Тема 8. Эффективные методы теплообмена

Часто возникает проблема эффективного теплообмена, когда тре­буется передать максимально возможное количество теплоты от на­гретого тела к холодному с минимальными потерями тепла на нагрев других тел.

Пусть имеются одинаковые массы горячей с температурой Т1 и холодной с температурой t2 воды (жидкости). Возникает вопрос, до какой максимальной температуры Т можно нагреть холодную воду, используя тепло только горячей воды и не беря энергию у других тел? Не спешите с ответом. Оказывается, существует способ теплообме­на, когда одинаковые массы воды обмениваются температурами, т.е. холодная вода нагревается до температуры Т1 .

Задание

1. Предложите и опишите способ теплообмена, с помощью которого возможен в принципе обмен температурами одинаковых масс горячей и холодной воды, используя только тепло горячей воды. Дайте рисунок или схему установки для пояснения, предложенного способа.

2. Желательно создание демонстрационной установки с оценкой ре­альных потерь и эффективности ее работы.

Тема 9. Гейзер

Гейзеры могут рассматриваться как большие подземные резервуа­ры, наполненные грунтовой водой и прогреваемые подземным теплом. Выход из них на поверхность земли осуществляется через достаточно узкий канал. Существует несколько типов гейзеров. В одном из них канал в "спокойный" период заполнен водой. "Активный" период та­кого гейзера наступает, когда закипает вода в подземном резервуаре. Во время извержения гейзера канал заполнен только паром, который и выбрасывается наружу.

Задание

1. Разработать и описать физическую модель функционирования гейзера, дав достаточно подробное теоретическое обоснование модели.

2. Описать или (и) сделать работающую лабораторную модель гей­зера. Дать рисунок или чертеж лабораторной модели.

3. Исследовать физические явления, сопровождающие работу ла­бораторной модели гейзера, например, зависимость времён "жизни" гейзера в спокойном и активном периодах от скорости подвода теп­ла к водяному резервуару и т.п. Дать анализ погрешностей (ошибок) измеряемых при исследовании величин.

4. Провести достаточно подробную обработку результатов исследо­вания с указанием погрешностей.

Литература

1. Мякишев Г.Я.,Буховцев Б.Б. Физика 10. Просвещение, Москва, 1994.

2. Физика 10. Под редакцией Пинского А.А. Просвещение, Москва, 1995.

3. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики, том 1. Наука, Москва, 1995.

4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2. М.: Наука, 1990.

Тема 10. Определение атмосферного давления

Задание

Предположим, что Вы находитесь высоко в горах, где давление значительно меньше нормального атмосферного давления. Требуется определить атмосферное давление, имея под руками резиновую труб­ку, две стеклянные трубки, пластилин, измерительную линейку и воду. Длины каждой из трех трубок 50-80 см. Резиновая трубка может оде­ваться на стеклянную.

1. Предложите методы определения атмосферного давления и дай­те их теоретическое обоснование. Разработайте и опишите методику измерений. Дайте рисунки или чертежи схем экспериментов.

2. Измерьте атмосферное давление в Вашем населенном пункте раз­ными методами.

3. Проведите сравнительный анализ погрешностей результатов вы­числения атмосферного давления по экспериментальным данным, по­лученным различными методами.

4. Выберите с обоснованием лучший метод и создайте для него демонстрационную установку.

5. Предложите другие простые и доступные методы определения атмосферного давления, расширив список оборудования.