«ФІЗИКА» - bohdan-books.com1. Тепловий рух молекул Який характер має тепловий рух молекул? 1 Ви вже знаєте, що

ÒÅÐÍÎÏ²ËÜÍÀÂ×ÀËÜÍÀ ÊÍÈÃÀ — ÁÎÃÄÀÍ2016

Фізика

П.Ф. ПістунВ.В. Добровольський

П.І. Чопик

«ФІЗИКА»підручник для 8 класу загальноосвітніх навчальних закладів

УДК 53(075.3)ББК 22.3я72 П34

Охороняється законом про авторське право. Жодна частина цього видання не може бути відтворена в будь-якому вигляді без дозволу автора чи видавництва

АвториівидавництвовисловлюютьщируподякуН.Є.ВажеєвськійтаН.С.Пуришевій,атакожвидавництву«Дрофа»занаданіматеріали,підтримкуісприянняуреалізаціїпроекту

ISBN978-966-10-4498-1

© ПістунП.Ф.,ДобровольськийВ.В.,ЧопикП.І.,2016

© Навчальнакнига–Богдан,2016© Дрофа,2012

Піктограмами і упідручникупозначенотійогоелектронніскладові,якімож-навідкритизапосиланням:

http://www.bohdan-digital.com/edu.

ПістунП.Ф.П34 Фізика:підручникдля8кл.загальноосвітн.навч.закл./П.Ф.Пістун,

В.В.Добровольський,П.І.Чопик.—Тернопіль:Навчальнакнига–Бог-дан,2016.—208с:іл.

ISBN978-966-10-4498-1Пропонованийпідручниквідповідаєчиннійпрограмізфізикидля8-гокласу

й передбачає готовність учнів доширокого і свідомого застосуванняфізики.Цюорієнтаціюзабезпечуютьзмісткурсу,характервикладеннянавчальногоматеріа-лу,добірілюстраційіприкладизастосувань,запитаннядлясамоперевіркизнань,завданнянаповторення,атакожзавданняекспериментальногохарактеруталабо-раторніроботи.

Дляучнівівчителівзагальноосвітніхнавчальнихзакладів.

УДК 53(075.3)ББК 22.3я72

ПЕРЕДМОВАДорогі друзі!Вивчаючифізикуу7класі,видізналисьбагатонового

профізикуякнаукупроприродніявищатаметодиїхньоговивчення.Длявасексперимент—однеізджерелзнань.Винавчилисясамостійновиконуватиекспериментальнізавданняпідчасвиконаннялабораторнихробітнаурокахідеякихзавданьудома.

У8класівибудетевивчатизакономірностітепловихтаелектричнихявищ.Напочаткукожногопараграфаєзапитання,наяківиповиннідативідповідідляповторенняранішевивченогоматеріалу.Уцьомупідручни-куновітерміни,визначення,формуливтекстівиділенінапівжирнимшрифтом.Їхпотрібнозапам’ятати.Післятого,яквипрочитаєтепара-граф,постарайтесьйогопереказатиівідповістиназапитаннядлясамо-перевірки.Читаючипідручник,звертайтеувагунаслова,виділенікур-сивом,наведенівньомурисунки,якіілюструютьвикладенийматеріал.

Щобипереконатися у тому,що ви зрозумілиматеріал, виконайтезавдання,наведеніувправах,поміщенихпісляпараграфів.Підручникміститьзадачідвохрівнівскладності.Деякізнихєзапитаннями,відпо-відаючинаякіпотрібнопояснитивідповіднеявищеабопроцес.

Іншізавданнясформульованіувиглядізадач,прирозв’язуванніякихпотрібновизначититучиіншуфізичнувеличину,використавшивідпо-віднізакониіформули.

Зустрічаютьсятакожіграфічнізадачі,вякихтребавиконатиобчислен-няіпобудуватиграфікабозподаногографікаотриматипевнуінформацію.

Єзавданняекспериментальногохарактеру,виконанняякихпередба-чаєпроведеннядослідівіспостережень.Такізавданняпозначенііндек-сом«е»(експеримент).

Задачіпідвищеної складності, а такожпараграфи, обсягматеріалуякихдещовиходитьзамежідіючоїпрограмизфізики,поміченізіроч-кою.Додеякихзадачукінціпідручниканаведенівідповіді.Длятих,хтопрагнедізнатисябільшечиперевіритисвоїзнання,створеноелектро-ннийдодаток(роботазкомп'ютером)деміститьсядодатковийматеріал,завданнярізногорівняскладностітатестовізавданнядлясамостійноїперевіркизнань.

Бажаємовамуспіхівунавчанні.Автори

4 Розділ І. Теплові явища

Ðîçä³ë ²ТЕПЛОВІ ЯВИЩА

До цього часу ви вивчали явища і властивості тіл, не пов’язані зі змі-ною їхньої температури. Це були механічний рух, механічні властивості твердих тіл, рідин і газів. Тепер ви починаєте вивчати нові явища — те-плові. Розділ фізики, що вивчає теплові явища, називають термоди-намікою. До теплових явищ належать, наприклад, нагрівання і охоло-дження тіл, плавлення і випаровування та інші. Ви розглянете причини цих явищ і навчитеся їх пояснювати.

§1. Тепловий рух молекул � Який характер має тепловий рух молекул?

1 Вивжезнаєте,щовсіречовинискладаютьсязчастинок(молекул,атомів,іонів),міжякимиєпроміжкиіякізнаходятьсявпостійномурусі.

Складністьекспериментальноїперевіркицього твердженняполягаєвтому,щорозміримолекулмалііїхнійрухспостерігатинеможливо.Однакможнавивчатиявища,якієнаслідкомрухумолекул.Розглянемодеякізних.

2 Роберт Броун (1773–1858)у1827р.вивчавзадопомогоюмі-кроскопаповедінкучасточокквітковогопилку,щознаходилисьуводі.Вінпомітив,щочасточкиздійснюютьнеперервнийрух(нібитремтятьуводі).Такийрухназиваютьброунівським.Нарисунку1показанавзбільше-номумасштабітраєкторіярухучасточки.

Броунпомилкововважав,щочасточкирухаються,томущовониживі.Пояснитипричинуброунівськогорухувдалосязначнопізніше.Цяпричи-на—рух молекул води.Молекуливоди,вякійзнаходитьсячасточкапил-

55 §1. Òåïëîâèé ðóõ ìîëåêóë

ку,рухаютьсяівдаряютьсявнеї.Причомузрізнихсторінучасточкувда-ряєтьсянеоднаковакількістьмолекул,щопризводитьдоїїпереміщення.

Нехайвмоментчасуt1піддієюударівмолекулводичасточкаперемі-стиласязточкиАвточкуВ(див.рис.1).Унаступниймоментчасубільшакількістьмолекулвдаряєтьсявчасточкузіншогобоку,інапрямокїїрухузмінюється,вонапереміщуєтьсязточкиВвточкуС.Такимчином,рухчастинкипилкуєнаслідкомрухумолекулводи,вякійпилокзнаходиться.

Подібнеявищеможнаспостерігати,якщопоміститиуводучасточкифарбиабосажі.Броунівськийрухчастинокможнаспостерігатиівгазах.

3 Із траєкторії рухучастинкипилкувидно,щонапрямокїїрухувесьчасзмінюється.Оскількирухча-сточки—наслідокрухумолекулводи,томожназро-битивисновок,щомолекулирухаютьсябезладно(ха-отично).Іншимисловами,неможнавиділитиякийсьпевнийнапрям,вякомурухаютьсявсімолекули.Рухмолекулніколинеприпиняється.Можнасказати,щовін—неперервний.Отже,молекулиперебуваютьубезперервномухаотичномурусі.

Інтенсивністьбезперервногохаотичногорухумоле-кулпов’язаназтемпературоютіла.Томуйогоназива-ютьтепловим.

Тепловийрух—безперервнийхаотичнийрухчастинок,зякихскладаєтьсяречовина.

Ðîáåðò Áðîóí (1773–1858) – англій-

ський ботанік. До-сліджуючи поведінку частинок пилку, що знаходяться у воді, описав їх рух, який

згодом був названий його ім’ям.


4 Яквамвідомо,запахпарфумівпоширюєтьсязавдякирухумо-лекул.Молекулипарфумівтаксамо,якімолекулиповітря,рухаються.Молекулипарфумівпроникаютьупроміжкиміжмолекуламиповітря,амолекулиповітря—упроміжкиміжмолекуламипарфумів.

Явищевзаємногопроникненняречовин,щоконтактуютьміжсобою,однаводнуназиваютьдифузією.

Дифузіявідбуваєтьсявнаслідокхаотичногорухумолекул.Поширеннязапаху—прикладдифузіївгазах.Дифузіявідбувається

іврідинах.Наприклад,якщоуводудодатикраплючорнила,томипо-бачимо,яквонапочнерозпливатися.Цевідбуваєтьсятому,щомолекулифарбипроникаютьупроміжкиміжмолекуламиводи.

Наллємовмензуркурозчинмідногокупоросу,азверху—водутак,щобміжцимирідинамибуловидномежу(рис.2,а).Черездва-триднізауважимо,щомежавженебудетакоюрізкою(рис.2,б);черезтижденьвоназовсімрозмиється(рис.2,в).Черезмісяцьрідинастанеоднорідноюівусійпосудинібудезабарвленаоднаково(рис.2,г).Молекулимідно-гокупоросупроникаютьупроміжкиміжмолекуламиводи,амолекуливоди—упроміжкиміжмолекуламимідногокупоросу.

Дифузіятакожвідбуваєтьсяівтвердихтілах.Однак,оскількимоле-кулитвердихтілзнаходятьсяблизькооднавідодної,дифузіявтвердихтілахвідбуваєтьсядужеповільно.Дослідипоказують,щодифузіявгазахпроходитьшвидше,ніжурідинах.Цепояснюєтьсятим,щогазимаютьменшугустину,ніжрідини,тобтомолекулигазіврозташованінавеликих

77 §2. Òåìïåðàòóðà

відстаняходнавідодної.Швидкістьперебігудифузіїтакожзалежитьвідтемператури.Привисокійтемпературідифузіявідбуватиметьсяшвидше.

Запитання для самоперевірки

1. Наведіть приклади явищ, які доводять, що молекули рухаються.2. Як ви розумієте, що рух молекул неперервний і хаотичний?3. Чим відрізняється рух молекули газу від механічного руху тіла?4. Який рух називають тепловим?

Завдання 1

1. Чому дитячі повітряні кульки поступово зменшуються в об’ємі? Відповідь обґрун-туйте.

2. Поясніть, чому цукор та інші пористі продукти не можна довго зберігати біля ре-човин, що мають сильний запах.

3. В якій воді — холодній чи гарячій — цукор розчиняється швидше? Чому?

§2. Температура � Який характер має тепловий рух молекул?

1 Поняттям«температура»людипочаликористуватисьщедови-знаннятеоріїатомноїтамолекулярноїбудовиречовини.Тепловий стантілахарактеризувализавідчуттямтеплачихолодупридотику.Алечиєоб’єктивнимитаківідчуття?

Торкаючисьснігувзимкумиговоримо,що«снігхолодний»,оскількитемператураснігуменшазатемпературуруки.Тобтопоняттятемпера-туривданомувипадкуможнавизначитиякступінь нагрітості тіла.Протенезавждизавідчуттямможнавизначитигарячетіло,чихолод-не.Наприклад,металевіпредметиздаютьсяхолоднішимидерев’янихзаоднаковоїкімнатноїтемператури.Томудляпорівняннятемпературитілпотрібновикористовуватиоб’єктивнічинники,якімирозглянемодалі.


2 Дослідипоказують,щооднаковонагріті тіла,якіконтактуютьміжсобою,незмінюютьсвоївластивостіякзавгоднодовгопривідсутно-стізовнішніхвпливів.Цейстанназиваютьтепловоюрівновагою.

Так,наприклад,температурарідинивпосудині,щоперебуваєвте-пловійрівновазізповітрямукімнаті,незмінюється,якщодляцьогонебудебудь-якихзовнішніхпричин.Звичайно,якщовкімнатітемператураповітря20°C,анавулиці–10°Cівивідкриєтевікно,тозовнішніумовизмінятьсяітемпературарідинивпосудинітежбудезмінюватися.Протезплиномчасузновувстановитьсятепловарівновага(якщонебудеіншихзмін),ітемпературазмінюватисянебуде.

3 Якщоопуститивсклянкузгарячимчаємметалевуложку,толожкабуденагріватися,ачай—остигати.Цебудевідбуватисядотихпір,покиненастанетепловарівновага,приякійтемператураложкиічаюстанеодна-ковою.Убудь-якомувипадку,якщовзятидванагрітихтіла,нагрітихпо-різ-ному,іпривестиїхузіткнення,тобільшнагрітетілобудеостигати,аменшнагріте—нагріватися.Черездеякийчассистема,щоскладаєтьсязцихдвохтіл,прийдевтепловурівновагу,ітемпературацихтілстанеоднаковою.

Частинкитілазавждиперебуваютьвтепловомурусі,азначитьмаютькінетичнуенергію.Чимшвидшерухаютьсячастинки,тимбільшатем-пературатіла,інавпаки:збільшеннятемпературипризводитьдозбіль-шенняшвидкостірухучастинокта,відповідно,дозбільшеннякінетич-ноїенергії.Кінетичнаенергіячастинокречовинипостійнозмінюється,оскількизмінюютьсяшвидкостічастинок.Алесередня кінетична енер-гіячастиноквсіхтіл,щоперебуваютьвтепловійрівновазі,єоднаковою.

Отже,температура—цефізичнавеличина,щохарактеризуєстантепловоїрівновагисистемитілієміроюсередньоїкінетич-ноїенергіїхаотичногорухучастинокречовини.

Їїособливістюєте,щозначеннятемпературиувсіхтіл,щоперебува-ютьустанітепловоїрівноваги,однакове.Так,однаковоюстанетемпера-турапредмета,внесеноговкімнату,іповітрявній,коливониприйдутьвтепловурівновагу.

4 Температурувимірюютьтермометром.Діятермометраґрунту-єтьсяназалежностівластивостейтілвідтемператури:тепловерозши-


рення тіл, зміні електричнихвластивостейречовинивідтемпературиіт.д.Різнітипитермометрівзображе-нонарис.3.Вамдобревідомо,щотілапринагріваннірозширюються.На залежності об’єму тіла від темпе-ратуриґрунтуєтьсябудованайпоширенішихтермоме-трів.Утермометрахможутьбутивикористанірізнітіла:і рідкі (спирт,ртуть), і тверді (метали), і газоподібні.Найчастішевикористовуютьрідинуабогаз.

Рідиннийтермометр(рис.4)складаєтьсязколби(1),наповненоїрідиноюіяказ’єднаназдовгоютонкоютруб-кою(2).Задовжиноюстовпчикарідинивтрубцівизна-чаютьтемпературу.Длятого,щобзадопомогоютермо-метраможнабулопроводитивимірювання,термометрповиненматишкалу(3).

Щобвимірятитемпературузадопомогоюрідинноготермометра,йогоколбурозміщуютьвтомусередовищі,температуруякогохочутьвиміряти.Коливстановитьсятепловарівновагаміжрідиноювколбіісередовищем(довжинастовпчи-карідинивтрубціперестанезмінюватися)зашкалоювизначаютьзна-ченнятемператури.

Припобудовішкаливибираютьдвіосновні (реперні,опорні)точки,якимприписуютьпевнізначеннятемператури,йінтервалміжнимиді-


лятьнакількарівнихчастин.Значеннякожноїчастинивідповідаєоди-ницітемпературизаданоюшкалою.

Рідиннітермометримаютьряднедоліків.Наприклад,використовую-чивтермометрахвластивістьтепловогорозширення,мивважаємо,щооб’ємрідинизмінюєтьсяоднаково(рівномірно)наякзавгодновеликомутемпературномуінтервалі.Насправдіценетак.Причомуврізнихречо-винцянерівномірністьпроявляєтьсярізноюмірою.

5 Існують різні температурнішкали.ОднієюзнайбільшпоширенихупрактиціідобревідомихвамшкалєшкалаЦельсія.Основнимиточкамицієїшкалиєтемпературатаненнячистогольодузанормальногоатмосферноготискуітемпературакипіннядистильо-ваноїводизанормальногоатмосферноготиску.Першійточціприписали значення0 °С, а другий—100 °С.Відстаньміжцимиточкамирозділилина100рівнихчастиніотрималишкалуЦельсія.Заодиницютемпе-ратуризацієюшкалоюприйнятий1°С.

Один градус Цельсія (1°С)— це одна сота части-ни інтервалу між температурою плавлення льоду і температурою кипіння води за нормального атмос-ферного тиску.

6* Зрозуміло,що,вибираючивякостіосновнихрізніточкиіділя-чивідстаньміжниминарізнукількістьчастин,можнаотриматирізнітемпературнішкали.Так,уСШАтаВеликобританіїдосізастосовуютьтермометризішкалоюФаренгейта.

За0°уційшкаліФаренгейтприйнявтемпературунайхолоднішоїзимивГолландіїв1709р.Такутемпературумала,складенаним,сумішльодузнашатиремчикухонноюсіллю.Другуточкувінотримав,занурюючитермометрусумішльодуіводи.Відстаньміжцимиточкамивінрозділивна32частини.Такимчином,зацієюшкалоюводазамерзаєпри32°F.

СвоюшкалуФаренгейтперевіряв,вимірюючитемпературулюдськоготіла.Новуточку,щовідповідаєнормальнійтемпературітіла,вінпозна-

Àíäåðñ Öåëüñ³é (1701–1744) – швед-

ський астроном і математик. Запро-понував стоградусну шкалу для вимірю-вання температури.


чив98°F.Пізнішевінувівчетвертуточку—температурукипінняводи,якадорівнює212°F.

УФранціївикористовуваласяшкалаРеомюра,запропонованав1730р.Основніточкицієїшкали—температуратаненняльоду(0°R)ітемпера-туракипінняводи(80°R).

ІснуєщешкалаКельвіна,дезапочатковоюточкоюєабсолютнийнуль.Одиницею температури єКельвін, якийдорівнює градусу зашкалоюЦельсія.НулюзашкалоюКельвінавідповідає–273,15°С.

Найбільшпоширенітемпературнішкалинаведенінарисунку5.


1. Наведіть приклади, коли тіла перебувають у стані теплової рівноваги і коли не перебувають у тепловій рівновазі.

2. Сформулюйте означення температури тіла.3. Яку властивість тіл покладено в основу вимірювання температури?4. Яка будова рідинного термометра?5. Як будується шкала Цельсія?


Завдання 2

1. Чи перебуває полум’я багаття в тепловій рівновазі з навколишнім повітрям?2. Чому трубка, яка використовується у рідинному термометрі має бути тонкою?3. Яку рідину використовують у побутових термометрах?4. Накресліть шкалу термометра, межі вимірювання якого — від –5 °С до +10 °С,

а ціна поділки дорівнює 0,5 °С. Позначте на шкалі температуру 8,5 °С.4*. Температура повітря в кімнаті 18 ºC. Яка температура повітря за шкалою

Фаренгейта та за шкалою Реомюра?

§3. Залежність розмірів фізичних тіл від температури

� Що називається фізичним тілом, речовиною? � Які явища доводять складну будову речовини?

1 Вивжезнаєте,щовсітіласкладаютьсяздрібнихчастинок(молекул,атомів,іонів),міжякимиєпроміжки.Дослідипоказують,щоякправилопри

нагріванніфізичнітіларозширюються,априохолодженні—стискуються.Змінарозмірівтілаприйогонагріваннінази-ваєтьсятепловимрозширенням.

Можнапровестинаступнийдослід.Металева кулька вільно проходитькрізькільце(рис.6,а).Підвісимокуль-кунаштативінагріємовполум’їспир-тівки.Кулькачерезкільценепройде(рис.6,б).Цеозначає,щоїїоб’ємзбіль-шився,або,інакшекажучи,кулькапринагріваннірозширилась.Розширенняможливезавдякитому,щочастинки,зякихскладаєтьсякулька,знаходять-

1313 §3. Çàëåæí³ñòü ðîçì³ð³â ô³çè÷íèõ ò³ë â³ä òåìïåðàòóðè

сянадеякихвідстаняходнавідодної,тобтоміжнимиєпроміжки.Принагріванніціпроміжкизбільшуються.

Утвердоготіларозрізняютьлінійне розширення—змінарозмірів(дов-жини,ширини,висоти)тілаіоб’ємне розширення тіла —змінаоб’ємутілапринагріванні.

2 Розширюютьсяпринагріванніірідини.Оскількирідининема-ютьпевноїформи,тонемаєзмістуговоритипролінійнерозширеннярі-дин.Об’ємнерозширеннярідинможнаспостерігатинадосліді.Наллємовколбуводуізакриємоїїкорком,вякувставленасклянатрубкатак,щобчастинарідинибулавтрубці(рис.7,а).Якщоводувколбінагріти,точе-рездеякийчасможнапомітитипідвищеннярівняводивтрубці(рис.7,б).

3 Дослідновстановлено,щотвердітілатарідинипринагріваннірозширюютьсязначноменше,ніжгази.Розширеннягазівможнаспосте-рігатинатакомудосліді.

Зануримошийкуколбизповітрямупосудинузводою(рис.8).Нагріємоколбуполум’ямспиртівкичипросторуками.Прицьомузнеїпочнутьви-ходитибульбашкиповітряіпідніматисявгору.Цепояснюєтьсятим,щопідчаснагріванняповітрярозширюєтьсяічасткововиходитьізколби.


4 Отже,внаслідокнагріваннязбільшуєтьсявідстаньміжмолеку-лами(атомами)речовини,внаслідокчогозбільшуєтьсяіоб’ємтіла.Призменшеннітемпературивідстаньміжмолекуламизменшуєтьсяі,відпо-відно,зменшуєтьсяіоб’ємтіла.Виняткомєвода,чавунтадеякііншіре-човини.Вода,наприклад,розширюєтьсятількипринагріваннідотем-ператури,більшоїза4 ºС,апринагріваннівід0 ºСдо4 ºСоб’ємводизменшується,агустиназбільшується.

Різнітілапо-різномузмінюютьсвоїрозмірипринагріванніоскількитепловерозширеннятілзалежитьвідречовини,зякоївиготовленотіло.

5* Длятого,щобвизначити,якимчиномзалежатьрозміритвердо-готілавідтемператури,потрібнознати,якзмінюютьсялінійнірозміритілапризбільшеннітемпературина1ºС.

Фізичнавеличина,якачисельнодорівнюєвідношеннюзмінидовжи-нитіладойогопочатковоїдовжинипринагріванніна1ºС,називаєтьсятемпературнимкоефіцієнтомлінійногорозширенняіпозначаєть-сясимволомa:

l tα =

⋅∆∆l

0

,

деΔl = l — l0—змінадовжинитіла;Δt = t — t0—змінатемпературитіла;l0—початковадовжинатілапритемпературіt0.

Відповіднодовжинатілапритемпературіt:l l t t= + −0 01( ( ))a .

Одиницеюкоефіцієнталінійногорозширенняє1/ºС. Температурнікоефіцієнтилінійногорозширеннядеякихречовинподановтаблиці1.

Таблиця 1Температурні коефіцієнти лінійного розширення деяких речовинТвердаречовина a,1/ºС Твердаречовина a,1/ºС

Цегла 0,000005 Срібло 0,000019Скло 0,000009 Алюміній 0,000024Сталь 0,000012 Свинець 0,000029Мідь 0,000017 Золото 0,000014

1515 §3. Çàëåæí³ñòü ðîçì³ð³â ô³çè÷íèõ ò³ë â³ä òåìïåðàòóðè

Тепловерозширеннявраховуєтьсявтехніці.Залізничнірейки,яківсітіла,змінюютьсвоюдовжинуприохолодженніінагріванні.Якбирейкищільноприлягалиоднадоодної,топризмінітемпературивнихвиника-либивеликінапруження,якімоглибпризвестидоїхньогоруйнування.Тому,вкладаючирейкиміжділянкамидовжиною100–150м,залиша-ютьзазор.Зимоюцейзазорзбільшується,алітом—зменшується.

Властивість тіл, виготовлених з різнихречовин,по-різномузмінюватисвоюдовжинупринагріваннітакожшироковикористовується.Візьмемодвіплас-тинки,виготовлені,наприклад,змідітазаліза,з’єдна-ємоїх(рис.9,а)ібудемонагрівати.Міднапластинкарозширюєтьсясильніше,ніжзалізна,томупластинкипрогнуться(рис.9,б).Такіпластинкиназиваютьбіме-талічними.Їхвикористовуютьвтермометрахірегу-ляторахтемператури.


1. Що відбувається з тілами при нагріванні?2. Чи змінюються розміри молекул при нагріванні?3. Яка причинна розширення тіл при нагріванні?4. Які речовини розширюються при нагріванні найбільше?5. Наведіть приклади дослідів, що підтверджують розширення твердих тіл, рідин

та газів при нагріванні.6. Які особливості теплового розширення води?

Завдання 3

1. Чому стовпчик термометра «піднімається» при підвищенні температури середо-вища?


2. Що відбуватиметься з повітряною кулькою, якщо її взимку винести з теплого при-міщення на вулицю?

3*. На скільки збільшиться довжина алюмінієвого дроту лінії електропередачі літом при температурі 30 ºС, якщо зимою при температурі 0 ºС її довжина 150 м?

4е. Виконайте дослід, який доводить, що тверді тіла при нагріванні розширюються. Візьміть монету, покладіть на дощечку і вбийте в дощечку два цвяхи, що обме-жують монету. Вона повинна проходити між цвяхами. Візьміть монету плоскогу-бцями і нагрійте. Перевірте, чи проходить монета між цвяхами. Поясніть резуль-тати досліду. Будьте обережні при нагріванні монети!

§4. Агрегатні стани речовини. Фізичні властивості твердих тіл, рідин та газів

� В яких агрегатних станах може перебувати речовина в природі?

1 Речовинивприродіможутьперебувативтрьохагрегатнихста-нах:утвердому,рідкомуігазоподібному.Так,водаприпевнихзначенняхтемпературиможебутитвердою(лід),рідкою(вода),газоподібною(пара).

Ртуть,яказастосовується,наприклад,увідомомуваммедичномутер-мометрі,знаходитьсяврідкомустані;якщоїїохолодитидотемперату-ринижче–39°С,товонастанетвердою,аякщонагрітивище357°С,товонаперетворитьсявгаз.

Зприкладів,якізгадувалисявище,атакожізвашихвласнихспосте-реженьможназробитивисновок,щовластивостітілурізнихагрегатнихстанахрізні.Розглянемоїх.

2 Твердетіломаєпевнуформуіпевнийоб’єм.Йоговажкостиснутиаборозтягнути;якщойогостиснути,апотімвідпустити,товоно,якпра-вило,відновлюєсвоюформуіоб’єм.Винятокстановлятьдеякіречовини,твердийстанякихблизькийзасвоїмивластивостямидорідин(пласти-лін,віск).

1717 §4. Àãðåãàòí³ ñòàíè ðå÷îâèíè. Ô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³ òâåðäèõ ò³ë

3 Наллєморідинувбанку,переллємоїїзбанкиусклянку,апо-тім—вчашку.Увсіхвипадкахрідинабуденабуватиформупосудини,вякувонаналита.Цеговоритьпроте,щорідинавземнихумовах(дедієсилатяжіння)немаєвласноїформи.Тількидужемаленькікрапліріди-нимаютьсвоюформу—формукулі.

Об’ємрідинизмінитинадзвичайноважко.Цеможнаперевірити,якщонабративодувнасос,закритиотвірвнизуіспробуватистиснутиводу.Наврядчивашіспробивиявлятьсявдалими.Цеозначає,щорідинамаєвласнийоб’єм,якийнезмінюєтьсяпридеформації.

4 Навідмінувідрідиниоб’ємгазузмінитидоситьлегко.Наприклад,стиснувширукамим’ячабоповітрянукульку,миміняємооб’ємповітря,щонаповнюєїх.Газнемаєвласногооб’єму,вінзаймаєповністюоб’ємсу-дини,вякійзнаходиться.Тежможнасказатиіпроформугазу.

Зрозглянутихприкладівможназробитивисновок:твердітілазберігаютьвласнуформуіоб’єм;рідинизберігають

власнийоб’єм,аленемаютьвласноїформи;газинемаютьнівлас-ногооб’єму,нівласноїформи.Твердітілаірідиниважкостисну-ти,газилегкостискаються.

5 Чомужгази,рідиниітвердітіламаютьтакірізнівластивості?Пояснитицеможна,використовуючизнанняпроте,щоречовинискла-даютьсязчастинок(молекулабоатомів),якізнаходятьсявбезперервно-муіхаотичномурусітавзаємодіютьміжсобою.

Першзавсеслідматинаувазі,щомолекулиречовиниврізнихагре-гатнихстанаходнакові.Так,лід,вода іводянапараскладаютьсязмо-лекулводи,якімістятьдваатомигідрогенуіодинатомоксигену.Отже,причинувідмінностівластивостейречовиниврізнихстанахтребашука-тиврозташуванні,характерірухуівзаємодіїмолекул.

Оскількигазизаймаютьувесьнаданийїмоб’єм,тоочевидно,щосилипритяганняміжмолекуламигазумалі.Ацеозначає,щомолекулипе-ребуваютьнапорівняновеликихвідстаняходнавідодної.Всередньому


відстаніміжмолекуламигазувдесяткиразівбільшізавідстаніміжмо-лекуламирідини.Цепідтверджуєтьсятим,щогазилегкостискаються.

Малісилипритяганнявпливаютьінахарактеррухумолекулгазу.Молекулагазурухаєтьсяпрямолінійнодозіткненнязіншоюмолекулою,врезультатічогозмінюєнапрямоксвогорухуірухаєтьсяпрямолінійнодонаступногозіткнення.

6 Твердітілаважкостиснути.Цепов’язанозтим,щоїхнімолекули(атоми,іони)перебуваютьблизькооднавідодноїіприневеликійзмінівід-станіміжнимирізкозростаютьсиливідштовхування.Порівняновеликепритяганняміжмолекуламитвердихтілпризводитьдотого,щовонизбе-

рігаютьформутаоб’єм.Атомиабомолекулибільшостітвердихтілрозта-

шованівпевномупорядкуіутворюютькристаліч-нуґратку.Нарисунку10зображенокристалічнуґраткуалмазу.Увузлахкристалічної ґратки (по-ложенняхрівновагичастинок)розташованіатомивуглецю(С).Частинкитвердоготіла(атоми,моле-кулиабойони)здійснюютьколивальнийрухвід-носновузлівкристалічноїґратки.

7 Урідинахмолекулирозташованітакождоситьблизькооднавідодної.Томурідинизберігаютьсвійоб’єміпоганостискаються.Алеоскіль-кирідининезберігаютьсвоюформу,можнаприпустити,щосилипритя-ганняміжмолекуламирідинименші,ніжміжмолекуламитвердоготіла.

Характеррухумолекулрідинидужескладний.Вонирозміщуютьсянетакупорядковано,якмолекулитвердихтіл,алевбільшомупорядку,ніжмолекулигазів.Молекулирідиниздійснюютьколивальнийрухвід-носноположеньрівноваги,однакзплиномчасуціположеннярівновагизміщуються,тобтомолекулиперескакуютьзмісцянамісце.

Нарисунку11показанорозташуваннямолекулводиврізнихагрегат-нихстанах:а)—утвердому,б)—урідкому,в)—угазоподібному.

1919 §4. Àãðåãàòí³ ñòàíè ðå÷îâèíè. Ô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³ òâåðäèõ ò³ë


1. Назвіть основні властивості твердих тіл; рідин; газів.2. Користуючись рисунком 11, поясніть: а) чим відрізняється будова газів, рідин і твердих тіл; б) чим відрізняється характер руху молекул газів, рідин і твердих тіл; в) чим відрізняється взаємодія молекул газів, рідин і твердих тіл.3. Чому гази заповнюють увесь наданий їм об’єм?4. Чому рідини погано стискаються?5. Чому рідини не зберігають свою форму?6. Чому тверді тіла зберігають форму та об’єм?

Завдання 4

1. Випишіть з тексту параграфа і наведіть свої приклади речовин, що перебувають в різних агрегатних станах при температурах 0 °С — 100 °С. Заповніть табли-цю 2.

Таблиця 2Твердаречовина Рідкаречовина Газоподібнаречовина


2. Заповніть таблицю 3.

Таблиця 3

Агрегатний станречовини

Власнаформа

Власнийоб’єм

Відстань між

молекулами

Сили взаємодіїміжмолекулами

Характерруху

молекул

Твердий

Рідкий

Газоподібний

3*. Наведіть приклади використання властивостей газів, рідин і твердих тіл у техніці.

Робота з комп’ютером

Вивчіть матеріал уроку та виконайте запропоновані в електронному додатку завдання.

§5. Внутрішня енергія � Яку енергію називають кінетичною; потенціальною? � Наведіть приклади, коли тіло, що має кінетичну (потенціальну) енер-гію, здійснює роботу.

1 Яквивжезнаєте,існуютьдвавидимеханічноїенергії:кінетичнаіпотенціальна.Кінетичнуенергієюмаєбудь-якерухометіло;воназале-житьвідмаситілаійогошвидкості.Потенціальнаенергіявизначаєть-сявзаємнимрозташуваннямвзаємодіючихміжсобоютілчичастинтіла.Потенціальнаенергіятіла,піднятогонадземлею,залежитьвідйогомасиівідстаніміжтіломтаземлею.

2121 §5. Âíóòð³øíÿ åíåðã³ÿ

Якщотіломаєенергію,товономожездійснитироботу.Приздійснен-ніроботиенергіятілазмінюється.Значенняроботидорівнюєзмініенер-гіїтіла.

2 Виконаємо дослід. Візьмемо товстостіннусклянупосудину,дноякоїпокритеводою,закриємоїїкоркомзуставленоювньоготрубкою.Водавпосу-динібудевипаровуватися,івповітрі,щознаходитьсявній,будеприсутняводянапара.З’єднаємотрубкузнасосоміпочнемонакачувативпосудинуповітря.Черездеякийчаскорокзпосудинивилетить,івнійутворюєтьсятуман(рис.12).

Туман—це водянапара,щоперетвориласянаводу.Такеперетвореннявідбуваєтьсяпризниженнітемператури.Отже,температураповітрявпосудинізнизилася.Виникаєпитання:чомуцесталося?

3 Короквилетівзпосудини,боповітря,щоперебуваловній,діялонакорокзпевноюсилоюі,виштовхуючиїї,здійснилороботу.Визнає-те,щороботутіломожездійснити,якщовономаєенергію.Отже,повітрявпосудинімаєенергію.

Привиконанніповітрямроботизнизиласьйоготемпература,змінивсяйогостан.Механічнаенергіяповітряприцьомунезмінилася:вмоментвильотукорканезмінилисянійогошвидкість,нійогоположення від-носноЗемлі.Отже,роботабулаздійсненанезарахунокмеханічної,азарахунокякоїсьіншоїенергії.Цяенергія—внутрішня енергіяповітря,щознаходитьсявпосудині.

4 Щожтакевнутрішняенергіятіла?Визнаєте,щовсітіласкла-даютьсязчастинок,якіперебуваютьвбезперервномухаотичномурусіівзаємодіютьодназодною.Оскількичастинкиперебуваютьурусі,вонимаютькінетичнуенергією,аоскількивонивзаємодіютьодназодною,томаютьіпотенціальнуенергію.


Внутрішньоюенергієютіланазиваютьсумукінетичноїенергіїтепловогорухучастинок,зякихскладаєтьсятіло,іпотенціальноїенергіїїхвзаємодії.

ВнутрішнюенергіюпозначаютьлітероюU.Одиницеювнутрішньоїенергіїєджоуль(1Дж).

5 З’ясуємо,відчогозалежитьвнутрішняенергіятіла.Вивжезнаєте,щочимвищатемпературатіла,тимбільшашвидкість

рухумолекул.Чимбільшашвидкістьрухумолекул,тимбільшаїхнякіне-тичнаенергія,отже,внутрішня енергія залежить від температури тіла.

Щобперевестиречовинузрідкогостанувгазоподібний(наприклад,щобперетворитиводувпарупритемпературікипіння),потрібнопідве-стидонеїенергію.Отже,парабудематибільшувнутрішнюенергію,ніжводазтієюжмасою.Такимчином, внутрішня енергія тіла при незмін-ній масі залежить від його агрегатного стану.

Оскількимасатіладорівнюєсумімасйогоскладовихчастинок,товну-трішняенергіязалежитьівідмаситіла.

Внутрішняенергіятіланезалежитьвідйогомеханічногорухуівідйоговзаємодіїзіншимитілами.Так,внутрішняенергіям’яча,щолежитьнастолічинапідлозі,однакова,таксамоякім’яча,якийнерухомийім’яча,якийкотитьсяпопідлозі(якщо,звичайно,знехтуватиопоромйогоруху).

6 Значеннявнутрішньої енергії в більшості випадків обчислитиважко,оскількикожнетілоскладаєтьсязвеличезноїкількостічастинок.Протенасчастішецікавитьнесамезначеннявнутрішньоїенергії,аїїзміна,іпронеїможнасудити,зокрема,зазначеннямвиконаноїроботи.


1. Яку енергію називають внутрішньою?2. Від чого залежить внутрішня енергія тіла і від чого вона не залежить?3. Як довести, що тіла мають внутрішню енергію?

2323 §6. Ñïîñîáè çì³íè âíóòð³øíüî¿ åíåðã³¿

4. За рахунок чого здійснює роботу повітря, що знаходиться в посудині, в досліді, описаному в тексті параграфа? Які зміни відбуваються з повітрям?

Завдання 5

1. Як буде змінюватися внутрішня енергія води в чайнику, який поставили на вклю-чену газову плиту?

2. Опишіть будь-яке явище, яке доводить, що тіла мають внутрішню енергію.3е. Придумайте і проведіть дослід, що доводить, що тіла мають внутрішню енергію.

§6. Способи зміни внутрішньої енергії � Що називають механічною роботою? � Як пов’язані внутрішня енергія і температура тіла?

1 Вивжезнаєте,щовнутрішняенергіятілазалежитьвідйоготем-ператури.Чимвищатемпературатіла,тимбільшавнутрішняенергія.Інавпаки,чимнижчатемпературатіла,тимвнутрішняенергіяменша.Отже,зазміноютемпературитіламожнасудитипрозмінуйоговнутріш-ньоїенергії.Розглянемоспособизмінивнутрішньоїенергіїтіла.

Урозглянутомувпопередньомупараграфідосліді(див.рис.12)вну-трішняенергіясумішіповітряіводяноїпаривпосудинізменшуваласяприздійсненнісумішшюроботизвиштовхуваннякорка.Температурасу-мішіприцьомузнижувалася,прощосвідчилапояватуману.

Можнавиконатиіншийдослід.Якщопошматкусвинцюкількара-зівударитимолотком,тонавітьнадотикможнавизначити,щошматоксвинцюнагріється.Отже,йоговнутрішняенергіятаксамо,яківнутріш-няенергіямолотка,збільшилася.Цесталосячерезте,щобулаздійсненароботанадшматкомсвинцю.

Такимчином,внутрішня енергія тіла змінюється при виконанні ро-боти.Прицьомуякщосаметіловиконуєроботу,тойоговнутрішняенер-гіязменшується,аякщонаднимвиконуютьроботу,тойоговнутрішняенергіязбільшується.


Міроюзмінивнутрішньоїенергіїтілавпроцесівиконанняроботиєзна-ченнявиконаноїроботиА.

2 Зновузвернімосядоприкладузметалевоюложкою,якуопустиливгарячийчай.Зтакоюситуацієювивжиттізустрічаєтесьпостійноідо-брезнаєте,щоложкачерездеякийчастежстаєгарячою.Уцьомувипад-куроботаневиконується,протевнутрішняенергіяложкизбільшується,прощоісвідчитьпідвищенняїїтемператури.

Оскількиспочаткутемператураводивища,ніжтемператураложки,тоцеозначає,щомолекуливодимаютьбільшукінетичнуенергію,ніжчастинкиметалу,зякогозробленоложку.Призіткненняхзчастинкамиметалумолекуливодипередають їмчастинусвоєїенергії, ікінетичнаенергіячастинокметалузбільшується.Кінетичнаенергіямолекулводиприцьомузменшуєтьсяівідповіднозменшуєтьсятемператураводи.

Такожвиможетеспостерігатинагріванняііншихтіл:камін,вякомурозпаленобагаття,обігірвачвключенийвелектричнумережу(рис.13)тощо.Внаведенихприкладахтемпературатілзростає,аотжеізбільшу-єтьсяїхвнутрішняенергія.Такийпроцесзмінивнутрішньоїенергіїна-зиваєтьсятеплообміном,аботеплопередачею.

Теплообміномназиваютьспосібзмінивнутрішньоїенергіїтіла,приякомуенергіяпередаєтьсявідоднієїчастинитіладоіншоїабовідодноготіладоіншогобезздійсненняроботи.

2525 §6. Ñïîñîáè çì³íè âíóòð³øíüî¿ åíåðã³¿

Такимчином,можливідваспособизмінивнутрішньоїенергії:здійс-ненняроботиітеплообмін.


1. Назвіть способи зміни внутрішньої енергії тіла.2. Наведіть приклади зміни внутрішньої енергії тіла при здійсненні роботи.3. Як змінюється внутрішня енергія тіла, коли воно здійснює роботу і коли над ним

здійснюють роботу? Теплообмін з оточуючими тілами при цьому відсутній.4. Що відбувається із сірником при терті його об намазку сірникової коробки? Чи

змінюється при цьому його внутрішня енергія?5. Що називають теплообміном?6. Наведіть приклади зміни внутрішньої енергії тіла шляхом теплообміну.

Завдання 6

1. Поясніть процес теплопередачі на основі молекулярно-кінетичної теорії будови речовини.

2е. Придумайте і проведіть експеримент, в якому внутрішня енергія тіла змінюється при здійсненні роботи.

3е. Потріть інтенсивно лодоні одна об одна кілька секунд. Як зміниться при цьому температура лодоней і чому?

4*. Чи може внутрішня енергія газу залишитися незмінною, якщо мають місце оби-два способи її зміни — теплообмін і здійснення роботи?

Робота з комп’ютером

Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропоновані в електронному додатку завдання.


§7. Види теплообміну � Які особливості будови газів, рідин і твердих тіл? � Що відбувається з внутрішньою енергією тіла при теплопередачі? � Які способи зміни внутрішньої енергії тіла?

1 Вивжезнаєте,щовнутрішнюенергіюсистемиможназмінюва-тишляхомтеплообміну.Існуєтривидитеплообміну:теплопровідність, конвекція і випромінювання.

Виконаємодослід.Дометалевогостержнязадопомогоювоскуприкрі-пимокількакнопок(рис.14).Одинкінецьстержнязакріпимовштативі,аіншийбудемонагрівативполум’їспиртівки.Черездеякийчаспоба-

чимо,щокнопкипочнутьвідпадативідстержня:спочаткутакнопка,якаближчедополум’я,потімнаступнаіт.д.

Оскільки кнопки відпадалинеодно-часно, томожна зробити висновок,щотемпературастержняпідвищуваласяпо-ступово.Отже,поступовозбільшуваласяівнутрішняенергіястержня—вонапере-даваласявідодногойогокінцядоіншого.

2 Механізмпередачіенергіїпритеплопровідностіможнапояснитинаступнимчином.Частинкиметалуближчогодополум’якінцястержняотримуютьвідньогоенергію,їхнякінетичнаенергіязбільшується,вонипочинаютьбільшінтенсивноколиватися.Оскількичастинкивзаємодіютьодназодною,товонипередаютьчастинусвоєїенергіїсусіднімчастинкам,змушуючиїхколиватисяшвидше.Ті,усвоючергу,передаютьенергіюсвоїм«сусідам»,іпроцеспередачіенергіїпоширюєтьсяповсьомустерж-ню.Збільшеннякінетичноїенергіїчастинокпризводитьдопідвищеннятемпературистержня.

2727 §7. Âèäè òåïëîîáì³íó

Важливо,щопри теплопровідності не відбувається переміщення ре-човини від одного тіла до іншого або від однієї частини тіла до іншої,алеприцьомупередаєтьсяенергія.

Процеспередачівнутрішньоїенергіївідодноготіладоіншогоабовідоднієїчастинитіладоіншоїзавдякитепловомурухуівза-ємодіїчастинокназиваютьтеплопровідністю.

3 Різні речовинимають різну теплопровідність.Для того,щобз’ясувати,чихорошутеплопровідністьмаютьрідини,виконаємодослід.Заповнимопробіркуводоюінадноїїпокладемошматочокльоду(рис.15).Щоблідне спливав,прикріпимодоньогоякийсьметалевийпредмет.Будемонагрівативерхнючастинупробіркивполум’їспиртівки.Черездеякийчасводауверхнійчастиніпробіркизакипить,алідприцьомунерозтане.Отже,вода,таксамояківсірідини,маєпоганутеплопровід-ність.

4 З’ясуємо, яку теплопровідністюмають гази.Виконаємо зцієюметоюдослід.Візьмемосухупробірку,вякійнемаєнічого,крімповітря,ірозташуємоїїнадполум’ямспиртівки(рис.16).Палець,якимтрима-ютьпробірку,невідчуєтепла.Отже,повітрятаіншігазимаютьпоганутеплопровідність.


Найбільшутеплопровідністьмаютьметали,найменшу—сильнорозрі-дженігази.Цепояснюєтьсяособливостямиїхньоїбудови.Молекулигазівперебуваютьоднавідодноїнавідстанях,більших,ніжмолекулитвердихтіл,ізначнорідшестикаються.Томуіпередачаенергіївідоднихмоле-кулдоіншихугазахвідбуваєтьсянетакінтенсивно,якутвердихтілах.Теплопровідністьрідинзаймаєпроміжнезначенняміжтеплопровідні-стюгазівітвердихтіл.

5 Різнатеплопровідністьречовинураховуєтьсявпобуті,впромис-ловості.Так,посуд,вякомуготуютьїжу,повиненматихорошутеплопро-відність,абипередаватиенергіювідджерела(газовогопальника,елек-тричноїплити)до їжі.Такийпосуд, зазвичай,виготовляютьзметалу.Посуд,зякогоїдять,навпаки,виготовляютьізматеріалів,щомаютьпо-ганутеплопровідність:зіскла,глини,пластмаси.Длятого,щобможнабуловзятиврукигарячукаструлюабосковорідку,їхніручкивиготовля-ютьздереваабоіншихматеріалів,щомаютьпоганутеплопровідність.

Матеріализмалоютеплопровідністю,такі,якдерево,цегла,залізобе-тон(поєднаннябетонуісталевоїарматури),використовуютьдлябудів-ництвабудинків.Це—пористіматеріали,впорахякихміститьсяпові-тря,щомаєпоганутеплопровідність.

Поганутеплопровідністьмаєсніг.Дослідженняйоговластивостейпока-зали,щошарснігутовщиною16смдужедобрезахищаєземлю:за5днівпритемпературі–1,4°Свонапромерзаєна2см.Ґрунт,якийнезахище-нийшаромснігу,промерзаєна30см.

6 Газиірідинимаютьпоганутеплопровідність.Виникаєзапитання:чомужнагріваєтьсяповітрявідбатарейводяногоопалення,чомунагрі-ваєтьсяводавкаструлінавключенійелектричнійплиті?Щобнаньоговідповісти,виконаємодослід.Наллємовколбуводуіакуратноопустимонаднокількакристаликівмідногокупоросу(рис.17).Будемонагріватиколбузнизутак,щобполум’ядотикалосяїївтомумісці,дележатькрис-


талики.Можнапомітити,щозднаколбибудутьпідні-матисязабарвленіструминиводи.Досягнувшиверхніхшарівводи,вонипочнутьопускатися.

Це явище можна пояснити наступним чином.Нижнійшарводинагріваєтьсявідполум’я спиртівки.Нагріваючись,водарозширюється,їїоб’ємзбільшується,агустинавідповіднозменшується.НацейшарводидієсилаАрхімеда,якавиштовхуєнагрітийшаррідинивго-ру.Йогомісцезаймаєхолоднийшарводи,якийопустив-сявниз.Отже,енергіявданомувипадкупереноситьсяпотокамирідини,щопіднімаються.

7 Подібнимчиномздійснюєтьсятеплопередачаівга-зах.Зробимозпаперувертушкуірозмістимоїїнаделектрич-ноюлампочкою, включеноювмережу (рис. 18).Вертушкапочнеобертатися.Цевідбуваєтьсятому,щонагрітівідлам-почкименшщільнішариповітряпіддією силиАрхімедапіднімаються вгору, а більшхолодні—опускаються внизізаймаютьїхнємісце.Шаринагрітогоповітря,щопідніма-ються,призводятьдообертаннявертушки.

Упроведенихдослідахмиспостерігалищеодинвидте-плопередачі—конвекцію.

Конвекція—видтеплопередачі,приякомутеплотапередаєтьсяпотокамирідиниабогазу.

Конвекція пов’язана з перенесенням речовини,томувонаможездійс-нюватисятількиврідинахігазах;утвердихтілахконвекціяневідбу-вається.Конвекціяграєосновнурольприутворенніватмосферіпотоківповітря—вітрів.

8 Вамдобревідомо,щоСонцеєджереломтепланаЗемлі.Виникаєпитання:якенергіяпередаєтьсявідСонцядоЗемлі?ОскількивпросторіміжСонцеміЗемлеюнемаєповітря,тоенергіянеможепередаватисяні


конвекцією,нітеплопровідністю.Передачаенергіївцьомувипадкуздійс-нюєтьсяшляхомвипромінювання.Розглянемоцейвидтеплопередачі.

Усінагрітітілавипромінюютьенергію.Піднісширукузбокудоспіраліелектроплитки,включеноївмережу,абодобатареїопалення,вивідчуєтетепло.Чимвищетемпературатіла,тимбільшеенергіївоновипромінює.

Виконаємо дослід.Візьмемотеплоприймач — металеву коробку,одна сторонаякої блискуча, а інша—покритачорноюматовоюфар-бою.Усерединікоробочкизнаходитьсяповітря.З’єднаємотеплоприймачз манометром (рис. 19).Наллємо в посудину, в якої одна поверхнябіла,аінша—чорна,окріп.Повернемопосудинудочорноїстороните-плоприймачаспочаткубілоюстороною,апотім—чорною.Рівеньріди-нивколініманометра,щоз’єднанийзтеплоприймачем,знизиться.Прицьомувінзнизитьсябільше,колипосудинаповерненадотеплоприйма-чачорноюстороною.

Зниженнярівнярідинивманометрівідбуваєтьсячерезнагріванняірозширенняповітряв теплоприймачі.Отже,повітря, отримуючивідпосудинизгарячоюводоюенергію,нагрівається.Оскількиповітрямаєпоганутеплопровідність,тозарахунокцьоговидутеплопередачіповітря


втеплоприймачінагріватисянеможе.Ненагріваєтьсявінізарахунокконвекції,томущопосудинаітеплоприймачрозташованінаодномурів-ні.Отже,залишаєтьсяпогодитись,щопосудиназгарячоюводоювипро-мінюєенергію.

Дослідтакожпоказує,щочорнаповерхняпосудинивипромінюєбіль-шеенергії,ніжбіла.

9 Виявляється,що чорнаповерхняне тільки випромінює біль-шеенергії,айбільшепоглинає.Цеможнадовестиекспериментально.Піднесемовключенувмережуелектроплиткуспочаткудоблискучоїсто-ронитеплоприймача,апотім—дочорної(рис.20).

Зауважимо,щоудругомувипадкурідинавколініманометра,якийз’єднанийзтеплоприймачем,опуститьсянижче,ніжупершому.

Такимчином,тілазтемноюповерхнеюдобрепоглинаютьівипромі-нюютьенергію,атілазбілоюабоблискучоюповерхнеюпогановипромі-нюютьіпоганопоглинаютьїї.

Длязбереженняїжіінапоївгарячимивикористовуютьтермос.Це—ме-талеваабосклянапосудиназподвійнимистінками.Внутрішняізовніш-няповерхніскляноїпосудинипокритіблискучимшаромметалу.Повітря


міжстінкамивідкачано.Оскількиповітряміжстінкамипосудининемає,товідсутніякконвекція,такітеплопровідність.стінкипосудини,завдя-киблискучомупокриттю,недаютьможливостіенергіїпередаватисьіви-промінюватись.Склянийпосудтермосапоміщаютьупластмасовийабометалевийкорпус,щобзахиститивідпошкоджень,ізакриваютькорком.


1. Який вид теплопередачі називають теплопровідністю? Наведіть приклади те-плопередачі шляхом теплопровідності.

2. Який механізм теплопровідності?3. Порівняйте теплопровідності газів, рідин і твердих тіл та поясніть причину їхніх

відмінностей.4. Який вид теплопередачі називають конвекцією? Наведіть приклади конвекції.5. Як відбувається нагрівання води в чайнику? Наведіть приклади теплопередачі

шляхом випромінювання.6. Порівняйте випромінювання і поглинання енергії світлими і темними поверхня-

ми тіл.

Завдання 7

1е. Придумайте і проведіть дослід, в якому спостерігається явище теплопровідності води і повітря. Будьте обережні при роботі з вогнем.

2. Чому віконні рами роблять подвійними?3. У якому випадку швидше розтане лід: якщо в кімнаті його покласти на відкрито-

му місці чи накрити шубою?4е. Придумайте і проведіть дослід зі спостереження конвекції в рідинах і газах.5. Поясніть, чому опалювальні прилади встановлюють на підлозі (або близько до

підлоги) і як відбувається процес нагрівання від них повітря в кімнаті.6. Чому кватирки для провітрювання кімнат розміщують у верхній частині вікна?7. Чому в тиху морозну погоду дим, що виходить із труб, піднімається вертикально вгору?8. Який сніг на відкритій поверхні тане швидше — чистий чи брудний?9. Чому найвища температура повітря не в полудень, а одразу після полудня?

Documents

«ФІЗИКА» - bohdan-books.com1. Тепловий рух молекул Який характер має тепловий рух молекул? 1 Ви вже знаєте, що