Конспекты по теме "Тепловые явления" 8 класс
учебно-методический материал по физике (8 класс)

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ

Все тела состоят из молекул, которые непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом.
Они обладают одновременно кинетической и потенциальной энергией.
Эти энергии и составляют внутреннюю энергию тела.
Таким образом, внутренняя энергия - это энергия движения и взаимодействия частиц,
из которых состоит тело.
Внутренняя энергия характеризует тепловое состояние тела.

СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

Внутреннюю энергию можно изменить двумя способами.

Если работа совершается над телом, его внутренняя энергия увеличивается.

Если работу совершает само тело, его внутренняя энергия уменьшается.

ПАРООБРАЗОВАНИЕ

Парообразованием называется процесс перехода жидкости в газ (пар). 
Парообразование может происходить как испарение с поверхности жидкости или в виде кипения.

ИСПАРЕНИЕ- это парообразование с поверхности жидкости.
При этом жидкость покидают более быстрые молекулы, обладающие большей скоростью. При любой температуре в жидкости находятся такие молекулы, которые обладают достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть силы сцепления между молекулами и совершить работу выхода из жидкости.
Скорость испарения жидкости зависит от:
1) от рода вещества;
2) от площади поверхности испарения;

3) от температуры жидкости;
4) от скорости удаления паров с поверхности жидкости, т.е. от наличия ветра.
Испарение происходит при любой температуре. 
При испарении температура жидкости понижается, т.к. внутренняя энергия жидкости уменьшается из-за потери быстрых молекул.

КИПЕНИЕ

Кипение - это интенсивное парообразование, которое происходит при нагревании жидкости не только с поверхности, но и внутри неё. 
Кипение происходит с поглощением теплоты.
Большая часть подводимой теплоты расходуется на разрыв связей между частицами вещества, остальная часть - на работу, совершаемую при расширении пара.
Количество теплоты, необходимое для перевода жидкости в пар в процессе кипения можно рассчитать по формуле:
где m - масса жидкости (кг), L - удельная теплота парообразования.

Удельная теплота парообразования показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы превратитъ в пар 1 кг данного вещества при температуре кипения. Единица удельной теплоты парообразования в системе СИ: [ L ] = 1 Дж/ кг
Во время кипения температура жидкости не меняется.
Каждое вещество при одном и том же давлении имеет свою температуру кипения. 

КОНДЕНСАЦИЯ

Конденсация – это переход вещества из газообразного в жидкое состояние.
Процесс превращения пара в жидкость идет с выделением некоторого количества тепла.

Количество теплоты, выделяющееся при конденсации определяется по формуле: 

где L - удельная теплота парообразования.

Температура вещества в процессе конденсации не изменяется.
Температура конденсации паров вещества равна температуре кипения этого вещества.

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК ИЗМЕНЕНИЯ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ ВОДЫ

ПЛАВЛЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ

Плавление - переход вещества из твердого состояния в жидкое.

При нагревании увеличивается температура вещества, и возрастает скорость теплового движения частиц, при этом увеличивается внутренняя энергия тела.
Когда температура твердого тело достигает температуры плавления, кристаллическая решетка твердого вещества начинает разрушаться.
При плавлении объем большинства кристаллических тел увеличивается (на 3-6%), а при отвердевании уменьшается.
Но, существуют вещества, у которых при плавлении объем уменьшается, а при отвердевании - увеличивается.
К ним относятся, например, вода и чугун, кремний и некоторые другие. Именно поэтому лёд плавает на поверхности воды, а твердый чугун - в собственном расплаве.

Количество теплоты, необходимой для плавления вещества, равно произведению удельной теплоты плавления на массу данного вещества.

Удельная теплота плавления показывает, какое кол теплоты необходимо для полного превращения 1 кг вещества из твердого состояния в жидкое, взятого при темп плавления.
Единицей удельной теплоты плавления в СИ служит 1Дж/кг.

В процессе плавления температура кристалла остается постоянной. Эта температура называется температурой плавления. У каждого вещества своя температура плавления.

ОТВЕРДЕВАНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ

При понижении температуры вещество может переходить из жидкого состояния в твердое.

Этот процесс называется отвердевание или кристаллизация.
При отвердевании вещества выделяется такое же количество теплоты, которое поглощается при его плавлении.

Расчетные формулы для количества теплоты при плавлении и кристаллизации одинаковы.

Температура плавления и отвердевания одного и того же вещества, если давление не меняется, одинакова.
На протяжении всего процесса кристаллизации температура вещества не меняется, и оно может одновременно существовать как в жидком, так и в твердом состояниях.

ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ

Все молекулы любого вещества непрерывно и беспорядочно (хаотически) движутся.
Движение молекул в разных телах происходит по-разному.
Молекулы газов беспорядочно движутся с большими скоростями (сотни м/с) по всему объему газа. Сталкиваясь, они отскакивают друг от друга, изменяя величину и направление скоростей.
Молекулы жидкости колеблются около равновесных положений (т.к. расположены почти вплотную друг к другу) и сравнительно редко перескакивают из одного равновесного положения в другое. Движение молекул в жидкостях является менее свободным, чем в газах, но более свободным, чем в твердых телах.
В твердых телах частицы колеблются около положения равновесия.
С ростом температуры скорость частиц увеличивается, поэтому хаотическое движение частиц принято называть тепловым.

ТЕМПЕРАТУРА

Температура — величина, которая характеризует тепловое состояние тела или иначе мера «нагретости» тела.
Чем выше температура тела, тем большую в среднем энергию имеют его атомы и молекулы.

Приборы, служащие для измерения температуры называются термометрами.

Закон теплового равновесия:
У любой группы изолированных тел через какое-то время температуры становятся одинаковыми, т.е. наступает состояние теплового равновесия.

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА  (или теплообмен)

- один из способов изменения внутренней энергии тела (или системы тел), при этом внутренняя энергия одного тела переходит во внутреннюю энергию другого тела без совершения механической работы.
Существует 3 вида теплопередачи:


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.
Это является частным случаем закона сохранения энергии.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

- перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым за счет теплового движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул, ионов и т.п.), который приводит к выравниванию температуры тела.
Не сопровождается переносом вещества!
Этот вид передачи внутренней энергии характерен как для твердых веществ, так и для жидкостей и газов.
Теплопроводность различных веществ разная.
Металлы обладают самой высокой теплопроводностью, причем у разных металлов теплопроводность отличается.
Жидкости обладают меньшей теплопроводностью, чем твердые тела, а газы меньшей, чем жидкости.

КОНВЕКЦИЯ

- это перенос энергии струями жидкости или газа.
При конвекции происходит перенос вещества в пространстве.
Конвекция невозможна в твёрдых телах.Интенсивность конвекции зависит от разности температур слоев жидкости или газа и агрегатного состояния вещества.
Конвекция может быть двух видов:

ИЗЛУЧЕНИЕ

Излучение - это перенос энергии путем испускания электромагнитных волн.
Это могут быть солнечные лучи, а также лучи, испускаемые нагретыми телами, находящимися вокруг нас.
Эти лучи называют тепловым излучением.
Все окружающие нас предметы излучают тепло в той или иной мере.

Тепловое (инфракрасное ) излучение не воспринимается глазом.
При повышении температуры тела тепловое излучение увеличивается, т.е. чем выше температура тела, тем интенсивнее тепловое излучение.
Теплопередача способом излучения возможна в любом веществе и в вакууме.
Все тела излучают энергию и остывают.
Тела способны не только излучать, но и поглощать тепловое излучение, при этом они нагреваются. Темные тела лучше поглощают излучение, чем светлые (или имеющие зеркальную, полированную поверхность), и лучше излучают.

ЭНЕРГИЯ ТОПЛИВА

В природе существует много горючих веществ, которые при сгорании выделяют тепло.
Однако, топливом можно считать лишь те горючие вещества, у которые обладают большой удельной теплотой сгорания, низкой температурой воспламенения, отсутствием вредных продуктов сгорания, широко распространены в природе, просты в добыче и транспортировке.
Чем больше выделяется тепла при сгорании топлива, тем лучше.

Разные виды топлива одинаковой массы при полном сгорании выделяют разное количество теплоты. Сравнить количества теплоты, выделившиеся при сгорании разных видов топлива можно, используя физическую величину - удельную теплоту сгорания.
Удельная теплота сгорания показывает, какое количество теплоты выделится при полном сгорании 1 кг данного топлива.
Единица измерения удельной теплоты сгорания в системе СИ:
[ q ] = 1 Дж/кг
Расчетная формула для количества теплоты, выделившейся при полном сгорании топлива:

где Q - количество выделившейся теплоты ( Дж ),
q - удельная теплота сгорания ( Дж/кг ),
m - масса сгоревшего топлива ( кг ).