User17: Новая страница: «Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Физика, 7 класс, Зависимост...»

2012-10-16T13:17:57Z

Новая страница: «<metakeywords>Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Физика, 7 класс, Зависимост...»

Новая страница

<metakeywords>Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Физика, 7 класс, Зависимость размеров тел от температуры</metakeywords>

'''[[Гипермаркет знаний - первый в мире!|Гипермаркет знаний]]>>[[Физика и астрономия|Физика]]>>[[Физика 7 класс|Физика 7 класс]]>> Зависимость размеров тел от температуры'''

 

*''Если  вы  наблюдательны, то,  наверное,  обратили  внимание  на такие факты. Электрические  провода летом  провисают  намного  сильнее,  чем  зимой,  т.  е.  летом  они  длиннее.  Если  набрать  полную  бутылку  холодной  воды  и  поставить в теплое место, то  со временем часть воды из бутылки выльется, так как во время нагревания вода расширяется. Воздушный шарик,  вынесенный  из  комнаты  на мороз, уменьшается в  объеме.''

 '''1. Убеждаемся в тепловом расширении твердых тел, жидкостей и газов''' 

Несложные опыты и многочисленные наблюдения убеждают нас в  том,  что,  как  правило,  твердые  тела, жидкости  и  газы  во  время нагревания расширяются, а  во  время охлаждения сжимаются. 

Тепловое расширение жидкостей и газов легко наблюдать с помощью колбы, шейка которой плотно  закупорена,  а  в  пробку  вставлена  стеклянная трубка. Перевернем колбу,  заполненную воздухом,  в  сосуд  с  водой.  

Теперь  достаточно взяться за колбу рукой, и в скором времени воздух, расширяясь в колбе,  будет выходить в виде пузырьков из трубки под водой  (рис.  2.30).

Теперь наполним колбу какой-нибудь подкрашенной жидкостью и закупорим так, чтобы часть жидкости вошла  в трубку  (рис.  2.31,  а).  Обозначим уровень жидкости в трубке и опустим колбу в сосуд с горячей водой. В первый момент уровень жидкости  немного  снизится  (рис.  2.31,  б),  и  это можно  объяснить  тем,  что  сначала  нагревается и  расширяется  колба,  а уже  потом,  нагреваясь, расширяется вода.

[[Image:7.10-19.jpg]]

''Рис. 2.30. При нагревании воздух в колбе расширяется и часть его выходит из колбы —  это видно по пузырькам воздуха, выходящим из трубки''

[[Image:7.10-20.jpg]]

''Рис. 2.31  Опыт, демонстрирующий, что при нагревании жидкость (как твердые тела и газы) расширяется: а — закрытая пробкой колба с жидкостью в трубке; б — в первый момент нагрева ния уровень жидкости немного снижается; в  — при дальнейшем нагревании уровень жидкости значительно повышается''

'' ''В скором времени мы убедимся,  что  по мере нагревания  колбы и  воды  в  ней уровень  жидкости  в  трубке  заметно  повысится (рис.  2.31,  в).  Итак,  твердые  тела  и  жидкости, как и  газы,  во время нагревания  расширяются. Исследовательским путем выяснено, что твердые тела и жидкости  во время нагревания расширя ются намного меньше, чем газы.

Тепловое  расширение  твердых  тел  можно продемонстрировать также на следующем опыте. Возьмем медный шарик, который в ненагретом  состоянии легко проходит  сквозь пригнанное  к  нему  кольцо.  Нагреем шарик  в  пламени спиртовки и убедимся в том, что шарик  теперь не будет проходить сквозь кольцо (рис.  2.32, а). После  охлаждения шарик  снова легко  пройдет сквозь кольцо  (рис.  2.32,  б).

 '''2. Выясняем причину теплового расширения'''

В чем же причина увеличения объема тел во время  нагревания,  ведь количество молекул с увеличением температуры не изменяется?

Атомно-молекулярная  теория  объясняет  тепловое  расширение  тел  тем,  что  с  увеличением температуры  увеличивается  скорость  движения атомов  и  молекул.  В  результате  увеличивается среднее расстояние между атомами (молекулами).

[[Image:7.10-21.jpg]]

 ''Рис. 2.32.  Опыт, иллюстрирующий тепловое расширение твердых тел: а — в нагретом состоянии шарик не проходит сквозь кольцо; б —  после охлаждения шарик проходит сквозь кольцо''

Соответственно, увеличивается объем тела. И наоборот, чем ниже температура вещества, тем меньше межмолекулярные промежутки. Исключением является вода, чугун и некоторые другие вещества. Вода, например, расширяется только при температуре выше 4 °С; при температуре от О 0C до 4 0C объем воды во время нагревания уменьшается.

 '''3. Характеризуем тепловое расширение твердых тел'''

Выясним, как изменяются линейные размеры твердого тела вследствие изменения температуры. Для этого измерим длину алюминиевой трубки, потом нагреем  трубку,  пропуская  сквозь  нее  горячую  воду.  Спустя  некоторое время можно заметить,  что длина трубки незначительно увеличилась.

Заменив алюминиевую трубку стеклянной такой же длины,  мы убедимся,  что  в  случае  одинакового  увеличения  температуры  длина  стеклянной трубки увеличивается намного меньше, чем длина алюминиевой. Таким образом,  делаем  вывод:  тепловое расширение тела  зависит  от  вещества,  из которого  оно изготовлено.

Физическая  величина,  характеризующая  тепловое  расширение  материала и численно  равная отношению  изменения длины  тела  вследствие его  нагревания  на  I  °С  и  его  начальной  длины,  называется  температурным  коэффициентом линейного  расширения.

Температурный  коэффициент  линейного  расширения  обозначается  символом а и  вычисляется по формуле:

[[Image:7.10-22.jpg]] 

[[Image:7.10-23.jpg]] Из  определения  температурного  коэффициента  линейного  расширения можно получить единицу этой физической величины:

[[Image:7.10-24.jpg]]

 Ниже  в  таблице  приведены  температурные  коэффициенты  линейного расширения некоторых веществ.

'' Тепературные коэффициенты линейного расширения некоторых  веществ''

[[Image:7.10-25.jpg]]

'''4. Знакомимся с тепловым расширением в природе и технике'''

Способность  тел  расширяться  во  время нагревания  и  сжиматься  во  время  охлаждения  играет  очень  важную  роль  в  природе.  Поверхность  Земли  прогревается  неравномерно. В  результате  воздух  вблизи  Земли  также  расширяется  неравномерно,  и  образуется  ветер, предопределяющий  изменение  погоды.  Неравномерное прогревание воды  в морях и  океанах приводит  к  возникновению  течений,  которые существенно  влияют  на  климат.  Резкие  колебания  температуры  в  горных  районах  вызывают  расширение  и  сжатие  горных  пород.  А  поскольку  степень  расширения  зависит  от  вида породы,  то  расширения  и  сжатия  происходят неравномерно,  и  в  результате  образуются  трещины,  которые  приводят  к  разрушению  этих пород.

Тепловое  расширение  приходится  принимать  во  внимание  при  строительстве  мостов и  линий  электропередач,  прокладывании  труб отопления,  укладке  железнодорожных  рельсов,  изготовлении  железобетонных  конструкций и  во многих других  случаях.

Явление теплового расширения широко используется  в  технике  и  быту.  Так,  для  автоматического  замыкания  и  размыкания  электрических  цепей  используют  биметаллические пластинки —  они  состоят  из двух полос  с  разным  коэффициентом  линейного  расширения (рис.  2.33).  Тепловое  расширение  воздуха  помогает  равномерно  прогреть  квартиру,  охладить  продукты  в  холодильнике,  проветрить комнату.

[[Image:7.10-26.jpg]]

''Рис. 2.33.  Для изготовления автоматических предохранителей (а), для автоматического включения и выключения нагревательных приборов (б) широко используются биметаллические пластинки (в). Один из металлов при увеличении температуры расширяется намного больше, чем другой, в результате этого пластинка изгибается (г) и электрическая цепь размыкается (или замыкается)''

 '''5.  Учимся решать задачи'''

'''Задача'''. Длина  стального  железнодорожного рельса  при  температуре  О оC  равна  8  г. На сколько увеличится его длина в знойный летний день при температуре 40 °С?

Анализ  условия  задачи.  Зная,  как  изменяется  длина  стальной  детали  вследствие  нагревания  на  1 °С,  т.  е.  зная  температурный  коэффициент  линейного  расширения  стали,  мы

 найдем, на сколько изменится длина рельса вследствие нагревания на 40 °С. Температурный  коэффициент  линейного  расширения  стали  найдем  по  таб лице,  приведенной  выше. Поиск математической модели По  определению  температурного  коэффициента линей ного расширения: AZ а - ------- I0At Решение  и анализ результатов Из формулы для определения температурного коэффици ента линейного расширения найдем удлинение рельса: Al = Cd0At • Поскольку At =  t  -   t0,  получаем Al = aIJt  -   i0). Проверим единицу искомой величины: [ I - Z0] =  ^ - M - CC = M. Найдем числовое значение: {I - 10  } = 0,000012- 8- (4 0 -0 )  = 0,00393,  таким образом, I - I 0  = 0,00392 м = 3,92 мм. Проанализируем  результат:  увеличение  длины  рельса вполне реально. Ответ:  длина рельса увеличилась на 3,92 мм. О   ПОДВОДИМ итоги Твердые  тела,  жидкости  и  газы  во  время  нагревания,  как  правило, расширяются.  Причина  теплового  расширения  в  том,  что  с  увеличением температуры  увеличивается  скорость  движения  атомов  и  молекул.  В  ре зультате  увеличивается  среднее  расстояние  между  атомами  (молекулами). Тепловое расширение твердых веществ характеризуется коэффициентом ли нейного расширения.  Коэффициент линейного  расширения численно  равен отношению изменения длины  тела  вследствие нагревания  его  на  I  0C  и  его Al начальной длины  а = ------- . I0  At О  Контрольные вопросы  ............. ... ... ................... ....-.... ......... I.  Приведите примеры,  подтверждающие,  что  твердые  тела,  жидкос ти и  газы расширяются во время нагревания.  2.  Опишите опыт,  де монстрирующий тепловое расширение жидкостей.  3.  В чем причина увеличения объема тел во время нагревания?  4.  От чего,  кроме тем пературы,  зависит  изменение  размеров  тел  во  время  их  нагревания (охлаждения)?  5.  В  каких  единицах  измеряется  коэффициент  ли нейного расширения? Дано: I0-  8  м t0 = 0 °С t = 40 0C а = 0,000012  1/°С

/'  Упражнения  — ..... ......и д = а .............. — ..................... I» Выберите все правильные  ответы. Когда тело  охлаждается,  то: а)  скорость движения  его молекул уменьшается; б) скорость движения  его молекул увеличивается; в) расстояние между его молекулами уменьшается; г) расстояние между его молекулами увеличивается. 2  Как  изменится  объем  воздушного шарика,  если  мы  перенесем  его из холодного помещения в теплое? Почему? 3. Что происходит с расстояниями между частичками жидкости в тер мометре в  случае похолодания? 4  Правильным  ли  является  утверждение,  что  во  время  нагревания тело увеличивает  свои  размеры,  так  как  размеры  его молекул уве личиваются? Если  нет,  предложите  свой,  исправленный,  вариант. 5  Зачем  на  точных  измерительных  приборах  указывают  темпера туру? в  Вспомните  опыт  с  медным шариком,  который  вследствие  нагрева ния  застревал  в  кольце  (см.  рис.  2.32).  Как  изменились  вследствие нагревания:  объем  шара;  его  масса;  плотность;  средняя  скорость движения атомов? 7.  После  того  как  пар  кипящей  воды  пропустили  через  латунную трубку,  длина трубки увеличилась на  1,62 мм. Чему равен коэффи циент  линейного  расширения  латуни,  если  при  температуре  15 0C длина  трубки  равна  I  м?  Напоминаем,  что  температура  кипящей воды  равна  100 °С. 8  Платиновый провод длиной  1,5 м находился при  температуре 0 °С. Вследствие  пропускания  электрического  тока  провод  раскалился и  удлинился на  15 мм. До какой температуры он был нагрет? 9  Медный лист прямоугольной формы,  размеры  которого при  темпе ратуры  20 0C  составляют  60  см х 50  см,  нагрели  до  600 °С.  Как  из менилась площадь листа? ф   Экспериментальные задания  .......- г......в .у-.  -пт ■■ м ...........им 1 ... I  Как,  имея  дощечку,  молоток,  два  гвоздика,  спиртовку  и  пинцет, показать,  что  размер  монеты  в  5  копеек  во  время  нагревания  уве личивается? Выполните соответствующий опыт.  Объясните наблю даемое явление. Наполните бутылку водой  так,  чтобы внутри  остался пузырек  воз духа. Нагрейте  бутылку в  горячей  воде.  Проследите,  как изменят ся размеры пузырька. Объясните результат. . 

 ''Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.''

'''Содержание урока'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] конспект урока и опорный каркас
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] презентация урока
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] интерактивные технологии
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] акселеративные методы обучения

'''Практика'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] тесты, тестирование онлайн
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] задачи и упражнения
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] домашние задания
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] практикумы и тренинги
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] вопросы для дискуссий в классе

'''Иллюстрации'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] видео- и аудиоматериалы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] фотографии, картинки
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] графики, таблицы, схемы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты

'''Дополнения'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] рефераты
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] шпаргалки
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] фишки для любознательных
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] статьи (МАН)
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] литература основная и дополнительная
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] словарь терминов

'''Совершенствование учебников и уроков'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] исправление ошибок в учебнике
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] замена устаревших знаний новыми

'''Только для учителей'''
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] календарные планы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] учебные программы
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] методические рекомендации
[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] [http://xvatit.com/forum/ обсуждения]

[[Image:New2.jpg|40x40px|New2.jpg]] [http://xvatit.com/Idealny_urok.html '''Идеальные уроки-кейсы''']

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, [http://xvatit.com/index.php?do=feedback напишите нам].

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - [http://xvatit.com/forum/ Образовательный форум].

Зависимость размеров тел от температуры - История изменений

User17 в 14:09, 16 октября 2012

User17 в 13:32, 16 октября 2012

User17: Новая страница: «Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Физика, 7 класс, Зависимост...»