10 логических задач с собеседований, которые заставят застрелиться

Введение

Человека, как высшую ценность нашей цивилизации, изучает ряд научных дисциплин: биология, антропология, психология и другие. Однако создание целостного представления о феномене человека невозможно без физики

Физика является лидером современного естествознания и фундаментом научно-технического прогресса, а оснований для этого достаточно. Физика в большей мере, чем любая из естественных наук, расширила границы человеческого познания. Физика дала в руки человека наиболее мощные источники энергии, чем резко увеличила власть человека над природой. Физика является сейчас теоретическим фундаментом большинства основных направлений технического прогресса и областей практического использования технических знаний. Физика, ее явления и законы действуют в мире живой и неживой природы, что имеет весьма важное значение для жизни и деятельности человеческого организма и создания естественных оптимальных условий существования человека на Земле. Человек – элемент физического мира природы

На него, как и на все объекты природы, распространяются законы физики, например, законы Ньютона, закон сохранения и превращения энергии и другие. Поэтому, на мой взгляд, затронутая тема является чрезвычайно актуальной для современного человека.

Обоснование выбора проекта: мы каждый день, не замечая этого, соприкасаемся с физикой. Мне стало интересно, а, как и где мы соприкасаемся с физикой в быту или на улице.

Цели и задачи моей работы:

1. Выяснить, как физика влияет на жизнь человека и сможет ли современный человек прожить без её применения.
2. Показать необходимость физических знаний для повседневной жизни и познания самого себя
3. Проанализировать, насколько человек интересуется физикой в 21веке.

Теплопроводность.

Так что же такое теплопроводность? С точки зрения физики теплопроводность – это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).

Можно сказать проще, теплопроводность – это способность материала проводить тепло. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Передача тепла происходит за счет передачи энергии при столкновении молекул вещества. Происходит это до тех пор, пока температура внутри тела не станет одинаковой. Такой процесс может происходить в твердых, жидких и газообразных веществах.

На практике, например в строительстве при теплоизоляции зданий, рассматривается другой аспект теплопроводности, связанный с передачей тепловой энергии. В качестве примера возьмем “абстрактный дом”. В “абстрактном доме” стоит нагреватель, который поддерживает внутри дома постоянную температуру, скажем, 25 °С. На улице температура тоже постоянная, например, 0 °С. Вполне понятно, что если выключить обогреватель, то через некоторое время в доме тоже будет 0 °С. Все тепло (тепловая энергия) через стены уйдет на улицу.

Чтобы поддерживать температуру в доме 25 °С, нагреватель должен постоянно работать. Нагреватель постоянно создает тепло, которое постоянно уходит через стены на улицу.

Изотермическая поверхность

Независимо от температурного поля, всегда можно выявить точки, имеющие одинаковое температурное значение. Геометрическое расположение их образует определенную изотермическую поверхность.

В одной точке пространства не допускается одновременного нахождения двух разных температур, поэтому изотермические поверхности не могут пересекаться между собой. Можно сделать вывод о том, что изменение в теле значения температуры проявляется лишь в тех направлениях, которые пересекают изотермические поверхности.

Максимальный скачок отмечается в направлении нормали к поверхности. Температурный градиент представляет собой отношение наибольшего показателя температур к промежутку между изотермами и является векторной величиной.

Он показывает интенсивность изменения температуры внутри тела, определяет коэффициент теплопередачи. То количество теплоты, которое будет переноситься через любую изотермическую поверхность, называют тепловым потоком.

Под его плотностью подразумевают отношение к единице площади самой изотермической поверхности. Эти величины являются векторами, противоположными по направлению.

Проект «Передача тепла от лампы накаливания»

Да будет свет! Щелчок выключателя и электрическая лампочка может засветиться или осветить целое помещение, а что происходит еще? Один из основополагающих законов физики, закон сохранения энергии или закон сохранения тепла, говорит о том, что энергия не может быть ни создана, ни разрушена: скорее, она трансформируется из одной формы в другую. В случае с лампочкой электрическая энергия преобразовывается в свет и термальную (тепловую) энергию. Разная мощность и виды лампочек дают разное количество света и тепла. В этом научном проекте с электрическими лампочками вы будете работать с лампами накаливания и флюоресцентными лампами (компактными люминесцентными лампами).

Что нам понадобится:

• лампа на гусиной шее (убедитесь, что к этой лампе подойдут все перечисленные электрические лампочки!);
• 6 лампочек накаливания: 25 ватт, 40 ватт, 60 ватт, 75 ватт, 100 ватт и 150 ватт;
• 2 компактные флюоресцентные лампочки: 7 ватт, 23 ватт;
• термометр;
• рулетка или метровая линейка для измерения расстояния между термометром и лампой;
• белое полотенце;
• секундомер;
• лист бумаги и карандаш для записывания наблюдений.

Ход эксперимента:

Предостережение! Во время проведения эксперимента следите за выполнением некоторых важных условий:

• Всегда ждите, пока лампочка и термометр остынут, прежде чем тестировать новые лампочки!
• Прежде чем менять лампочки, убедитесь, что лампа выключена и вилка отсоединена от розетки.
• Убедитесь, что расстояние между лампой и термометром одинаковое во всех случаях тестирования разных лампочек.
• Начальная температура всегда должна оставаться одинаковой в начале каждого этапа эксперимента.

1. Расстелите белое полотенце на столе.
2. Поставьте лампу с одной стороны полотенца.
3. Убедитесь, что она отсоединена от розетки, вкрутите лампочку с самой маленькой мощностью (в ваттах) и оставьте ее выключенной.
4. Поместите термометр с другой стороны полотенца.
5. Измерьте расстояние между термометром и лампочкой.
6. Проверьте и запишите начальную температуру термометра.
7. Убедитесь, что лампа направлена на термометр, включите её и начните отсчёт времени по секундомеру.
8. Когда пройдёт 5 минут, измерьте температуру и запишите результат.
9. Полностью выключите лампу и подождите, пока она остынет.
10. Убедитесь, что термометр тоже остыл до начальной отметки, которую вы записали.
11. Повторите шаги 2-9, используя остальные лампочки с другим уровнем мощности.

Вывод:

Что вы увидели? Вы могли заметить, что чем выше мощность, тем выше температура. Лампочка накаливания 150 ватт обеспечила самую высокую температуру. Как вы думаете, почему? Флюоресцентные лампочки оставались намного холоднее. Почему? В чём разница?

Лампочки накаливания производят свет посредством нагревания маленькой спирали, которая называется «нить накала». Она окружена газами, которые нагреваются приблизительно до 2200 ºC! Обеспечивая много света, она отдаёт 90% своей энергии в виде тепла. В связи с этим она считается довольно неэффективной по сравнению с компактной флюоресцентной лампочкой.

Компактная флюоресцентная лампочка создает невидимый ультрафиолетовый свет, который взаимодействует с ее покрытием и производит видимый свет. Известно, что она более эффективна и долговечна (и, как вы, возможно, заметили, дольше нагревается).

Оба вида лампочек обладают абсолютно разными свойствами: технология накаливания работает на основе металла, газа и тепла, в то время как технология флюоресцентности зависит больше от реакции между внутренним и внешним материалами. По этой причине лампочка накаливания производит больше энергии тепла, чем компактная флюоресцентная лампочка.

Кондуктивная теплопередача

Теплопроводность как теплопередача имеет место при наличии температурного градиента в твердой или стационарной жидкой среде.

С передачей энергии проводимости от более энергичных молекул к менее энергичным при столкновении соседних молекул. Тепло течет в направлении уменьшения температуры, поскольку более высокие температуры связаны с более высокой молекулярной энергией.

Кондуктивная теплопередача может быть выражена с помощью ” Закона Фурье “

• 12. Расчет. значение

Пример – кондуктивная теплопередача

Плоская стена изготовлена ​​из твердого железа с теплопроводностью 70 Вт/м o C. 1 м. Температура 150 o C на одной стороне поверхности и 80 o C на другой.

Можно рассчитать кондуктивную теплопередачу через стену

Калькулятор теплопередачи.

С помощью этого калькулятора можно рассчитать кондуктивную теплопередачу через стену. Калькулятор является универсальным и может использоваться как для метрических, так и для имперских единиц, если использование единиц согласовано.

Calculate overall heat transfer inclusive convection

k – thermal conductivity (W/(mK), Btu/(hr o F ft 2 /ft))

A – Область (M 2 , FT 2 )

T ₁ – Температура 1 ( O C, o 111777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777779н. ₂ – температура 2 ( o C, o F)

s – толщина материала (м, фут) Тепло, проведенное через стену со слоями в термическом контакте, можно рассчитать как

Q = DT A / ((S ₁ / K ₁ 220220) 220220220220220220220220220220) + 220220) + 220) + 220) + 220) + 220) + 220) + 220) + 220) + 220) + 220) + 220) + 220) + 220). 2 / k ₂ ) + … + (s _n / k _n ))                                (2)

where 

dT = t ₁ – t ₂

    = temperature difference between inside and outside wall ( o C,  o F)

Обратите внимание, что тепловое сопротивление за счет поверхностной конвекции и излучения не включено в это уравнение. Конвекция и излучение в целом оказывают большое влияние на общие коэффициенты теплопередачи

Пример – кондуктивная теплопередача через стенку печи

Стенка печи из 1 м 2 состоит из 1,2 см толщиной внутреннего слоя из нержавеющей стали, покрытого 5 см внешним изоляционным слоем из изоляционной плиты. Температура внутренней поверхности стали составляет 800 K и температура наружной поверхности изоляционной плиты 350 K .

19 Вт/(м·К) 0,7 Вт/(м·К)

Кондуктивный перенос тепла через слоистую стенку можно рассчитать как / (19 Вт/(м·К) )] + [(0.05 m) / (0.7 W/(m K))] )

          = 6245 (W)

          = 6.25 kW

• Thermal conductivity metals
• Теплопроводящая изоляция перлита

Проект «Теплопроводность жира»

Чтобы выжить в холодных морях и океанах, животным приходится применять различные стратегии. Некоторые животные являются холоднокровными, и их организм не нуждается в тепле. Другие – теплокровные. Они вынуждены сохранять тепло своего тела в холодной окружающей среде. Морские выдры взлохмачивают свой мех, чтобы насытить его воздухом. Это позволяет им создать изолирующий покров. Тюлени используют подкожный жир. Толстая жировая прослойка действует, как натуральный обогреватель. В ходе проекта вы сможете понять, как жир помогает животным сохранить тепло.

Этот опыт поможет узнать, как жир позволяет животным снижать теплопроводность и сохранять тепло.

Что нам понадобится:

• 2 стакана шортенинга (кондитерского жира);
• 2 чистых прозрачных пластиковых стакана;
• 2 термометра;
• 2 пары пластиковых перчаток;
• кубики льда;
• холодная вода;
• 2 больших миски.

Ход эксперимента:

1. Вначале заполните один стакан жиром, а второй – водой. Убедитесь, что содержимое обоих стаканов имеет комнатную температуру.
2. Поместите термометр в середину каждого стакана. Запишите температуру.
3. Поместите стаканы в холодильник на 30 минут.
4. Через 30 минут достаньте стаканы и быстро измерьте температуру. В каком из них температура оказалась более низкой?
5. Продолжите эксперимент ещё на 30 минут или до тех пор, пока температура в ёмкостях будет продолжать меняться.
6. Теперь наполните пластиковую перчатку жиром из стакана.
7. Заполните две большие миски холодной водой и добавьте кубики льда.
8. Когда вода станет достаточно холодной, наденьте чистую пластиковую перчатку на одну руку, а перчатку, смазанную жиром, — на другую. Каковы ваши ощущения, когда вы обе руки опускаете в миску?
9. Пусть ваш помощник поместит термометр в каждую перчатку и проследит изменения температуры на протяжении 3 минут.

Вывод:

Ёмкость, содержащая жир, будет иметь более высокую температуру, по сравнению со второй ёмкостью. Перчатка, смазанная жиром, позволила сохранить больше тепла, чем чистая перчатка. Почему? Жировая прослойка служит изоляционным слоем под кожей, поэтому благодаря низкой теплопроводности жиры предохраняют организм.

Несмотря на то, что животные, которые живут в холодных районах, не могут использовать тёплую одежду, они могут питаться и накапливать жировой слой, который позволяет им выжить. В глубинах океана температура достигает отметки 12ºC, и в таких условиях жировой подкожный слой помогает животным сохранить внутренние органы от переохлаждения. Тюлени и маленькие киты имеют толстый жировой слой (около 7-10 см), а у крупных китов его толщина достигает 30 см! Жировой слой особенно важен для морских млекопитающих, поскольку холодная вода приводит к более значительной потере тепла, нежели прохладный воздух. Жировая ткань также помогает сохранять энергию на тот случай, когда еды будет недостаточно.

Жировой слой – это изолятор, который не пропускает тепло. Когда вы поместили термометр в стакан с жиром, температура вещества в центре была комнатной. Жир не дал теплу уйти. Вода не настолько хороший изолятор, поэтому она остыла намного быстрее.

Действие изолятора становится более очевидным, если есть постоянный источник тепла. Во втором эксперименте это тепло исходило от рук, поскольку мы являемся теплокровными млекопитающими. Ваши руки передавали тепло, а жир позволил его сохранить. Когда вы поместили руки в воду, тепло от рук начало передаваться в воду, поскольку между вами окружающей средой не было изолятора. Это то же самое, что выйти на улицу в холодный день без свитера – ваш организм начинает отдавать тепло окружающей среде. Когда вы надеваете свитер, он предотвращает потерю тепла.

Вариант 3

1. Предмет, освещенный маленькой лампочкой, отбрасывает тень на стену. Высота предмета 0,07 м, высота его тени 0,7 м. Расстояние от лампочки до предмета меньше, чем от лампочки до стены, в

1) 7 раз
2) 9 раз
3) 10 раз
4) 11 раз

2. Луч света падает на плоское зеркало. Угол отражения равен 35°. Угол между падающим и отраженным лучами равен

1) 40°
2) 50°
3) 70°
4) 115°

3. Человек подошёл к зеркалу на расстояние 1,2 м. На каком расстоянии от человека находится его изображение?

1) 0,6 м
2) 1,2 м
3) 2,4 м
4) 4,8 м

4. Каким будет изображение предмета в собирающей линзе, если предмет находится между фокусом и оптическим центром линзы?

1) действительным, перевернутым и увеличенным
2) мнимым, прямым и увеличенным
3) мнимым, перевёрнутым и уменьшенным
4) действительным, перевёрнутым и уменьшенным

5. Человек носит очки, оптическая сила которых D = -4 дптр. Фокусное расстояние линз этих очков равно

1) F = 4 м
2) F = -4 м
3) F = 0,25 м
4) F = -0,25 м

6. Человек с нормальным зрением рассматривает предмет невооруженным глазом. На сетчатке глаза изображение предметов получается

1) увеличенным прямым
2) увеличенным перевёрнутым
3) уменьшенным прямым
4) уменьшенным перевёрнутым

7. Установите соответствие между источниками света и их природой. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

ИСТОЧНИКИ СВЕТА

А) Солнце
Б) Лампы дневного света
В) Планета

ИХ ПРИРОДА

1) Тепловые
2) Отражающие свет
3) Газоразрядные
4) Люминесцентные

8. Постройте изображение светящейся точки после прохождения системы линз.

Что такое теплопроводность, какими единицами измерения она описывается?

Если не рассматривать каких-то теоретических условий, то в реальности все физические тела, жидкости или газы обладают способностью к передаче тепла. Иными словами, чтобы было понятнее, если какой-то объект начинают нагревать с одной из сторон, он становится проводником тепла, нагреваясь сам и передавая тепловую энергию дальше. Точно так же – и при охлаждении, только с «обратным знаком».

Даже на простом бытовом уровне всем понятно, что эта способность выражена у разных материалов в очень отличающейся степени. Например, одно дело мешать готовящееся на плите кипящее блюдо деревянной лопаткой, и совсем другое – металлической ложкой, которая практически моментально разогреется до такой температуры, что ее невозможно будет держать в руках. Этот пример наглядно показывает, что теплопроводность металла во много раз выше, чем у дерева.

«Практическое применение» огромной разницы в теплопроводности материалов – пробка, подсунутая под скобу металлической крышки кастрюли. Снять такую крышку с кипящей на плите посуды можно голыми пальцами, не опасаясь ожога.

И таких примеров – масса, буквально на каждом шагу. Например, прикоснитесь рукой к обычной деревянной двери в комнате, и к металлической ручке, прикрученной на ней. По ощущениям – ручка холоднее. Но такого не может быть – все предметы в помещении имеют примерно равную температуру. Просто металл ручки быстрее отвел на себя тепло тела, что и вызвало ощущения более холодной поверхности.

Коэффициент теплопроводности материала

Существует специальная единица, которая характеризует любой материал, как проводник тепла. Называется она коэффициентом теплопроводности, обозначается обычно греческой буквой λ, и измеряется в Вт/(м×℃). (Во многих встречающихся формулах вместо градусов Цельсия ℃ указаны градусы Кельвина, К, но сути это не меняет).

Этот коэффициент показывает способность материала передавать определенное количество тепла на определённое расстояние за единицу времени. Причем, это показатель характеризует именно материал, то есть без привязки к каким бы то ни было размерам.

Такие коэффициенты рассчитаны для практически любых строительных и иных материалов. Ниже в данной публикации приведены таблицы для различных групп – растворов, бетонов, кирпичной и каменной кладки, утеплителей, древесины, металлов и т.д. Даже беглого взгляда на них достаточно, чтобы убедиться, насколько эти коэффициенты могут отличаться.

Очень часто производители стройматериалов того или иного предназначения в череде паспортных характеристик указывают и коэффициент теплопроводности.

Материалы, которые отличаются высокой проводимостью тепла, например, металлы, как раз и находят часто применение в роли теплоотводов или теплообменников. Классический пример – радиаторы отопления, в которых чем лучше их стенки будут передавать нагрев от теплоносителя, тем эффективнее их работа.

А вот для большинства строительных материалов – ситуация обратная. То есть чем меньше коэффициент теплопроводности материала, из которого возведена условная стенка, тем меньше тепла будет терять здание с приходом холодов. Или, тем меньше можно будет сделать толщину стены при одинаковых показателях теплопроводности.

И на титульной картинке к статье, и на иллюстрации ниже показаны весьма наглядные схемы, как будет различаться толщина стены из разных материалов при равных способностях удержать тепло в доме. Комментарии, наверное, не нужны.

Одинаковая термоизоляционная способность – и совершенно разные толщины. Хороший пример по разнице в теплопроводности.

В справочной литературе часто указывается не одно значение коэффициента теплопроводности для какого-то материала, а целых три. (А иногда – и больше, так как этот коэффициент может меняться с изменением температуры). И это – правильно, так как на теплопроводные качества влияют и условия эксплуатации. И в первую очередь – влажность.

Это свойственно большинству материалов – при насыщении влагой коэффициент теплопроводности увеличивается. И если ставится цель выполнить расчеты максимально точно, с привязкой к реальным условиям эксплуатации, то рекомендуется не пренебрегать этой разницей.

Физические явления в природе

Природа — это всё, что нас окружает. Земля, Солнце, воздух, предметы, люди, космос — всё это природа. Природа вечна и бесконечна.

Рис. 1. Природа.

Формой существования объектов в природе является движение в широком смысле — то есть всевозможные изменения, происходящие с ними. Не существует объектов, в которых бы никогда не происходило никаких изменений. Форма объекта, положение относительно других объектов, внутренняя структура, взаимодействия — хотя бы часть из этих характеристик любого предмета со временем всегда изменяется.

Изменения, происходящие с объектами в природе, объединяются под общим названием «явления». Большинство из них (но не все) изучает физика, поэтому такие явления называются физическими. Физическое явление — это явление, происходящее с материальными объектами, при котором предметы и вещества меняют своё состояние и характеристики, но при этом не появляется новых веществ.

Имеется одно исключение. Ядерная физика изучает явления, происходящие с атомным ядром, при которых одни вещества могут превращаться в другие.

Общее понятие о теплопроводности и ее природа

Если отвечать простыми словами на вопрос о том, что такое теплопроводность в физике, то следует сказать, что передача тепла между двумя телами или различными областями одного и того же тела является процессом обмена внутренней энергией между частицами, составляющими тело (молекулы, атомы, электроны и ионы). Сама внутренняя энергия состоит из двух важных частей: из кинетической и из потенциальной энергии.

Что такое теплопроводность в физике с точки зрения природы этой величины? На микроскопическом уровне способность материалов проводить тепло зависит от их микроструктуры. Например, для жидкостей и газов указанный физический процесс происходит за счет хаотичных столкновений между молекулами, в твердых телах основная доля переносимого тепла приходится на обмен энергией между свободными электронами (в металлических системах) или фононами (неметаллические вещества), которые представляют собой механические колебания кристаллической решетки.

Математическое представление теплопроводности

Ответим на вопрос о том, что такое теплопроводность, с математической точки зрения. Если взять однородное тело, тогда количество тепла, переданного через него в данном направлении, будет пропорционально площади поверхности, перпендикулярной направлению теплопередачи, теплопроводности самого материала и разнице температур на концах тела, а также будет обратно пропорционально толщине тела.

В итоге получается формула: Q/t = kA(T2-T1)/x, здесь Q/t — теплота (энергия), переданная через тело за время t, k — коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлено рассматриваемое тело, A — площадь поперечного сечения тела, T2-T1 — разница температур на концах тела, причем T2>T1, x — толщина тела, через которую передается тепло Q.

Теплопроводность из учебника

Мы уже сформулировали стандартное определение из учебника чуть выше. Если посмотреть например на определение этого физического явления в википедии, то станет ясным, что тепло на самом деле — это энергия. Получается, что теплопроводность — это способность передачи энергии. Но от этого вопросов возникает ещё больше.

Ещё некоторые учебники сравнивают теплопроводность с электрической проводимостью, что, в общем-то, абсолютно правильно. Правда тепловые явления ученик изучает гораздо раньше, чем электрофизику.

В итоге на мой взгляд оптимально будет сформулировать интегрированное из нескольких книг определение таким образом:

Но это определение требует дополнить механизмом процесса, который мы и опишем ниже. А сперва-наперво вспомним, что у разных тел разная теплопроводность.

Как понять, что нужно использовать ТРИЗ

Расшифровка аббревиатуры ТРИЗ намекает, что есть некие изобретательские задачи. И именно тогда, когда они возникают, начинается потребность в применении теории.

Изобретательская задача — это задача, которую не удается решить известными или очевидными способами. Поэтому возникает необходимость в изобретении, которое позволит выиграть, при этом ничего не проиграв.

Первый шаг на пути к изобретению: переформулировать задачу так, чтобы сама формулировка отсекала неэффективные пути решения.

Всё должно остаться так, как было,

ЛИБО должно исчезнуть вредное, ненужное качество,

ЛИБО появиться новое, полезное качество.

Теплопередача в термосе

Для предотвращения таяния льда, мороженого, сохранения горячей пищи и воды пользуются термосом. Колба термоса — очень полезное изобретение, почти полностью исключающее теплопроводность, конвекцию и излучение. Она состоит из стеклянного сосуда с двойными стенками и пробки. Из пространства между стенками выкачивается воздух и создается вакуум. Внутренние поверхности стенок, между которыми создан вакуум, до зеркального блеска посеребрены для уменьшения потерь тепловой энергии через излучение. Причем внутренняя стенка — плохой излучатель, а внешняя — плохой поглотитель энергии.

Устройство термоса

Безвоздушное пространство между стенками не может передавать тепловую энергию ни путем теплопроводности, ни путем конвекции. Важна роль пробки 2. Она предотвращает передачу тепла, устанавливающегося над поверхностью жидкости, помещенной в колбу термоса, или наоборот — извне в данный объем.

Чтобы защитить хрупкое стекло от повреждений, термос помещают в картонный или металлический футляр 4. Сверху футляра навинчивают колпачок 1.

Передача тепловой энергии — это двусторонний процесс, и колба термоса используется для сохранения как холодных, так и горячих веществ.

Читайте наши темы по физике:

Перенос тепла в атмосфере

Полному использованию излучения Солнца в целях повышения температуры почвы и прилегающего к ней воздуха способствуют теплицы. Участок почвы покрывают стеклянными рамами или прозрачными пленками, которые хорошо пропускают внутрь видимое солнечное излучение. Попадая на темную почву, эти лучи нагревают ее. Тепловая энергия, излучаемая нагретой поверхностью земли, плохо проходит через стекло или пленку. Кроме того, такая поверхность препятствует осуществлению конвекции и действует как “ловушка” энергии. Внутри теплиц температура выше примерно на 10°С, чем на открытом грунте.

Перенос тепла в атмосфере не подобен конвекции в комнате — от горячей печи к холодному окну. Движения воздуха в атмосфере носят очень сложный характер. Основная причина этого — большая скорость вращения Земли вокруг своей оси.

Примером возникновения конвективного течения в атмосфере является образование ветров с больших водоемов к суше и наоборот — морских и береговых бризов.

В течение дня температура земли становится выше, чем моря. Теплый воздух расширяется, становится менее плотным. Этот воздух поднимается вверх, а более холодный воздух над морем замещает его. Возникает циркулирующее течение.

Ночью происходит обратный процесс. Земля быстрее охлаждается до температуры ниже температуры моря. Поэтому воздух над морем теплее воздуха над землей. Возникает циркуляционный конвективный поток в обратном направлении. Днем ветер дует с моря на сушу — морской бриз, ночью — с суши на море — береговой бриз.

Ось Воейкова
В Казахстане на западе между Аралом и Каспием и на юго-востоке имеются области, где постоянно дуют сильные ветры. Одним из таких известных мест являются Жетысуские (прежнее название — Джунгарские) ворота, находящиеся на юго-востоке республики. Воздушные массы попадают с севера в расщелину Жетысуских горных хребтов, начинающихся на границе между Тянь-Шанем и Жетысуским Алатау. Здесь формируется область высокого атмосферного давления. Более плотные холодные воздушные массы перемещаются в область менее плотного воздуха. Дуя с юго-востока в течение всего года, эти ветры особенно усиливаются зимой. Прорываясь через Жетысуские ворота на запад, они обусловливают резкое понижение температуры на всем пути следования воздушных масс. Эти ветры холодные и как следствие — сухие. Зимой они формируют очень холодную и малоснежную погоду. Древние казахи и монголы назвали их “ветрами Эби”. Позже это явление исследовал русский естествоиспытатель А. И. Воейков, в честь которого воздушная трасса от Жетысуских ворот в Центральной Азии до Европы названа осью Воейкова.

Квантовая физика

Остался левый кусок нашей полоски бумаги. Это – квантовая физика, объясняющая устройство микромира, т.е. тех элементарных сущностей, из которых все и состоит.  Квантовый мир, его устройство, принципиально отличается от наших обыденных представлений. Недаром великий американский физик, Нобелевский лауреат Фейнман (он занимался как раз квантовой физикой), будучи очень остроумным человеком, произнес ставшую уже знаменитой фразу «Если кто-то сказал, что он понимает, что такое квантовая физика – значит, он ничего в ней не понимает».

В отличие от СТО и ОТО, квантовая физика имеет множество практических приложений. На ее принципах работают компьютеры, различные мобильные устройства. Квантовую физику, в отличие от СТО и ОТО, создавало множество ученых. В частности, наши Нобелевские лауреаты Ландау, Абрикосов, Гинзбург, Алферов, Басов, Прохоров, Черенков, Тамм, Франк, которые работали именно в этой или смежных областях. А еще были экспериментаторы, тоже Нобелевские лауреаты — Капица, Новоселов, Гейм.

Понятие теплопроводности на практике

Теплопроводность учитывается на этапе проектирования здания

При этом берется во внимание способность материалов удерживать тепло. Благодаря их правильному подбору жильцам внутри помещения всегда будет комфортно

Во время эксплуатации будут существенно экономиться денежные средства на отопление.

Утепление на стадии проектирования является оптимальным, но не единственным решением. Не составляет трудности утеплить уже готовое здание путем проведения внутренних или наружных работ. Толщина слоя изоляции будет зависеть от выбранных материалов. Отдельные из них (к примеру, дерево, пенобетон) могут в некоторых случаях использоваться без дополнительного слоя термоизоляции. Главное, чтобы их толщина превышала 50 сантиметров.

Особенное внимание следует уделить утеплению кровли, оконных и дверных проемов, пола. Сквозь эти элементы уходит больше всего тепла

Зрительно это можно увидеть на фотографии в начале статьи.

Почему у разных тел разная теплопроводность

Из практики известно, что металлы например имеют высокую теплопроводность, а кирпичи низкую. Если дотронуться до металлической печки, то можно сильно обжечься, а вот печка из кирпича будет просто теплой.

Главное различие кроется в разной структуре этих тел. Металлы имеют упорядоченную плотную структуру с большим количеством подвижных структурных элементов, расположенных близко друг к другу. Кирпичи имеют не менее упорядоченную структуру, но при этом они менее плотные, а порой имеют внутренние полости с воздухом. Воздух, как известно, имеют очень плохую теплопроводность. Значит, тело с воздушными порами будет иметь меньшую теплопроводность, чем сплошное тело.

Чем меньше плотность тем ниже способность проводить тепло. Потому что проводить тепло буквально нечему

Заключение

При изучении физики в школе надо больше внимания уделять вопросам практического применения физических знаний в быту. В школе следует знакомить учащихся с физическими явлениями, лежащими в основе работы бытовых приборов

Особое внимание надо уделять вопросам возможного негативного воздействия бытовых приборов на организм человека. На уроках физики учащихся надо учить пользоваться инструкциями к электроприборам

Перед тем, как позволить ребёнку пользоваться бытовым электроприбором, взрослые должны убедиться в том, что ребёнок твёрдо усвоил правила безопасности при обращении с ним. Для того чтобы избежать большинство неприятных бытовых ситуаций нам необходимы физические знания!

Физика наука точная и сложная

Поэтому возникает вопрос, есть ли кому в 21 веке продвигаться в этой науке дальше, изучать её более глубже и уделять особое внимание?. Думаю что скамья запасных еще не опустела, есть множество ВУЗов с факультетами изучающими этот предмет, а значит и людей которые занимаются данной наукой, конечно не каждому хочется связать свою жизнь именно с физикой, но при получении образования или уже выбора профессии физика может являться весомым фактором, которая определит кем тебе быть в дальнейшем

Ведь физика – одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке

Думаю что скамья запасных еще не опустела, есть множество ВУЗов с факультетами изучающими этот предмет, а значит и людей которые занимаются данной наукой, конечно не каждому хочется связать свою жизнь именно с физикой, но при получении образования или уже выбора профессии физика может являться весомым фактором, которая определит кем тебе быть в дальнейшем. Ведь физика – одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке.

Заключение

Теплопроводность является процессом передачи внутренней энергии от нагретых участков тела к его холодным частям. Подобный процесс осуществляется с помощью беспорядочно движущихся атомов, молекул, электронов. Такой процесс может происходить в телах, которые имеют неоднородное распределение значений температур, но будет отличаться в зависимости от агрегатного состояния рассматриваемого вещества.

Можно рассматривать данную величину в качестве количественной характеристики способности тела к провождению тепла. Удельной теплопроводностью называют количество тепла, которое может проходить через материал, имеющий толщину 1м, площадь 1 м²/сек.

Долгое время считали, что существует взаимосвязь между передачей тепловой энергии и перетеканием от тела к телу теплорода. Но после проведения многочисленных экспериментов была выявлена зависимость подобных процессов от температуры.

В реальности при проведении математических расчетов, касающихся определения количества теплоты, передаваемой разными способами, учитывают проводимость путем конвекции, а также проникающее излучение. Коэффициент теплопередачи связан со скоростью передвижения жидкости, характером движения, его природой, а также с физическими параметрами движущейся среды.

В качестве носителей лучистой энергии выступают электромагнитные колебания, имеющие разную длину волн. Излучать их могут любые тела, температура которых превышает нулевое значение.

Излучение является результатом процессов, происходящих внутри тела. При попадании его на другие тела наблюдается частичное ее поглощение и частичное поглощение телом.

Закон Планка определяет зависимость плотности поверхностного потока излучения черного тела от абсолютной температуры и длины волны.

Простейшие виды теплообмена, которые были рассмотрены выше, не существуют по отдельности, они взаимосвязаны друг с другом. Сочетание их является сложным теплообменом, который предполагает серьезное изучение и детальное рассмотрение.

В теплотехнических расчетах используют суммарный коэффициент передачи тепла, который представляет собой совокупность коэффициентов теплоотдачи соприкосновением, которое учитывает теплопроводность, конвекцию, излучение.

При правильном подходе и учете отдельных тепловых явлений можно с высокой достоверностью рассчитать количество теплоты, переданное телу.