Дослідження деяких особливостей процесів охолодження та нагрівання води

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Департамент освіти і науки Дніпропетровської облдержадміністрації

Дніпропетровське територіальне відділення МАН України

Відділення: фізика та астрономія

Секція: експериментальна фізика

Дослідження деяких особливостей процесів охолодження та нагрівання води

Роботу виконала: Дудко Анастасія Сергіївна, учениця 8-А класу фізико-математичного відділення природничо-математичного факультету Криворізького Жовтневого ліцею, вихованка гуртка «Школа юного науковця» (фізика та астрономія) КПНЗ «МАНУМ» ДОР»

Науковий керівник: Глубенок Світлана Валентинівна, вчитель фізики та астрономії Криворізького Жовтневого ліцею, спеціаліст вищої кваліфікаційної категорії, вчитель-методист; керівник гуртка «Школа юного науковця» (фізика та астрономія) КПНЗ «МАНУМ» ДОР»

Дніпро - 2017



Тези

теплопередача охолодження вода пластиковий

науково-дослідницької роботи

учениці 8-А класу фізико-математичного відділення природничо-математичного факультету Криворізького Жовтневого ліцею, вихованки гуртка «Школа юного науковця» (фізика та астрономія) КПНЗ «МАНУМ» ДОР

Дудко Анастасії Сергіївни

«дослідження деяких особливостей процесів охолодження та нагрівання води»

Науковий керівник:

Глубенок Світлана Валентинівна,

вчитель фізики Криворізького Жовтневого ліцею,

спеціаліст вищої категорії, учитель-методист, керівник гуртка

«Школа юного науковця» (фізика та астрономія) КПНЗ «МАНУМ» ДОР»

Охолодження - процес відводу від тіл теплоти із зниженням температури. Найчастіше швидкість охолодження повинна бути максимальною, що гарантує краще збереження їх якостей тіла чи продуктів.

Охолоджуванню піддають карамель, глазурі та шоколад з метою переводу їх з пластичного стану в твердий у кондитерському виробництві; патоку та глюкозу після вакуум-випарювання з метою запобігання колірності ковбаси після термічної обробки; молочні продукти (масло, сир), тощо.

Швидкість теплообміну впливає на екологічний стан навколишнього середовища.

Ще в кінці XVIІ століття відомий англійський фізик Ісак Ньютон висловив гіпотезу: швидкість теплообміну між двома тілами тим більше, ніж сильніше відрізняються їх температури (під швидкістю теплообміну розуміємо зміну температури в одиницю часу) [2].

Перевірка даної гіпотези стала основною метою нашої дослідницької роботи.

Об'єкт дослідження - теплообмін.

Предмет дослідження - швидкість теплообміну.

Задачі, що ми ставили перед роботою, наступні: розглянути історичний аспект теорії теплопередачі та закони Ньютона та Фур'є для теплообміну; з'ясувати теоретичні основи теплообміну; дослідити залежність швидкості охолодження води, якщо охолодження відбувається в кімнаті з температурою 22 єС; на вулиці з температурою навколишнього повітря -2 єС; порівняти охолодження гарячої води (з температурою, яка значно відрізняється від кімнатної) та холодної води (з температурою, яка не суттєво відрізняється від кімнатної); експериментально перевірити наслідок з закону Фур'є для теплопередачі.

В процесі роботи мети досягнуто, всі задачі виконано.

Робота може бути використана в класах з поглибленим та профільним вивченням фізики, на заняттях факультативів та гуртків, при підготовці до олімпіад та зовнішнього незалежного оцінювання знань учнів з фізики.

Зміст

Вступ

Розділ 1. Деякі теоретичні відомості про процес теплопередачі

1.1 Короткий історичний опис теорії теплопередачі

1.2 Закон охолодження Ньютона

1.3 Закон Фур'є

Розділ 2. Дослідження деяких особливостей охолодження та нагрівання води

2.1 Дослідження часу охолодження води в одній посудині

2.1.1 Вода охолоджувалася в кімнаті з температурою 22 єС

2.1.2 Вода охолоджувалася на вулиці (температура -2 єС)

2.2 Дослідження часу охолодження води в пластиковій склянці, що знаходиться в іншій пластиковій склянці

2.3 Порівняння часу охолодження гарячої та холодної води в кімнаті

Висновки

Список використаних джерел

Вступ

Серед теплових процесів, що застосовуються сьогодні у виробництві, основне місце займає процес передачі теплоти від її джерел до оброблюваного матеріалу. Такими джерелами теплоти служать розжарені або гарячі тверді, газоподібні чи рідкі речовини. У парових котлах, промислових печах, сушильнях і теплообмінних апаратах здійснюється теплообмін між теплоносіями, що нагрівають, і теплоносіями, що нагріваються. Так, у паровому котлі теплота від гарячих димових газів, що утворюються при згоранні палива, передається через поверхню стальних труб воді, яка протікає ними. У мартенівській печі теплота від розжареного факела передається шихті, що лежить на поді ванни. Шихта швидко нагрівається, плавиться і склад сталі доводиться до заданого. [1]

Охолодження - процес відводу від тіл теплоти із зниженням температури. Найчастіше швидкість охолодження повинна бути максимальною, що гарантує краще збереження їх якостей тіла чи продуктів. Якщо вона недостатньо велика, то в продуктах часто відбуваються небажані зміни внаслідок руйнівної дії мікробіологічних і ферментативних процесів, що можуть випереджати процес охолоджування.

Охолоджуванню піддають карамель, глазурі та шоколад з метою переводу їх з пластичного стану в твердий у кондитерському виробництві; маргаринову емульсію перед кристалізацією; патоку та глюкозу після вакуум-випарювання з метою запобігання колірності ковбаси після термічної обробки; вина з метою прискорення їхнього визрівання та стабілізації; молочні продукти (масло, сир), тощо.

Обов'язкове охолодження потрібно для підтримання оптимального режиму роботи двигуна, охолодження виплавлених чавуну чи сталі, охолодження хліба, витягнутого з печі (щоб не розвивався грибок).

Швидкість теплообміну впливає на екологічний стан навколишнього середовища.

Вперше теплообмін зацікавив мене, коли під час хвороби я замислилися про рекомендації лікаря вимірювати температуру не менше 7-10 хвилин. Чому? Адже мені вже неодноразово доводилося переконуватися в тому, що якщо температура тіла висока, досить тримати термометр 2-3 хвилини щоб його покази встановилися й більше не змінювалися.

Ще в кінці XVIІ століття відомий англійський фізик Ісак Ньютон висловив гіпотезу: швидкість теплообміну між двома тілами тим більше, ніж сильніше відрізняються їх температури (під швидкістю теплообміну розуміємо зміну температури в одиницю часу) [2].

Перевірка даної гіпотези стала основною ідеєю нашої дослідницької роботи.

Об'єкт дослідження - теплообмін.

Предмет дослідження - швидкість теплообміну.

Тому метою, що стоїть перед нашою роботою, є дослідження залежності швидкості теплообміну від різниці температур контактуючих речовин.

Задачі, що ми ставимо перед роботою, наступні:

- розглянути історичний аспект теорії теплопередачі;

- з'ясувати теоретичні основи теплообміну;

- розглянути закони Ньютона та Фур'є для теплообміну;

- дослідити залежність швидкості охолодження води, якщо охолодження відбувається

- в кімнаті з температурою 22 єС;

- на вулиці з температурою навколишнього повітря -2 єС;

- порівняти швидкість охолодження гарячої води (з температурою, яка значно відрізняється від кімнатної) та холодної води (з температурою, яка не суттєво відрізняється від кімнатної);

- порівняти швидкість охолодження чистої води та розвину солі за однакових умов;

- експериментально перевірити наслідок з закону Фур'є для теплопередачі.



Розділ 1. Деякі теоретичні відомості про процес теплопередачі

Теплопередача є частиною загального вчення про теплоту, основи якого були закладені ще у середині ХVIII століття. З розвитком техніки і зростанням потужності окремих агрегатів роль процесів перенесення теплоти в різних теплових пристроях і машинах стала зростати; вчені та інженери стали приділяти процесам теплообміну величезну увагу. Наприклад, у другій половині ХІХ століття була опублікована праця англійського фізика і інженера Осборна Рейнольдcа (1842-1912), в якій встановлюється єдність проце сів перенесення теплоти і кількості руху, висловлюється його «гідродинамічна теорія теплообміну». На сучасному етапі теплопередача разом із технічною термодинамікою складають теоретичні основи теплотехніки.

Теорією теплопередачі, або теплообміну, називається вчення про процеси розповсюдження теплоти у просторі з неоднорідним полем температур. У процесі теплової взаємодії між тілами теплота переходить від тіла з більш високою температурою до тіла з більш низькою температурою. При відсутності різниці температур процес теплообміну зупиняється і настає стан теплової рівноваги. [1]

1.1 Короткий історичний опис теорії теплопередачі

У XVI столітті вчені вважали, що теплота - це особлива речовина «теплорід», невагома рідина, яка міститься в тілах. Приплив теплороду в тіло повинен викликати його нагрівання, спад - охолодження. Кількість теплороду у всіх теплових процесах має залишатися незмінним. Теорія теплороду пояснювала на той момент багато відомих в той час теплових явищ.

Але М.В.Ломоносов поставив цю теорію під сумнів. Він вважав, що природа теплоти полягає в русі молекул тіла, які він називав корпускулами. Ломоносов вважав, що корпускули здійснюють обертальний рух. На основі своїх уявлень Ломоносов пояснював такі теплові явища, як теплопровідність, плавлення, тощо. Процес теплопровідності Ломоносов пояснював наступним чином: при зіткненні нагрітого тіла з холодним перше охолоджується, а друге нагрівається. Це відбувається тому, що корпускули нагрітого тіла обертаються швидше, ніж корпускули холодного. При зіткненні тіл, рух «швидких» корпускул буде передаватися корпускулам холодного, що обертаються повільно. В результаті передачі свого руху корпускули гарячого тіла уповільнюють рух, і тіло охолоне, а обертання корпускул холодного тіла прискориться, і воно нагріється [3].

Однак Ломоносову не судилося переконати в справедливості своїх поглядів. У 1798 році англійський вчений Бенджамін Томпсон (граф Румфорд) спостерігав за свердлінням каналів у гарматних стволах. Він був вражений виділенням великої кількості теплоти при цій операції. Засумнівавшись в існуванні теплорода, Румфорд вирішив поставити ряд спеціальних дослідів. При одному із них в металевій болванці, поміщеної під воду, висвердлюють отвір за допомогою тупого свердла, що приводиться в рух силою двох коней. Через дві з половиною години вода закипіла. «Здивування оточуючих, які побачили, що така маса води закипає без вогню, було невимовним» - згадував Румфорд [4]. Зі своїх дослідів він зробив висновок, що ніякого теплороду не існує, а причина теплоти полягає в русі.

У 1799 році англійський фізик і хімік Гемфрі Деві виконав новий експеримент, який також свідчить проти теорії теплороду. Досвід Деві полягав у наступному: під дзвін повітряного насоса, звідки попередньо було викачане повітря, розміщалися два шматочки льоду при температурі 0°С. Обидва шматочки можна було терти один об одного за допомогою спеціального годинникового механізму. При терті лід танув, причому температура води виявилася на кілька градусів вище 0°С. З точки зору теорії теплороду цей досвід зовсім нез'ясований, оскільки питома теплоємність льоду менше, ніж у води. Звідси Беві зробив висновок, що теплота могла з'явитися тільки в результаті руху. [4]

Досліди Румфорда і Деві завдали теорії теплороду нищівного удару.

Досить довго у фізиці трималося уявлення про теплоту як якусь невловиму рідину. Чим більше її «набігло» у тіло, тим вищою буде температура. Перехід енергії від гарячого тіла до холодного пояснювали намаганням «теплорідини» (теплецю) вирівняти рівні в обох тілах - «посудинах».

Врешті-решт, перемогло уявлення про зв'язок температури з інтенсивністю руху частинок у тілі, а не з рівнем теплецю у ньому.

1.2 Закон охолодження Ньютона

В кінці XVII століття британський вчений Ісак Ньютон вивчав охолодження тіл. Його експерименти показали, що швидкість охолодження наближено пропорційна різниці температур між нагрітим тілом і навколишнім середовищем.

Ньютон показав, що кількість теплоти, передана за одну секунду крізь речовину, пропорційна різниці температур. Швидкість теплопередачі обернено пропорційна товщині d шару речовини, яка розділяє області з різними температурами, і пропорційна площі S області контакту. Коефіцієнт пропорційності залежить від типу речовини [5].

Цей факт можна записати у вигляді диференціального рівняння [5]:

(1.1)

(1.2)



де S - площа поверхні тіла, через яку передається тепло, T - температура тіла, T_S - температура навколишнього середовища, б - коефіцієнт теплопередачі, що залежить від геометричних розмірів тіла, стану поверхні, режиму теплопередачі та інших факторів.

Оскільки Q = CT, де C - теплопровідність тіла, то рівняння (1.2) можна записати у вигляді

(1.3)

Отже, температура тіла зменшується при охолодженні, наближаючись до температури навколишнього середовища. Швидкість охолодження залежить від параметра

(1.4)

Зі збільшенням параметра k (наприклад, внаслідок збільшення площі поверхні), тіло буде охолоджуватися швидше (рис. 1.1.)

Рис. 1.1.



1.3 Закон Фур'є

Великий італієць Данте Аліг'єрі писав, що подібно до того, як не можна відокремити жар від вогню, не можна відокремити красу від вічності.

Природа теплоти також цікавила французького математика Жозефа Фур'є, відомого своїм законом теплопровідності в твердих тілах, згідно з яким потік тепла між двома точками в якомусь речовині пропорційний різниці температур між цими точками і обернено пропорційний відстані між ними. [6]

Закон Фур'єм -- напівемпіричний закон теплопровідності, який стверджує, що тепловий потік пропорційний швидкості зміни температури [7]

Якщо покласти металеву ложку в чашку з гарячим чаєм, температура її ручки почне підніматися. Ця передача тепла викликана тим, що молекули металу на гарячому кінці завдяки випадковим зіткненням обмінюються кінетичної і потенціальною енергією з молекулами сусідніх, більш холодних частин ложки. Потік енергії, який можна представити як «тепловий струм», пропорційний різниці температур на кінцях ложки і обернено пропорційний відстані між ними. Це означає, що потік тепла зросте вдвічі, якщо в два рази збільшити різницю температур або в два рази зменшити довжину ложки.

Для обчислення кількості теплоти Q, яку втрачає повітря у кімнаті за інтервал часу через стіну завтовшки d і площею S, можна користуватися формулою

, (1.5)

де - різниця температур повітря по різні боки стіни. Величину називають коефіцієнтом теплопровідності.

Коефіцієнт теплопровідності - важлива характеристика матеріалів, в тому числі тих, з яких виготовляють стіни будинків. Тому, коли на вулиці + 6 ⁰С, а у кімнаті +18 ⁰С (рекомендована температура), то втрати теплоти і витрати на опалення зростуть на 50 % при спробі підтримувати у приміщенні температуру 24 ⁰С. Найдоцільніше - наклеювання на стіни мікропористих ізоляційних матеріалів. Це може зменшити втрату тепла щонайменше у 2-3 рази.

Процес передачі теплоти через перегородку підкоряється закону Фур'є: густина потоку теплоти q (кількість теплоти, що протікає через площадку одиничної площі в одиницю часу) пропорційна різниці температур ДТ і обернено пропорційний товщині перегородки h

(1.6)

де k - коефіцієнт теплопровідності матеріалу перегородки.



Розділ 2. Дослідження деяких особливостей охолодження та нагрівання води

2.1 Дослідження часу охолодження води в одній посудині

2.1.1 Вода охолоджувалася в кімнаті з температурою 22 єС

Досліджували охолодження води з початковою температурою 88 °С в навколишньому середовищі температурою 22 °С.

Об'єм води: 1 літр. Для вимірювання зміни температури використовували мультиметр з термопарою.

Введемо умовні позначення: ф - час у секундах, t - температура у °С, t - різниця між температурою навколишнього середовища і температури води, ДQ = сm(t₂ - t₁) = ссV(t₂ - t₁) - кількість теплоти, віддана водою за час ф, - швидкість охолодження.

Результати спостережень занесені в таблицю 2.1.

Таблиця 2.1.

ф, с	t, єС	t єС	Q, Дж	Дж/с
0	88	66
120	78	56	42000	350,00
240	65	43	54600	227,50
360	58	36	29400	81,67
480	54	32	16800	35,00
600	53	31	4200	7,00
720	52	30	4200	5,83
840	51	29	4200	5,00
960	50	28	4200	4,38
1080	49	27	4200	3,89



Залежність температури досліджуваної води від часу в кімнаті з температурою 22 єС наведена на рис. 2.1, а від різниці температур - на рис. 2.2.

Рис. 2.1.

Рис. 2.2.

На рис. 2.3 зображена залежність швидкості теплопередачі від різниці температури води та навколишнього середовища.



Рис. 2.3.

З'ясовано, що швидкість охолодження води залежить від різниці температури кімнати та температури води: чим менше їх різниця, тим повільніше охолоджується вода.

2.1.2 Вода охолоджувалася на вулиці (температура -2 єС)

Досліджували охолодження води в пластиковій склянці з початковою температурою 83°С на відкритому повітрі з температурою - 2°С.

Результати спостережень занесені в таблицю 2.2.

Таблиця 2.2.

ф, с	t, єС	t єС	Q, Дж	Дж/с
0	83	85
120	75	77	33600	280,00
240	67	69	33600	140,00
360	61	63	25200	70,00
480	57	59	16800	35,00
600	52	54	21000	35,00
720	49	51	12600	17,50
840	46	48	12600	15,00
960	43	45	12600	13,13
1080	41	43	8400	7,78
1320	39	41	8400	6,36
1680	37	39	8400	5,00

Залежність температури досліджуваної води від часу, якщо вимірювання проводилися на вулиці з температурою -2 єС наведена на рис. 2.4, а від різниці температур - на рис. 2.5.

Рис. 2.4.

Рис. 2.5.

На рис. 2.6 зображена залежність швидкості теплопередачі від різниці температури води та навколишнього середовища.

Рис. 263.

З'ясовано, що швидкість охолодження води, як і у випадку 2.1.1, залежить від різниці температури повітря на вулиці та температури води: чим менше їх різниця, тим повільніше охолоджується вода.

2.2 Дослідження часу охолодження води в пластиковій склянці, що знаходиться в іншій пластиковій склянці

Обладнання: посудина для води, електричний чайник, 2 термометра, дві пластмасові склянки різних об'ємів, секундомір, мензурка, гаряча і холодна вода.

Досліджували процес передачі теплоти від гарячої води, яка знаходиться в пластиковій склянці меншого об'єму, через пластмасову склянку до холодної води, яка знаходиться в цій же склянці.

Помістили пластикову склянку меншого об'єму в пластикову склянку більшого об'єму. Закріпили один термометр і опустили його меншу склянку так, що б він не торкався ні її дна, ні стінок. Другий термометр помістили між пластиковими склянками. У всіх експериментах заливали однакова кількість холодної та гарячої води. Рівні води в склянках збігалися.

Із закону Фур'є слідує, що потік теплоти - кількість теплоти, яка переходить від одного тіла до іншого за одиницю часу - пропорційний різниці температур:

(2.1)

де k - коефіцієнт теплопередачі, який залежить від матеріалу перегородки, її товщини, площі, тощо. В нашому випадку - коефіцієнт теплопередачі пластикової склянки.

Перевіримо виконання наслідку з закону Фур'є - формулу (2.1).

Введемо умовні позначення: ф - час, t_хол - температура холодної води, t_гар - температура гарчої води, t_хол - зміна температури холодної води, t_гар - зміна температури гарячої води, Дф - час зміни температури холодної води на t_хол, ДQ_хол = сmДt_хол - кількість теплоти, отримана холодною водою за час Дф, - швидкість нагріву холодної води.

Об'єм гарячої води - 150 г, холодної - 50 г. .

Результати вимірювань та обчислень занесені в таблицю 2.3.

Таблиця 2.3.

№	ф, с	tхол, єС	tгар єС	Дtхол, єС	tгар єС	Дф, с	tсер єС	Дж/с
1.	0	16,0	59,0
2.	15	18,0	57,5	2,0	1,5	15	41,25	28,00
3.	31	20,0	56,0	2,0	1,5	16	37,75	26,25
4.	49	22,0	55,5	2,0	0,5	18	34,75	23,33
5.	68	24,0	54,5	2,0	1,0	19	32,00	22,11
6.	89	26,0	54,0	2,0	0,5	21	29,25	20,00
7.	111	28,0	53,0	2,0	1,0	22	26,50	19,09
8.	135	30,0	52,5	2,0	0,5	24	23,75	17,50
9.	163	32,0	52,0	2,0	0,5	28	21,25	15,00
10.	194	34,0	51,0	2,0	1,0	31	18,50	13,55
11.	228	36,0	50,5	2,0	0,5	34	15,75	10,24
12.	269	38,0	50,0	2,0	0,5	41	13,25	8,75
13.	321	40,0	49,0	2,0	1,0	52	10,50	7,12
14.	391	42,0	48,5	2,0	0,5	70	7,75	5,45
15.	493	44,0	48,0	2,0	0,5	102	5,25	3,16

Рис. 2.7.

Побудуємо графік залежності температур гарячої та холодної води від часу (рис. 2.7).

Холодна вода нагрівається швидше, ніж остигає гаряча. Це відбувається тому, що гарячої води втричі більше.

На рис. 2.8 наведена залежність швидкості зміни кількості теплоти, отриманої холодною водою, від зміни температур.



Рис. 2.8.

Методом найменших квадратів розрахуємо коефіцієнти залежності

(2.2)

Скористаємося обчисленими даними, занесеними в таблицю 2.4.

Таблиця 2.4.

№	tсер єС	Вт	?tсер)2 (єС)2	tсер єС·Вт	Вт	Вт	е, %
1.	41,3	28,00	1701,563	1155,000	28,51	0,51	1,8
2.	37,8	26,25	1425,063	990,938	26,09	0,16	0,6
3.	34,8	23,33	1207,563	810,833	24,01	0,68	2,9
4.	32,0	22,11	1024,000	707,368	22,11	0,01	0,0
5.	29,3	20,00	855,563	585,000	20,21	0,21	1,1
6.	26,5	19,09	702,250	505,909	18,31	0,78	4,1
7.	23,8	17,50	564,063	415,625	16,41	1,09	6,2
8.	21,3	15,00	451,563	318,750	14,69	0,31	2,1
9.	18,5	13,55	342,250	250,645	12,79	0,76	5,6
10.	15,8	10,24	248,063	161,341	10,89	0,64	6,3
11.	13,3	8,75	175,563	115,938	9,16	0,41	4,7
12.	10,5	7,12	110,250	74,746	7,26	0,14	2,0
13.	7,8	5,45	60,063	42,273	5,36	0,10	1,8
14.	5,3	3,16	27,563	16,579	3,63	0,47	14,9
Сума	317,5	219,55	8895,375	6150,945		6,27	54,1
Сер.						0,45	3,9

З системи рівнянь (2.3)

(2.3)

отримали коефіцієнти залежності (2.2):

(2.4)

Оскільки коефіцієнт b близький до нуля, то закон Фур'є підтверджується. Причому коефіцієнт теплопровідності буде

К = (0,0691 0,027) Дж/с·єС.

Похибка 3,9 %.

2.3 Порівняння часу охолодження гарячої та холодної води в кімнаті

В ході експерименту визначали швидкість охолодження в кімнаті з температурою повітря t = 18°C води з початковими температурами:

1) t₀ = 100°C

2) t₀ = 40°C

Результати експериментальних наведені в табл. 2.5.

Таблиця 2.5.

№	ф, с	tгар, єС	tхол, єС
1.	60	100	40
2.	120	98	40
3.	180	92	39
4.	240	90	39
5.	300	87	38
6.	360	82	37
7.	420	80	37
8.	480	78	36
9.	540	76	36
10.	600	75	36

На рис. 2.9 подано графік залежності температури води від часу охолодження.

Рис. 2.9.

Висновок: швидкість теплообміну залежить від різниці температур - чим більше різниця температур, тим швидше відбувається теплообмін між повітрям та водою.



Висновки

Вивчаючи теоретичні основи теплових явищ, проводячи експерименти, аналізуючи їхні результати, задумалися про значення теплообмінних процесів для людства не тільки на побутовому рівні, але й у більш глобальному значенні. Адже теплообмінні процеси живих організмів із зовнішнім середовищем - необхідна умова існування життя.

Отримані висновки дозволили пояснити багато явищ, з якими зіштовхуємося на побутовому рівні:

P щоб швидко остудити гарячу воду, компот і т.п. потрібно винести їх на балкон (у холодну пору року) або помістити в холодну воду. В холодильнику також можна охолоджувати продукти й напої, але у випадку, якщо їх температура не дуже висока, тому що в протилежному випадку теплообмін між продуктами й повітрям холодильника буде мати велику швидкість і холодильник може зіпсуватися.

P коли у квартирі холодно, опалення не включене, часто гріють великі ємності з водою й залишають охолоджуватися, щоб повітря навколо прогрівалося. Знаючи, що швидкість теплообміну залежить від густини, в цю воду можна додавати сіль і тоді вода буде віддавати тепло повітрю більш тривалий час.

P в телевізійних репортажах доводилося бачити, що коли люди замерзають у квартирах, вони використовують грілки з водою, а найчастіше - пластикові пляшки з водою, які кладуть у постіль. В ці ємності також можна додати солону теплу воду, щоб обігріватися довше.

P родинам, де є новонароджені діти необхідно знати, що у таких дітей в організмі не сформовані терморегуляційні механізми, швидкість теплообміну організму з навколишнім середовищем більша, а тому швидко наступає переохолодження або перегрівання. В даних обставинах батькам важливо вміти правильно підбирати одяг малятам відповідно до температурного режиму [14].

При проведенні роботи ми впевнилися у вірності гіпотези Ньютона, що швидкість теплообміну між двома тілами тим більше, ніж сильніше відрізняються їх температури, і залежить від густини речовин, які вступають в теплообмін.

Також переконалися у виконанні закону Фур'є для теплопередачі.

Всі задачі, поставлені перед роботою, вирішені: розглянуто історичний аспект теорії теплопередачі та закони Ньютона та Фур'є для теплообміну; з'ясували теоретичні основи теплообміну; дослідили залежність швидкості охолодження води, якщо охолодження відбувається в кімнаті з температурою 22 єС; на вулиці з температурою навколишнього повітря -2 єС; порівняли охолодження гарячої води (з температурою, яка значно відрізняється від кімнатної) та холодної води (з температурою, яка не суттєво відрізняється від кімнатної); експериментально перевірили наслідок з закону Фур'є для теплопередачі.

Було з'ясовано, що чим більше різниця між температурою води, яка охолоджується, і навколишнього середовища, там швидше протікають процеси теплообміну.

В процесі роботи мети досягнуто, всі задачі виконано.

Робота може бути використана в класах з поглибленим та профільним вивченням фізики, на заняттях факультативів та гуртків, при підготовці до олімпіад та зовнішнього незалежного оцінювання знань учнів з фізики.



Список використаних джерел

1. http://energetika.in.ua/ua/books/book-2/part-2/section-3/3-1

2. http://pandia.ru/text/79/012/20784.php

3. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/112812

4. http://znaimo.com.ua/Теплород

5. http://naturalscience.ru/content/view/142/325/

6. http://moyaosvita.com.ua/fizuka/zakon-teploprovidnosti-furye/

7. https://uk.wikipedia.org/wiki/Закон_Фур%27є

8. http://ru.wikipedia.org/wiki/Теплопередача

9. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ntes/4763/ТЕПЛООБМЕН

10. http://esco-ecosys.narod.ru/2009_2/art243.pdf

11. http://physolymp.spb.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=335&Itemid=55

12. Енохович А.С. Справочник по физике и технике. - М.: Просвещение, 1989.

13. Корсак К.В. Фізика : 25 повторювальних лекцій: Навч. посібник. - К.: Вища шк., 1994.

14. Рыженков А. П. Физика. Человек. Окружающая среда. - М.: Просвещение, 1998.

15. Савельев И.В. Курс общей физики. - М.: Наука,1966.

16. Смординский Я. Температура. - М.: ТЕРРА - Книжный клуб, 2008.

Размещено на Allbest.ru