Теплообмен с окружающей средой

Процесс остывания горячего тела в окружающей среде количественно зависит от нескольких параметров: разности температур тела и среды, коэффициента теплоотдачи, удельной теплоемкости вещества и массы тела.

1. Откройте проект Demo3. На рабочем столе появятся два стакана - один с 1кг меди (красноватого оттенка), другой с 1 кг свинца (серый). Начальные температуры тел в стаканах одинаковы и равны 50 ^оС. Температура в лаборатории равна -30 ^оС.

2. Включите проектор для вывода графиков зависимости температуры тел от времени.

3. Нажмите кнопку "Пуск" и наблюдайте процесс остывания тел.

4. Примерно через 30 сек. остановите секундомер, нажав кнопку "Стоп".

5. Обратите внимание учащихся на три момента. 1) Температура обоих тел стремиться к температуре окружающей среды. 2) Свинец остывает быстрее - это связано с тем, что его теплоемкость меньше, чем у куска меди, хотя коэффициенты теплоотдачи тел одинаковые. 3) Скорость изменения температуры тела тем меньше, чем меньше разность температур тела и окружающей среды.

6. Снова нажмите кнопку "Пуск". Щелкните на термометре, висящем на стене лаборатории, и установите температуру в лаборатории +40 +50 ^оС. Наблюдайте изменение температуры тел. Снова измените температуру в лаборатории на отрицательную, потом опять на положительную.

7. Попросите учащихся объяснить закономерности изменения температуры тел в этих экспериментах.

Можно продолжить показ этой демонстрации, изменяя вещество тел, их начальную температуру и коэффициент теплоотдачи в окружающую среду.

Демонстрация № 4

Изотермическая и адиабатическая накачка газа

При изотермической накачке газа его температура остается постоянной, а давление увеличивается пропорционально количеству закачанного газа. При адиабатической накачке газа в пустой сосуд его температура не будет постоянной. Насос, закачивая газ в теплоизолированный сосуд, совершает работу. Это приводит не только к повышению давления, но и нагреванию газа. Откачка газа из теплоизолированного сосуда сопровождается его расширением и, соответственно, охлаждением.

1. Откройте проект Demo4. На рабочем столе появятся два сосуда - теплоизолированный сосуд Дьюара и изотермический сосуд.

2. Включите проектор для вывода графиков.

3. С помощью насоса, вращая его ручку по часовой стрелке, закачайте в сосуд Дьюара 5 молей азота.

4. Перенесите адиабатический сосуд Дьюара правее и поставьте на его место изотермический сосуд. При правильной установке он соединится шлангом с насосом.

5. С помощью насоса, вращая его ручку по часовой стрелке, закачайте в изотермический сосуд так же 5 молей азота.

6. Сравните графики зависимости давления от температуры для двух сосудов, которые были получены в процессе накачки.

7. Теперь можно откачивать газы, вращая ручку насоса против часовой стрелки, и наблюдать изменение параметров газа в сосудах.