Тепловые явления
Внутренняя энергия и способы её изменения

Виды теплопередачи

Пёрышкин «Физика 8», §4–6
1

Теплопроводность

Энергия передаётся по веществу от молекулы к молекуле, само вещество при этом не перемещается.
Опыт со стержнями и спичками3

К стержням из разных материалов воском приклеивают спички и греют все стержни одинаково с одного конца.

На меди спички падают одна за другой быстро, на стали заметно медленнее, на стекле не падают почти вовсе — теплопроводность отличается в сотни раз.

У газов теплопроводность самая маленькая. Поэтому греет не сама шуба, а воздух между её ворсинками; по той же причине пористый снег спасает озимые от вымерзания.

⚗
Опыт в Физлабе
Теплопроводность: медь, алюминий, сталь, стекло
Тот самый опыт со спичками на воске. Сравни медь и стекло.
Открыть опыт
2

Конвекция

Энергию переносят сами струи жидкости или газа: нагретое расширяется, становится легче и всплывает.
Почему в твёрдых телах конвекции нет3

Для конвекции нужно, чтобы вещество могло течь. В твёрдом теле молекулы закреплены в узлах решётки — течь нечему.

Батарею ставят под окном именно ради конвекции: холодный воздух от стекла идёт вниз, нагревается и поднимается, комната перемешивается.

Форточку, наоборот, делают наверху — тёплый воздух уходит через неё.

⚗
Опыт в Физлабе
Конвекция: замкнутая петля потока
Видно, как нагретое поднимается над горелкой, а остывшее опускается вдоль стенок.
Открыть опыт
3

Излучение

Единственный способ передать энергию через вакуум. Тёмная поверхность поглощает излучение заметно сильнее блестящей.
Где это встречается3

Энергия Солнца доходит до Земли только излучением: между нами и Солнцем нет вещества.

Поэтому баки для нагрева воды красят в чёрный, а поверхность термоса делают зеркальной — чтобы излучение отражалось назад.

Тела не только поглощают, но и излучают: чем горячее тело, тем больше энергии оно отдаёт излучением.

Ловушка ОГЭ: в вопросах «каким способом передаётся теплота» смотри на среду. Через вакуум — только излучение. В твёрдом теле — только теплопроводность.
⚗
Опыт в Физлабе
Излучение: чёрная и блестящая пластины
Переключи поверхность на блестящую и сравни, насколько медленнее она греется.
Открыть опыт
Разобранные примеры
Назовите три вида теплопередачи и укажите, какой возможен в вакууме.разбор
  1. Теплопроводность — передача через вещество без переноса самого вещества.
  2. Конвекция — перенос самими струями жидкости или газа.
  3. Излучение — единственный вид, работающий в вакууме: так тепло Солнца доходит до Земли.
Ответ: излучение
Почему батареи отопления ставят внизу, а форточку открывают вверху?разбор
  1. Тёплый воздух легче холодного и поднимается вверх — это конвекция.
  2. Батарея внизу прогревает всю комнату: тёплый воздух поднимается, холодный опускается к ней.
  3. Через верхнюю форточку уходит самый тёплый воздух.
Ответ: из-за конвекции