, курсовая механика.docx , 71310_zadanie_Техническая механика (Детали машин) ТМ ДКР 16 год , Теоретическая механика.docx , 020804 Курс лекций Механика Физика 2009.pdf , прекладная механика.docx , Прикладная механика (теор_ мех_) (2523).pdf .
11. Какой вид теплопередачи не сопровождается переносом вещества?
только конвекция;
только теплопроводность;
только излучение
12. Что называется тепловым движением?
упорядоченное движение большого числа молекул ;
непрерывное беспорядочное движение большого числа молекул;
прямолинейное движение отдельной молекулы.
17. Какое из приведенных ниже вариантов является определением внутренней энергии?
энергия, которой обладает тело вследствие своего движения;
энергия, которая определяется положением взаимодействующего тел или частей одного и того же тела;
энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.
13. От каких физических величин зависит внутренняя энергия тела?
от высоты над землёй и скорости;
от температуры и массы тела.
14. В каком состоянии вещества конвекция протекает быстрее (при одинаковых условиях)?
в жидком;
в твердом;
в газообразном.
15. Какое движение молекул и атомов в твердом состоянии называется тепловым?
беспорядочное движение частиц во всевозможных направлениях с различными скоростями;
беспорядочное движение частиц во всевозможных направлениях с одинаковыми скоростями при одинаковой температуре;
упорядоченное движение частиц со скоростью, пропорциональной температуре;
колебательное движение частиц в различных направлениях около определенных положений равновесия.
16. В каком, из перечисленных случаев энергия телу передается в основном теплопроводностью?
человеку, греющемуся у костра;
от горячего утюга к разглаживаемому белью;
человеку, согревающемуся бегом.
17. Основу структуры биологических мембран составляют:
слой белков;
углеводы;
двойной слой фосфолипидов;
аминокислоты;
двойная спираль ДНК.
18. Для возникновения трансмембранной разности потенциалов необходимо и достаточно:
наличие избирательной проницаемости мембраны;
различие концентраций ионов по обе стороны от мембраны ;
наличие избирательной проницаемости и различие концентраций ионов по обе стороны от мембраны;
появление автоволновых процессов;
повышенная проницаемость для ионов.
19. Активный транспорт ионов осуществляется за счет. . .
энергии гидролиза макроэргических связей АТФ;
процессов диффузии ионов через мембраны;
переноса ионов через мембрану с участием молекул – переносчиков;
латеральной диффузии молекул в мембране;
электродиффузии ионов.
20. Уравнение Нернста для потенциала покоя показывает , что. . .
потенциал покоя возникает в результате активного транспорта;
перенос ионов определяется неравномерностью их распределения (градиентом концентрации) и воздействием электрического поля (градиентом электрического потенциал);
главная роль в возникновении потенциала покоя принадлежит ионам калия;
мембраны обладают избирательной проницаемостью;
коэффициент проницаемости веществ через мембрану определяется их подвижностью.
21. При условии, что мембрана проницаема только для ионов калия, уравнение Гольдмана- Ходжкина-Катца трансформируется в уравнение. . .
Нернста для ионов калия;
Нернста для ионов натрия;
Фика для диффузии ионов калия.
.Какое трансмембранное перераспределение ионов К⁺ и Na⁺ характерно для начального момента развития потенциала действия?
активное проникновение ионов К⁺ внутрь клетки;
активное проникновение ионов Na⁺ внутрь клетки;
активный выброс ионов К⁺ из клетки;
активный выброс ионов Na⁺ из клетки.
.Какой знак имеет разность потенциалов между внутренней и наружной поверхностями клеточных мембран в состоянии покоя?
положительный;
отрицательный;
разность потенциалов равна нулю.
Теплообмен между двумя средами происходит через разделяющую их твердую стенку или через поверхность раздела между ними.
Теплота способна переходить только от тела с более высокой температурой к телу менее нагретому.
Теплообмен всегда протекает так, что убыль внутренней энергии одних тел всегда сопровождается таким же приращением внутренней энергии других тел, участвующих в теплообмене.
Теплопроводность
Теплопроводность - это вид теплопередачи, при котором происходит непосредственная пе¬редача энергии от частиц (молекул, атомов) более нагретой части тела к частицам его менее нагретой части.
Теплопроводность не сопровождается переносом вещества! Следует помнить, что при теплопроводности само вещество не перемещается вдоль тела, пере¬носится лишь энергия.
Теплопроводность различных веществ разная.
Можно провести следующий опыт – взят стакан с горячей водой и положить туда ложки из различных матераиалов (алюминиевую, мельхиоровую, стальную, деревянную и пластмассовую) Через 3 минуты посмотреть, одинаково ли нагрелись ложки?? Проанализируйте результат
Из таблицы видно, что металлы обладают самой высокой теплопроводностью, причем у разных металлов теплопроводность отличается.
Жидкости обладают меньшей теплопроводностью, чем твердые тела, а газы меньшей, чем жидкости.
Рассмотрим опыт с теплопроводностью жидкостей. Если в бочку с водой опустить на дно лед, а верхний слой воды нагревать кипятильником. То вода у поверхности скоро закипит, а лед внизу не растает. Это объясняется тем, что в жидкостях молекулы расположены на больших расстояниях друг от друга, чем в твердых телах.
Плохой теплопроводностью обладают также воло¬сы, перья, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство). Объясняется это тем, что теплопроводность - это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.
Металлы - твердые тела - жидкости - газы
Ослабление теплопроводности
Если возникает необходимость предохранить тело от охлаждения или нагревания, то применя¬ют вещества с малой теплопроводностью. Так, ручки у кранов на батарее делают из пластмассы, также из аналогичного сплава делают ручки для кастрюль. Дома строят из бревен или пористого кирпича, обладающих плохой теплопроводностью, а зна¬чит, предохраняют помещения от охлаждения.
В настоящее время во многих регионах здания начали строить на сваях. В этом случае тепло передается только теплопроводностью от фундамента свае и далее от сваи грунту Сваи делают из прочного твердого материала, а внутри они заполнены керосином. Летом свая проводит тепло сверху вниз плохо, т.к. жидкость обладает низкой теплопроводностью. Зимой свая за счет конвекции жидкости внутри неё, наоборот, будет способствовать дополнительному охлаждению грунта.
Теплопередача – это способ изменения внутренней энергии тела при передаче энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы. Существуют следующие виды теплопередачи : теплопроводность, конвекция и излучение.
Теплопроводность
Теплопроводность – это процесс передачи энергии от одного тел а к другому или от одной части тела к дpугой благодаря тепловому движению частиц. Важно, что при теплопроводности не происходит перемещения вещества, от одного тела к другом у или от одной части телa к другой передается энергия.
Разные вещества обладают разной теплопроводностью. Если на дно пробирки, наполненной водой, положить кусочек льда и верхний её конец поместить над пламенем спиртовки, то через некоторое время вода в верхней части пробирки закипит, а лёд при этом не растает. Следовательно, вода, так же как и все жидкости, обладает плохой теплопроводностью.
Ещё более плохой теплопроводность ю обладают газы. Возьмём пробирку, в которой нет ничего, кроме воздуха, и расположим её над пламенем спиртовки. Палец, помещённый в пробирку, не почувствует тепла. Следовательно, воздух и другие газы обладает плохой теплопроводностью.
Хорошими проводниками теплоты являются металлы, самыми плохими - сильно разреженные газы. Это объясняется особенностями их строения. Молекулы газов находятся друг от друга на расстояниях, больших, чем молекулы твёрдых тел, и значительно реже сталкиваются. Поэтому и передача энергии от одних молекул к другим в газах происходит не столь интенсивно, как в твёрдых телах. Теплопроводность жидкости занимает промежуточное положение между теплопроводностью газов и твёрдых тел.
Конвекция
Как известно, газы и жидкости плохо проводят теплоту. В то же время от батарей парового отопления нагревается воздух. Это происходит благодаря такому виду теплопроводности, как конвекция.
Если вертушку, сделанную из бумаги, поместить над источником тепла, то вертушка начнёт вращаться. Это происходит потому, что нагретые менее плотные слои воздуха под действием выталкивающей силы поднимаются вверх, а более холодные движутся вниз и занимают их место, что и приводит к вращению вертушки.
Конвекция - вид теплопередачи, при котором энергия передаётся слоями жидкости или газа. Конвекция связана с переносом вещества, поэтому она может осуществляться только в жидкостях и газах; в твёрдых телах конвекция не происходит.
Излучение
Третий вид теплопередачи - излучение . Если поднести руку к спирали электроплитки, включённой в сеть, к горящей электрической лампочке, к нагретому утюгу, к батарее отопления и т.п., то можно явно ощутить тепло.
Опыты также показывают, что чёрные тела хорошо поглощают и излучают энергию, а белые или блестящие плохо испускают и плохо поглощают её. Они хорошо энергию отражают. Поэтому понятно, почему летом носят светлую одежду, почему дома на юге предпочитают красить в белый цвет.
Путём излучения энергия передаётся от Солнца к Земле. Поскольку пространство между Солнцем и Землёй представляет собой вакуум (высота атмосферы Земли много меньше расстояния от неё до Солнца), то энергия не может передаваться ни путём конвекции, ни путём теплопроводности. Таким образом, для передачи энергии путём излучения не требуется наличия какой-либо среды, эта теплопередача может осуществляться и в вакууме.
Конспект урока «Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение».
по теме «Виды теплопередачи».
І-вариант.
№ 1. На каком из способов теплопередачи основано нагревание твердых тел?
№ 2. Какой вид теплопередачи сопровождается переносом вещества?
А. Теплопроводность. Б. Конвекция. В. Излучение.
№ 3. Какое из перечисленных ниже веществ имеет наибольшую теплопроводность?
А. Мех. Б. Дерево. В. Сталь.
№ 4. Какое из перечисленных ниже веществ имеет наименьшую теплопроводность?
А. Опилки. Б. Свинец. В. Медь.
№ 5. В какой кастрюле находящаяся в ней жидкость охладится быстрее?
А. 1.
Б. 2.
В. Жидкость охладится быстрее, если положить
лед сбоку.
№ 6. Назовите возможный способ теплопередачи между телами, разделенными безвоздушным
пространством.
А. Теплопроводность. Б. Конвекция. В. Излучение.
8 класс. Самостоятельная работа
по теме «Виды теплопередачи».
ІІ-вариант.
№ 1. Каким из способов происходит теплопередача в жидкостях?
А. Теплопроводность. Б. Конвекция. В. Излучение.
№ 2. Какие виды теплопередачи не сопровождаются переносом вещества?
А. Конвекция и теплопроводность. Б. Излучение и конвекция. В. Теплопроводность и излучение.
№ 3. Какое из перечисленных ниже веществ обладает наименьшей теплопроводностью?
А. Воздух. Б. Чугун. В. Алюминий.
№ 4. Какое из перечисленных ниже веществ обладает хорошей теплопроводностью?
А. Солома. Б. Вата. В. Железо.
№ 5. В каком чайнике кипяток остынет быстрее?
А. 1.
Б. 2.
№ 6. В каких случаях теплопередача может происходить путем конвекции?
А. В песке. Б. В воздухе. В. В камне.
№ 7. Металлическая ручка будет казаться на ощупь холоднее деревянной двери при температуре …
№ 7. Металлическая ручка и деревянная дверь будут казаться на ощупь одинаково нагретыми при
температуре …
А. выше температуры тела. Б. ниже температуры тела. В. равной температуре тела.
№ 8. В каком направлении в атмосфере перемещается воздух в жаркий летний день (см. рис.)?
А. ABCD .
Б. ADCB .
№ 9. Что происходит с температурой тела, если оно поглощает столько же энергии, сколько излучает?
№ 10. Какой из стаканов при наливании кипятка с большей вероятностью останется цел?
А. 1.
Б. 2.
№ 8. Верхнюю часть пробирки со льдом поместили в пламя. Расплавится ли лед в нижней части
пробирки?
А. Расплавится.
Б. Не расплавится.
№ 9. Что происходит с температурой тела, если оно больше поглощает энергии, чем излучает?
А. Тело нагревается. Б. Тело охлаждается. В. Температура тела не меняется.
№ 10. При сравнении теплопроводности металлов для опыта были выбраны медный и стальной
стержни, к которым прикреплены пластилином кнопки. Какой стержень обладает большей
теплопроводностью?
А. Стальной.
Б. Медный.
8 класс. Самостоятельная работа
по теме «Виды теплопередачи».
ОТВЕТЫ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
І-вариант
ІІ-вариант
Любые 7 заданий – «3»
Любые 8 заданий – «4»
Любые 9 заданий – «5»
В естественных условиях передача внутренней энергии тем теплообмена всегда происходит в строго определенном направлении: от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Когда же температуры тел становятся одинаковыми, наступает состояние теплового равновесия: тела обмениваются энергией в равных количествах.
Совокупность явлений, связанных с переходом тепловой энергии из одних частей пространства в другие, который обусловлен различием температур этих частей, называют в общем случае теплообменом. В природе существует несколько видов теплообмена. Существуют три способа передачи количества теплоты от одного тела к другому: теплопроводность, конвекция и излучение.
Теплопроводность.
Поместим в пламя спиртовки конец металлического стержня. К стержню на равных расстояниях друг от друга прикрепим с помощью воска несколько спичек. При нагревании одного конца стержня восковые шарики плавятся, и спички одна за другой падают. Это свидетельствует о том, что, внутренняя энергия передается от одного конца стержня к другому.
Рисунок 1 Демонстрация процесса теплопроводности
Выясним причину этого явления.
При нагревании конца стержня интенсивность движения частиц, из которых состоит металл, возрастает, их кинетическая энергия увеличивается. Вследствие хаотичности теплового движения они сталкиваются с более медленными частицами соседнего холодного слоя металла и передают им часть своей энергии. В результате этого внутренняя энергия передается от одного конца стержня к другому.
Передача внутренней энергии от одной части тела к другой в результате теплового движения его частиц называется теплопроводностью.
Конвекция
Передача внутренней энергии путем теплопроводности происходит главным образом в твердых телах. В жидких и газообразных телах передача внутренней энергии осуществляется и другими способами. Так, при нагревании воды плотность ее нижних, более горячих, слоев уменьшается, а верхние слои остаются холодными и плотность их не изменяется. Под действием сил тяжести более плотные холодные слои воды опускаются вниз, а нагретые поднимаются вверх: происходит механическое перемешивание холодных и нагретых слоев жидкости. Вся вода прогревается. Аналогичные процессы происходят и в газах.
Передача внутренней энергии вследствие механического перемешивания нагретых и холодных слоев жидкости или газа называется конвекцией.
Явление конвекции играет большую роль в природе и технике. Конвекционные потоки вызывают постоянное перемешивание воздуха в атмосфере, благодаря чему состав воздуха во всех местах Земли практически одинаков. Конвекционные течения обеспечивают непрерывное поступление свежих порций кислорода к пламени в процессах горения. Вследствие конвекции происходит выравнивание температуры воздуха в жилых помещениях при отоплении, а также воздушное охлаждение приборов при работе различной радиоэлектронной аппаратуры.
Рисунок 2 Обогрев и выравнивание температуры воздуха в жилых помещениях при отоплении вследствие конвекции
Излучение
Передача внутренней энергии может происходить и путем электромагнитного излучения. Это легко обнаружить на опыте. Включим в сеть электронагревательную печь. Она хорошо обогревает руку, когда мы подносим ее не только сверху, но и сбоку печи. Теплопроводность воздуха очень мала, а конвекционные потоки поднимаются вверх. В этом случае энергия от раскаленной электрическим током спирали в основном передается способом излучения.
Передача внутренней энергии путем излучения осуществляется не частицами вещества, а частицами электромагнитного поля - фотонами. Они не существуют внутри атомов «в готовом виде», подобно электронам или протонам. Фотоны возникают при переходе электронов из одного электронного слоя в другой, расположенный ближе к ядру, и при этом уносят с собой определенную порцию энергии. Достигая другого тела, фотоны поглощаются его атомами и целиком передают им свою энергию.
Передача внутренней энергии от одного тела к другому вследствие ее переноса частицами электромагнитного поля - фотонами, называется электромагнитным излучением. Любое тело, температура которого выше температуры окружающей среды, излучает свою внутреннюю энергию в окружающее пространство. Количество энергии, излучаемое телом в единицу времени, резко возрастает с повышением его температуры.
Рисунок 3 Опыт, иллюстрирующий передачу внутренней энергии горячего чайника через излучение
Рисунок 4 Излучение от Солнца
Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Теплопроводность
В термодинамически неравновесных системах возникают особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса, в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы, количества движения. К явлениям переноса относятся теплопроводность (обусловлена переносом энергии), диффузия (обусловлена переносом массы) и внутреннее трение (обусловлено переносом количества движения). Для этих явлений перенос энергии, массы и количества движения всегда происходит в направлении, обратном их градиенту, т. е. система приближается к состоянию термодинамического равновесия.
Если в одной области газа средняя кинетическая энергия молекул больше, чем в другой, то с течением времени вследствие постоянных столкновений молекул происходит процесс выравнивания средних кинетических энергий молекул, т. е., иными словами, выравнивание температур.
Процесс
передачи энергии в форме теплоты
подчиняется закону теплопроводности
Фурье: количество теплоты q,
которое переносится за единицу времени
через единицу площади, прямо пропорционально
- градиенту температуры, равному скорости
изменения температуры на единицу длины
х в направлении нормали к этой площади:
, (1)
где λ - коэффициент теплопроводности или теплопроводность. Знак минус показывает, что при теплопроводности энергия переносится в сторону убывания температуры. Теплопроводность λ равна количеству теплоты, переносимой через единицу площади за единицу времени при температурном градиенте, равном единице.
Очевидно,
что теплота Q,
прошедшая посредством теплопроводности
через площадь S
за время t,
пропорциональна площади S,
времени t
и градиенту температуры
:
Можно показать, что
(2)
где с V - удельная теплоемкость газа при постоянном объеме (количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг газа на 1 К при постоянном объеме), ρ - плотность газа, <υ> - средняя арифметическая скорость теплового движения молекул, <l > - средняя длина свободного пробега.
Т.е.
видно от каких причин зависит количество
энергии, передаваемое путем
теплопроводности, например, из комнаты
через стенку на улицу. Очевидно, что из
комнаты на улицу передается энергии
тем больше, чем больше площадь стенки
S,
чем больше разность температур Δt
в комнате и на улице, чем больше времени
t происходит теплообмен между комнатой
и улицей и чем меньше толщина стенки
(толщина слоя вещества) d:
~
.
Кроме того, количество энергии, передаваемое путем теплопроводности, зависит от материала, из которого изготовлена стенка. Различные вещества при одинаковых условиях передают путем теплопроводности разное количество энергии. Количество энергии, которое передается путем теплопроводности через каждую единицу площади слоя вещества за единицу времени при разности температур между его поверхностями в 1°С и при его толщине в 1 м (единицу длины), может служить мерой способности вещества передавать энергию путем теплопроводности. Эту величину называют коэффициентом теплопроводности. Чем больше коэффициент теплопроводности λ, тем больше энергии передается слоем вещества. Наибольшей теплопроводностью обладают металлы, несколько меньшей – жидкости. Наименьшей теплопроводностью обладает сухой воздух и шерсть. Этим и объясняются теплоизолирующие свойства одежды у человека, перьев у птицы и шерсти у животных.
