Теплопроводность. Конвекция. Излучение

Научиться различать три вида теплопередачи и объяснять, как они работают в повседневной жизни.

Понимание теплопередачи помогает объяснить, почему мы носим тёплую одежду, как работает термос, почему батареи ставят под окнами, и как Солнце согревает Землю сквозь вакуум.

• Теплопередача — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретого тела к менее нагретому.
• Теплопроводность — перенос тепла за счёт колебаний частиц вещества без переноса самого вещества.
• Конвекция — перенос тепла потоками жидкости или газа, при котором вещество перемещается вместе с энергией.
• Излучение — перенос тепла электромагнитными волнами, который возможен даже в вакууме.
• Теплопередача всегда идёт от горячего к холодному, пока температуры не сравняются.
• Разные вещества обладают разной теплопроводностью: металлы проводят тепло хорошо, а воздух и дерево — плохо.
• Конвекция не происходит в твёрдых телах, так как их частицы не могут свободно перемещаться.
• Тёмные поверхности лучше поглощают и излучают тепло, чем светлые.

Теплопередача

Процесс передачи внутренней энергии от одного тела к другому без совершения работы.

Теплопроводность

Вид теплопередачи, при котором энергия передаётся от частицы к частице в веществе, но само вещество не перемещается.

Конвекция

Вид теплопередачи, при котором энергия переносится потоками жидкости или газа.

Излучение

Вид теплопередачи, при котором энергия передаётся электромагнитными волнами, не требующими среды.

Тепловое равновесие

Состояние, при котором температуры тел одинаковы и теплопередача между ними прекращается.

• Металлы — хорошие проводники тепла, а воздух, дерево, пластмасса — плохие (теплоизоляторы).
• Конвекция бывает естественной (тёплый воздух поднимается) и вынужденной (вентилятор, насос).
• Излучение — единственный вид теплопередачи, который работает в вакууме (например, от Солнца к Земле).
• Тёмные поверхности поглощают больше излучения, чем светлые, поэтому летом лучше носить светлую одежду.
• В термосе вакуум между стенками предотвращает теплопроводность и конвекцию, а зеркальное покрытие отражает излучение.

1. Пример 1случай
   • Ручка кастрюли из дерева или пластика не обжигает руку, потому что эти материалы плохо проводят тепло
2. Пример 2случай

   Вода в чайнике нагревается снизу

   Пояснение

   • тёплые слои поднимаются, холодные опускаются — это конвекция
3. Пример 3случай

   Солнце согревает Землю через космический вакуум

   Пояснение

   • это излучение
4. Пример 4случай
   • Зимой в мороз металлическая дверь на ощупь кажется холоднее деревянной, хотя температура одинаковая — просто металл быстрее отводит тепло от руки

• В шубе не греет сам мех — он лишь сохраняет тепло тела, потому что воздух между ворсинками плохо проводит тепло.
• Пингвины в Антарктиде сбиваются в плотные группы: внешние особи мёрзнут, а внутренние греются, и они постоянно меняются местами — это пример конвекции в живом мире.
• Космические корабли покрывают светлыми материалами, чтобы они меньше нагревались от солнечного излучения.

• Не прикасайся к горячим металлическим предметам без защиты: из-за высокой теплопроводности можно получить ожог.
• Не накрывай включённые электроприборы тканью — это нарушает конвекцию и может вызвать перегрев и пожар.

• Внутренняя энергия и способы её изменения
• Количество теплоты. Удельная теплоёмкость
• Тепловые двигатели