От куртки до шубы. Что спасёт в сильный мороз?

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

города Абакана «Средняя общеобразовательная школа №11»

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ИТОГОВЫЙ ПРОЕКТ

От куртки до шубы. Что спасёт в сильный   мороз?

Автор и исполнитель проекта:

Толстых Екатерина Николаевна,

 ученица 8 А класса

Руководитель проекта:

Емельяненко Елена Викторовна,

учитель физики

Абакан, 2019

Оглавление

Введение        3

1. Природа теплоты        6

2. Роль теплопроводности в природе и технике        9

3. Экспериментальное изучение теплопроводности воздуха        11

Список использованной литературы        12

Приложение……………………………………………………………………... 13

Введение

На уроках физики мы познакомились с интересным явлением – теплопроводностью. Это явление встречается довольно часто в нашей жизни, например, когда мы выбираем себе зимнюю одежду, мы смотрим на то, насколько материал хорошо держит тепло. Ведь в этой вещи нам будет тепло лишь в том случае, если материал,  из которого она состоит, обладает плохой теплопроводностью. Меня заинтересовало это явление, и я решила исследовать его, тем более,  развитие науки и техники требует основательного и всестороннего изучения физико-химических свойств веществ, находящихся в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Актуальность проекта: мы провели опрос среди учащихся 6, 8 классов и педагогов. Были заданы следующие вопросы: какую верхнюю одежду вы носите зимой? Как вы считаете, какая зимняя одежда самая тёплая?  У нас получился следующий результат:

Принято считать, что в России зимой не обойтись без натуральной шубы или дубленки. В результате мы порой годами копим на дорогостоящее приобретение или же берем кредиты. А очень ли нам нужна шуба?

Проблема: какая зимняя одежда самая тёплая?

Объект исследования: зимняя одежда

 Предмет исследования: теплопроводность зимней одежды

Цель проекта: исследование теплопроводности воздуха верхней зимней одежды.

Задачи проекта: 1. Изучить природу теплоты.

                               2. Определить роль теплопроводности в природе и технике.

                               3. Провести эксперимент по изучению теплопроводности

воздуха верхней зимней одежды.

     4. Сделать выводы, оформить буклет

Гипотеза: самая тёплая верхняя зимняя одежда – лыжная куртка.

 Методы исследования: опрос, анализ полученных данных, изучение и анализ накопленных в литературе данных о теплопроводности; синтез аналитического материала, фотографирование, моделирование

1. Природа теплоты

Появление теплоты связано с излучением и, прежде всего, с инфракрасным. Что происходит?

Теплопроводность – это один из способов передачи тепла, при котором более нагретые части тела передают тепло менее нагретым. Движение, а, следовательно, и энергия, передаётся от частичек частичкам. При этом сами частички не перемещаются, они лишь начинают быстрее колебаться на своём месте. То есть механизм теплопроводности заключается в том, что усиление колебаний одних частиц вещества передаётся соседним частицам.

Различные тела по-разному передают или проводят тепло. Иначе говорят, что эти тела обладают различной теплопроводностью. Теплопроводность у различных веществ различна.

Теплопроводность – способность материальных тел проводить энергию (теплоту) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела, осуществляемому хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.

Теплопроводностью называется также количественная характеристика способности тела проводить тепло. В сравнении тепловых цепей с электрическими это аналог проводимости.

Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K).

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием гипотетического теплорода от одного тела к другому. Однако с развитием молекулярно-кинетической теории явление теплопроводности получило своё объяснение на основе взаимодействия частиц вещества. Молекулы в более нагретых частях тела движутся быстрее и передают энергию посредством столкновений медленным частицам в более холодных частях тела.

2. Роль теплопроводности в природе и технике

Теплопроводность тел в трёх состояниях вещества различна. Именно этот факт используется в природе и технике.

Так, например, вещества, являющиеся плохими проводниками тепла, называют изоляторами. Жидкости (кроме ртути) плохо проводят тепло, газы – ещё хуже. Самый лучший изолятор – безвоздушное пространство (вакуум). Из твёрдых веществ хорошими изоляторами являются кирпич, керамика, дерево. Так, например, дерево – лучший теплоизолятор, чем другие строительные материалы. Оно в шесть раз эффективней кирпича и в полтора раза – пенобетона.

Эти материалы используются в строительстве для лучшей теплоизоляции зданий.

Воздух, лёд, снег, жир являются плохими проводниками тепла. Это спасает жизнь многим животным, обитающим в лесах и водных средах. Например, тетерев зимой спит, зарывшись головой в снег. А благодаря тому, что водоёмы покрываются льдом, который препятствует дальнейшему их промерзанию, выживают многие представители водной фауны.

Какую роль играет воздух в сохранении жизни животных? Не каждый знает, что белая окраска, которую получают животные к зиме, помогает переносить им суровый климат. Например, заяц меняет свою «шубку» не только для того, чтобы зимой укрыться от хищников, но и для утепления. Когда из волос уходит пигмент, дающий окраску, в них собирается воздух. Этот воздух, благодаря плохой теплопроводности, защищает зайца от потери тепла. Северный медведь, полярная куропатка и другие полярные животные имеют белый окрас.

Если говорить о современных достижениях науки, где учитывается теплопроводность, то можно отметить появление нового вида белья, это термобельё.

Благодаря уникальному плетению нитей ткани термобелья, в нем образовывается воздушная прослойка, которая не пропускает ни тепло, ни холод, так как воздух обладает плохой теплопроводностью. Такое белье можно носить и зимой, и летом.

Физическая природа тепла и холода

Физическая природа тепла и холода одинакова. Тепло является одной из форм энергии, проявляющейся в движении молекул вещества того или иного агрегатного состояния. Тепло – это внутренняя энергия тела, заключающаяся в хаотическом движении его частиц, а различие между теплым и холодным телами лишь в скорости движения молекул, составляющих эти тела. При отводе от тела тепла движение молекул замедляется, и оно охлаждается. Следовательно, получение холода сводится к уменьшению содержания тепла в твердом, жидком или газообразном теле. Охлаждение тела – это отвод от него тепла, обычно оно сопровождается понижением температуры.

Холод является понятием условным, т.к. является теплом, отводимым от тела для понижения его температуры или изменения агрегатного состояния. Поэтому, можно считать, что физическая природа холода и тепла одинакова, а различна только степень напряженности движения молекул тела.

Если бы тело человека было не восприимчиво к ощущениям тепла и холода, то степень нагретости как понятие физиологическое для нас не существовало бы (как не существует, например, физиологического восприятия степени намагниченности). Но это не отразилось бы на физическом смысле разности температур как меры отклонения тел от теплового равновесия друг с другом. Неизменной осталась бы также роль, которую температура играет в явлениях природы и в технике, хотя в обыденной жизни, в быту она заняла бы менее заметное место, такое, как показания барометра.

3. Экспериментальное изучение теплопроводности воздуха

Цель:  исследование теплопроводности воздуха верхней одежды

Задачи: 1.Замерить разницу температур предметов гардероба                          в помещении и на улице.

                  2. Сделать вывод о теплопроводности воздуха зимней      одежды.

Оборудование: датчик электронного термометра, пустая пластиковая бутылка, зимняя одежда (дублёнка, лыжная куртка, шуба, пуховик)

Ход работы.

1. Поместить датчик электронного термометра в пустую пластиковую бутылку. Чтобы датчик не касался краёв бутылки, закрепить его строго посередине бутылки. Саму бутылку поместить в рукав, который с двух сторон плотно закрыть.
2. Каждый предмет гардероба выставлять на мороз на 15-20 минут и замерить,  на сколько градусов упадёт температура воздуха в бутылке.
3. Указать температуру за окном
4. Указать разницу температур предметов гардероба в помещении и на улице.

Вывод:  в ходе исследования теплопроводности воздуха верхней зимней одежды выяснили, что наиболее тёплой зимней одеждой является лыжная куртка, таким образом гипотеза подтверждена.

Вывод

Помимо того, что натуральные шубы дороги, они еще тяжелы и довольно неудобны в носке: в них мы сразу превращаемся в неповоротливых «медведиц». Поэтому многие женщины надевают шубу всего несколько раз за зиму, лишь в самые сильные морозы или когда надо «выглядеть».

Дубленки немногим лучше. Такие одежки спасают в мороз, но в них жарко в магазине или общественном транспорте. Дубленка из синтетики – неплохой вариант для температур чуть ниже нуля

Искусственная шуба или дубленка не такая теплая, как натуральная, но в небольшие морозы ее вполне можно носить. Горнолыжная одежда предназначена для людей, ведущих активный образ жизни: теплосберегающая и теплорегулирующая; отводит влагу, не пропускает пар.

Пуховик. Универсальный вариант. Пуховики легкие, удобные, теплые.

.

Список использованной литературы

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1989
2. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомёл А. С. Теплопередача: Учебник - М.: Энергоиздат, 2011.
3. Краснощеков Е. А., Сукомел А. С. Задачник по теплопередаче: Учебное пособие. - М.: Энергия, 1980.
4. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. - М.: Энергия, 2012.
5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т 3. - М.: Наука, 2002 .
6. Трофимова Т. М. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1985.
7. Практикум по теплопередаче / Под ред. А. П. Солодова. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

Приложение