системы происходит расширение сосудов кожи. В кожу притекает больше крови из внутренних органов и она при этом краснеет. При низкой температуре среды организм начинает отдавать большую часть теплоты путем теплопроводности и излучения. Кожа получает тепло главным образом с протекающей кровью. Для уменьшения теплоотдачи сосуды сужаются, поэтому мы бледнеем. Когда нам холодно, в нашем организме увеличивается выделение энергии в мышцах благодаря беспорядочному сокращению отдельных групп мышечных волокон, которое мы называем дрожью. За год человек передает окружающей среде примерно 4 . 10 9 Дж теплоты (энергии). Чтобы избежать больших потерь тепла человеку необходима одежда.
Защитная роль одежды человека заключается в том, что она задерживает конвекционные потоки, ослабляет или совсем прекращает лучеиспускание. Одежда это наша тепловая изоляция. В зависимости от своей теплопроводности она по разному пропускает инфракрасные (тепловые) лучи и защищает нас от перегрева и переохлаждения.
Зимнюю одежду изготавливают из материалов, волокна которых расположены рыхло: шерстяных тканей, фланели, меха и разнообразных их синтетических заменителей. Пространства между волокнами тканей (Рис.2) заполнены воздухом, а воздух плохо проводит тепло.
Летняя одежда не должна препятствовать свободной отдаче теплоты тела воздуху. Поэтому ее изготавливают из тонких тканей с гладкой поверхностью.
Креп, хлопчатобумажные ткани, лен хорошо пропускают воздух и тепло.
Шелк и нейлон, наоборот, препятствуют терморегуляции организма, плохо пропускают тепло.
Цвет одежды также играет роль в интенсивности пропускания инфракрасных лучей.. Белый цвет больше отражает, а черный больше поглощает энергии. Поэтому в холодное время года лучше носить одежду темных цветов, а летом – светлых.
Рис.1. Рис.2
Литература
Кац Ц. Б. Биофизика на уроках физики: Кн. для учителя: Из опыта работы. – 2 –е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1988.
Рыженков А. П.Физика. Человек. Окружающая среда: Прил. к учеб. физики для 8 кл. общеобразоват. учреждений. М.: Просвещение, 1998.
Чусов Ю. Н. Физиология человека: Учеб. пособие для пед. училищ.- М.: Просвещение, 1981.
Цузмер А. М., Петришина О. Л. Человек. Анатомия. Физиология. Гигиена. Учеб. для 8 кл. средней школы. М.: Просвещение, 1974
Приложение 3
Способы обогрева жилища. Вчера. Сегодня. Завтра.
Жители стран, расположенных в умеренных и холодных поясах Земли, вынуждены обогревать свои жилища в холодную погоду. В жилых помещениях наиболее благоприятна для человека считается температура 18 - 20 оС. Что изобрел человек для поддерживания в помещении такой температуры?
Камины – это простейшие и древнейшие печи с открытой топкой (Рис.1, рис. 2). Камины нагревают помещение исключительно лучистой тепловой энергией (Рис.3). Основным условием нормальной функции камина является хорошая тяга, для чего решающее значение имеют высота трубы и температура дымовых газов.
Что такое тяга? Тяга - это естественный приток воздуха для поддержания горения топлива. Над местом горения топлива устанавливают трубу. Нагреваясь, воздух расширяется, и давление в топке и трубе становится меньше давления наружного воздуха. Вследствие разницы давлений холодный воздух устремляется извне в топку, а тёплый поднимается вверх по трубе. Это и есть тяга. Поэтому важно, чтобы дымовая труба была прямой (без изгибов) и внутренняя ее поверхность была гладкой.
В начале XV века в избах России появились первые русские печи (Рис.4). Дымовых труб тогда не знали и поэтому топили печи «по – черному». Дым выходил из печи прямо в помещение и выпускался наружу через приоткрытую дверь. Конструкция русской печи совершенствовалась на протяжении примерно сто лет, пока не обрела дымовую трубу, выходящую сквозь потолочное перекрытие (Рис. 5, рис.6, рис.7, рис.8)
Высота трубы влияет на силу печной тяги. Она должна быть не менее 5- 6 м, считая от уровня зольниковой камеры. Высота трубы над крышей определяется расстоянием между трубой и коньком крыши (Рис.9). Трубу необходимо располагать с таким расчетом, чтобы она была как можно ближе к коньку крыши. Нормальной высотой для труб, выходящих в конек, считается высота 0,5 м. Во всех остальных случаях высота зависит от расположения оголовка (верхней части трубы) относительно вертикальной оси конька.
Если расстояние от оголовка до конька крыши не превышает 1,5 м, трубу выводят на 0,5 м. Если это расстояние составляет от 1,5 до 3 м, трубу выводят на уровень конька. Если же расстояние от конька до оголовка превышает 3 м, труба должна быть не ниже прямой, проведенной от конька вниз под углом 10 о к горизонтальной поверхности.
Лучше всего тягу создают трубы, выложенные в полкирпича (130 мм) или асбестоцементные.
Для уменьшения влияния ветра на тягу лучше всего накрывать трубу металлическим колпаком – зонтом со скошенными вниз плоскостями. Ударяясь о поверхность зонта, ветер меняет направление и не задувает в трубу.
Промышленные предприятия котельные имеют очень высокие трубы из кирпича (Рис.10, рис.11, рис.12). Они служат для создания хорошей тяги.
В наше время помимо печного отопления помещения стали обогревать при помощи горячей воды, газа, электричества и солнечной энергии.
Водяное отопление (Рис.13) применяют как в небольших зданиях, так и в больших городских домах. Непрерывная циркуляция воды в трубах осуществляется благодаря естественной конвекции, а в многоэтажных домах она происходит за счет действия специальных насосов.
Довольно широко в некоторых странах применяются водонагревательные коллекторы (Рис.14). В простом коллекторе, состоящем лишь из зачерненных труб, вода нагревается до 65 оС, что вполне достаточно для отопления и хозяйственных нужд.
Рис.1 Рис.2 Рис.3
Рис.5 Рис.6 Рис.7
Рис.8 Рис.9 Рис.10
Рис.11 Рис.12 Рис.13
Рис.14
Литература
Утепление жилища./Домашний мастер/ - М.: Вече.2002
Печи и камины /Домашний мастер/ - М.: Вече, 2004
Рыженков А. П.Физика. Человек. Окружающая среда: Прил. к учеб. физики для 8 кл. общеобразоват. учреждений. М.: Просвещение, 1998.
Приложение 4
Несколько советов по сохранению тепла
- помимо традиционных средств для оклеивания окон можно использовать состав, приготовленный из мела, кипяченой воды и обойного клея;
- вместо оконной замазки можно использовать газетную бумагу, размоченную в воде, после высыхания она будет долго сохранять свою прочность;
- еще надежнее все щели замазать раствором, который готовится из муки, смешанной с речным песком; мучная масса легко пристает к дереву, а весной отмывается водой;
- полностью закрывает щель поролон, а воздух в поролоновых порах служит дополнительной изоляцией;
- замазывать на зиму щели в окнах можно также пастой, приготовленной из строительного гипса (алебастра) и мела, несколько замедляющего схватывание гипса (2 части гипса, 1 часть мела и немного воды); паста незаметна на белых рамах, излишки ее стираются мокрой тряпкой, а весной достаточно открыть окна, и сухой гипс без следов облетит с переплетов;
- не хочется возиться с замазкой и поролоном, воспользуйтесь резиновыми профилями; они достаточно гибки, подстраиваются под любой изгиб рамы, а окна можно открывать и закрывать в любое время;
- резиновые профили можно заменить шерстяным шнуром, шинельным сукном или жгутом;
- небольшую трещину в оконном стекле (не более 10 см), через которую также уходит тепло, можно покрыть тонким слоем бесцветного лака, нанося его с внешней стороны. Такая, прозрачная пленка держится 2 – 3 года, не портит внешнего вида рамы и не смывается при мытье окон;
- во время очень сильных морозов можно попробовать такой способ утепления окон: кусок полиэтиленовой пленки, вырезанной по размеру окна, прикрепляется тонкими рейками или кнопками к раме. Сверху оставьте зазор в 10 – 15 см для циркуляции воздуха;
- для утепления окон можно использовать пенопласт, оставшийся от упаковок. Он не пропускает холода и долго сохраняет белый цвет. Режут пенопласт на полосы острым ножом или горячим паяльником. Ширина полосы должна быть несколько больше ширины щели, чтобы пенопласт входил с натягом.
Получите свидетельство
Вход
Урок физики по теме "Теплообмен в природе и технике" (1.33 MB)
0
1109
101
Нравится
0
