Презентация рассказывает о причинах тепловых явлениях, понятиях температуры, теплоты и теплоёмкости. а также видах теплопередачи. Больше презентаций по-физике: http://vk.com/victor.sivolgin Карта курса в 3D: http://prezi.com/mygpwpikh2m-/present/?auth_key=jbgxrfq&follow=p6pmuw9mvgui&kw=present-mygpwpikh2m-&rc=ref-78612665

1. Температура
Тепловое расширение
Внутренняя энергия
Теплоемкость
Виды теплопередачи
Тепловые явления
Блок 1. Температура и внутренняя энергия
Москва, 2014
Виктор Сиволгин
victor.sivolgin@physics.msu.ru
нажмите на название
раздела для перехода
откройте на полный экран
(нажмите CTRL + L)

2. t2
хол
16.04.2014 2
Тепловые явления - явления, связанные с нагреванием
или охлаждением тел, а также с изменением их
агрегатного состояния (плавление, испарение).
Тепловые явления
Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
• Температура
• Тепловое расширение
• Внутренняя энергия
• Теплоемкость
• Виды теплопередачи
Тает лед, кипит вода, горят и согревают воду дрова в костре, батарея нагревают
воздух в комнате – всё это тепловые явления. Тепловые явления всегда связаны с
передачей и преобразованием теплоты.
t1
гор
Одна из причин тепловых явлений:
Принцип теплового равновесия: тепло от горячего тела перетекает к холодному, в
течении некоторого времени устанавливается тепловое равновесие (вода нагревает
лед, теплый воздух нагревает холодный, и т.д.).
t3t3
через
некоторое
время
Слайд из 12
В чём причина тепловых явлений
Q

3. 16.04.2014 3
Все тела состоят из молекул и атомов (их также называют частицы вещества).
В газах и жидкостях частицы вещества хаотично движутся, в твердых телах – колеблются
около положений равновесия. Чем активней движутся частицы вещества, тем выше
температура.
Температура – показатель того, как интенсивно движутся частицы вещества, насколько
они «активны» → тесно связана с понятием теплового движения частиц вещества.
Температура
Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
Тёплое тело (с более «активными» частицами) стремится передать тепло
холодному телу (менее «активному»). Горячее тело передаёт энергию холодному.
Газ / жидкость Твердое тело
Почему существует температура
и что она означает
Слайд из 12
• Температура
• Тепловое расширение
• Внутренняя энергия
• Теплоемкость
• Виды теплопередачи

4. 0 °С – замерзание воды
100 °С – кипение воды
Промежуток между
замерзанием и кипением
воды разделили на 100
частей → шкала Цельция
16.04.2014 4
Температура повышается → частицы вещества движутся интенсивней → частицы
вещества сильней отталкиваются друг от друга, «распирают» тело → объем тела
(жидкости, газа) увеличивается. Происходит тепловое расширение.
Наблюдая, как зависит объем жидкости (либо газа) от температуры, мы можем измерить
температуру. Используют жидкостные (расширяется жидкость), газовые (расширяется
газ) термометры. [подробнее: http://ru.wikipedia.org/wiki/Термометр ]
Температуру измеряют, используя три основные шкалы.
Температура
Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
Измерение температуры
0 °F - точка замерзания
смеси воды, льда и
нашатыря. Температура
человеческого тела - 96 °F.
t – температура по Цельсию
При нуле по Кельвину
прекращается тепловое
движение атомов.
«Абсолютный ноль»
t – температура по Цельсию
Шкала Цельсия (°C) Шкала Фаренгейта (°F)Шкала Кельвина (K)
𝒕𝒕 = 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 … … 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 °𝑪𝑪
0 𝐾𝐾 = −273,15 °𝐶𝐶
𝑻𝑻 = 𝒕𝒕 + 𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐 𝑭𝑭 =
𝟗𝟗
𝟓𝟓
𝒕𝒕 + 𝟑𝟑𝟑𝟑
Слайд из 12
• Температура
• Тепловое расширение
• Внутренняя энергия
• Теплоемкость
• Виды теплопередачи

5. 16.04.2014 5
Тепловое расширение
Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
Коэффициент теплового расширения
Начальная
температура 0°C:
Повышенная
температура 𝑡𝑡:
При нагревании движение частиц вещества (атомов, молекул) активизируется, частицы
вещества «распирают» тело и тела расширяются . Это относится к газам, жидкостям,
твердым телам.
L
L0
L
𝐿𝐿 = 𝐿𝐿0(1 + 𝛼𝛼𝑡𝑡)
L0 – начальная длина тела при 0°C [м]
L – длина нагретого тела [м]
𝛼𝛼 – коэффициент теплового расширения [1/ °C]
𝑡𝑡 - температура тела [°C]
Слайд из 12
• Температура
• Тепловое расширение
• Внутренняя энергия
• Теплоемкость
• Виды теплопередачи

6. 16.04.2014 6
Частицы вещества (атомы, молекулы) непрерывно
хаотически движутся и взаимодействуют между собой
(притягиваются, отталкиваются друг от друга).
Внутренняя энергия (U) – энергия движения и
взаимодействия частиц, из которых состоит тело
Внутренняя энергия зависит от температуры.
Интенсивность движения частиц зависит от температуры,
следовательно, при увеличении температуры внутренняя
энергия увеличивается. Внутренняя энергия измеряется в
джоулях (Дж). [ Подробнее о единице измерения Джоуль ]
Внутренняя энергия
Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
Энергия движения и взаимодействия
частиц вещества
Как увеличить внутреннюю энергию и нагреть тело?
А) Совершить работу над телом (к примеру, потереть, ударить, уронить с высоты и т.д.)
Б) Передать тепло без совершения работы – теплопередача (теплообмен). Подробнее
про виды теплопередачи см. слайды 8-11.
U ∽ 𝑡𝑡
Внутренняя энергия зависит от
температуры
Слайд из 12
• Температура
• Тепловое расширение
• Внутренняя энергия
• Теплоемкость
• Виды теплопередачи

7. Джоуль (Дж) – это единица измерения энергии. Тепловая энергия (количество
теплоты, или просто теплота) также измеряется в джоулях.
Сколько джоулей нужно, чтобы нагреть тело, зависит от удельной теплоемкости тела,
массы и изменения температуры тела.
16.04.2014 7
Теплоемкость
Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
Сколько теплоты «вмещает» тело?
количество
теплоты (Дж) =
удельная
теплоёмкость (с) x
масса
тела (𝑚𝑚) x
изменение
температуры (Δ𝑡𝑡)
Q = c ∙ m ∙ Δt [Дж]
удельная
теплоёмкость
=
[количество теплоты ]
нагреть 1 кг ∙ [на 1 градус]
𝒄𝒄 =
𝑸𝑸
𝒎𝒎 𝜟𝜟𝒕𝒕
𝑐𝑐воды = 4200
Дж
кг ∙ °С
Например:
Удельная теплоёмкость (с) – это количество
теплоты, необходимое для нагревания тела
массой 1 кг на 1 градус.
Теплоёмкость (С) – количество
теплоты, необходимое для нагревания
тела на 1 градус Цельсия.
𝑪𝑪 =
𝑸𝑸
𝜟𝜟𝒕𝒕
теплоёмкость =
количество
теплоты
нагреть тело
на 1 градус
𝑪𝑪 = 𝒄𝒄𝒄𝒄то есть:
Слайд из 12
• Температура
• Тепловое расширение
• Внутренняя энергия
• Теплоемкость
• Виды теплопередачи

8. 16.04.2014 8
Как можно изменить внутреннюю энергию и нагреть тело?
либо
Виды теплопередачи
Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
Три вида теплопередачи
Изменение внутренней энергии
теплопередача
Совершение
механической работы
конвекциятеплопроводность излучение
О каждом из трёх
видов теплопередачи
далее → слайды 9-11
Слайд из 12
• Температура
• Тепловое расширение
• Внутренняя энергия
• Теплоемкость
• Виды теплопередачи
совершить работу над телом:
потереть, ударить, сжать
передать тепло, используя один
из трёх способов теплопередачи
t1
гор
t2
хол
холодный
горячий
t1
гор
t2
хол
∽∽∽∽

9. 16.04.2014 9
Когда горячее и холодное тела непосредственно соприкасаются, то тепло передаётся от
горячего тела к холодному (случай А).
Тепло также может передаваться через промежуточное вещество, например, вода в
батарее передает тепло воздуху через металл батареи (случай Б).
Теплопроводность – передача тепла от более нагретых частей тела к менее
нагретым в результате передачи энергии от частиц, обладающих большей
энергией, частицам с меньшей энергией.
Виды теплопередачи
Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
Теплопроводность
t2
хол
t1
гор
t2
хол
t1
гор
Б)
А)Примеры:
• рукоятка ложки нагревается от горячего чая
• тепло в доме «уходит» через стены на улицу
• теплоотводящие трубки отводят тепло от
процессора в ноутбуке [ вот как это устроено ]
Слайд из 12
• Температура
• Тепловое расширение
• Внутренняя энергия
• Теплоемкость
• Виды теплопередачи

10. холодный
газ
16.04.2014 10
Конвекция – перенос тепла восходящими потоками жидкости либо газа
Виды теплопередачи
Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
Конвекция
горячий
газ
Возникновение конвекции:
Газ нагревается → при нагревании газ расширяется
→ газ становится легче, чем окружающий его
холодный газ → лёгкий газ «всплывает» в более
тяжелом холодном газе → восходящий поток
Аналогично возникает конвекция в жидкости
В твердых телах конвекция невозможна (так как
твердые тела не текучи)
Примеры:
Восходящий воздух над шоссе летом
Движение воды при нагревании кастрюли на
плите
Слайд из 12
• Температура
• Тепловое расширение
• Внутренняя энергия
• Теплоемкость
• Виды теплопередачи

11. 16.04.2014 11
Когда горячее и холодное тела не соприкасаются, и между ними нет воздуха (например,
между Солнцем и Землей), то остается лишь один способ передать тепло – излучение.
Излучение – передача тепла путем испускания электромагнитных волн.
Виды теплопередачи
Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
Излучение
t2
хол
t1
гор
∽∽∽∽
Слайд из 12
• Температура
• Тепловое расширение
• Внутренняя энергия
• Теплоемкость
• Виды теплопередачи
Все нагретые тела излучают тепло в виде
электромагнитных волн, например:
солнечное излучение видно нам в виде солнечного
света и греет всех нас
излучение тепла человеческого тела можно увидеть
прибором ночного видения (тепловизор)
микроволновая печь («микроволновка») нагревает
пищу при помощи электромагнитных волн.

12. 16.04.2014 12
Мы обсудили:
Температуру и внутреннюю энергию
Способы изменения внутренней
энергии
Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru Слайд из 12
Темы следующего блока
Температура и внутренняя энергия → Уравнение теплового баланса
Далее обсудим:
Уравнение теплового баланса
Какой станет температура, если
соединить горячее и холодное?

13. 16.04.2014 Тепловые явления. Блок 1 Виктор Сиволгин victor.sivolgin@physics.msu.ru
Смотрите также
Другие презентации курса
почта: victor.sivolgin@physics.msu.ru
вконтакте: vk.com/victor.sivolgin
facebook: fb.com/victor.sivolgin
Карта курса | Карта курса в 3D
Механика. Законы Ньютона
Механика. Движение по окружности
Молекулярная физика. Уравнение Менделеева-Клайперона
хотите использовать презентацию для занятий
хотите получить остальные части курса
нашли ошибки/опечатки
→ напишите автору презентации.