Тест по физике Тепловое движение 9 класс

Тест по физике Тепловое движение. Способы изменения внутренней энергии. Уравнение теплового баланса 9 класс с ответами. Тест включает 2 варианта. В каждом варианте 3 части. В части А — 6 заданий, в части В — 2 задания, в части С — 2 задания.

Вариант 1

Часть А

A1. Тепловым движением можно считать:

1) движение одной молекулы
2) беспорядочное движение всех молекул
3) движение нагретого тела
4) любой вид движения

А2. От каких величин зависит внутренняя энергия?

1) от температуры тела и его массы
2) от скорости тела и его массы
3) от положения одного тела относительно другого
4) от температуры тела и его скорости

А3. В один стакан налили холодную воду, а в другой — та­кое же количество горячей воды. При этом:

1) внутренняя энергия воды в обоих стаканах одинакова
2) внутренняя энергия воды в первом стакане больше
3) внутренняя энергия воды во втором стакане больше
4) внутреннюю энергию определить невозможно

А4. В каком из приведенных примеров внутренняя энер­гия увеличивается путем совершения механической ра­боты над телом?

1) нагревание гвоздя при забивании его в доску
2) нагревание металлической ложки в горячей воде
3) выбивание пробки из бутылки с газированным напитком
4) таяние льда

A5. Перенос энергии от более нагретых тел к менее нагре­тым в результате теплового движения и взаимодействия частиц называется:

1) теплоотдачей
2) излучением
3) конвекцией
4) теплопроводностью

А6. Каким образом в утюге осуществляется теплопередача от внутренней горячей части к внешней поверхности?

1) излучением
2) теплопроводностью
3) конвекцией
4) всеми тремя перечисленными способами в равной мере

Часть В

В1. Определите, какое количество теплоты потребу­ется для нагревания смеси из 300 г воды и 50 г спирта с 20 °С ДО 70 °С.

В2. Сколько граммов спирта потребуется, чтобы нагреть до кипения 3 кг воды, взятой при температуре 20 °С?

Часть С

C1. Вода массой 150 г, налитая в латунный калориметр массой 200 г, имеет температуру 12 °С. Найдите темпера­туру, которая установится в калориметре, если в воду опу­стить железную гирю массой 0,5 кг, нагретую до 100 °С.

С2. Чтобы охладить выточенную из меди деталь, имею­щую температуру 100 °С, ее погрузили в 420 г воды с тем­пературой 15 °С. Определите массу детали, если известно, что в процессе теплообмена вода нагрелась до 18 °С.

Вариант 2

Часть А

A1. Конвекция может происходить:

1) только в газах
2) в жидкостях и газах
3) только в жидкостях
4) в любых средах

А2. Процесс излучения энергии интенсивнее осуществ­ляется у тел:

1) с темной поверхностью
2) с блестящей или светлой поверхностью
3) с более высокой температурой
4) с более низкой температурой

А3. Единицей измерения удельной теплоемкости ве­щества является:

1) Дж
2) Дж/кг
3) кг/Дж · °С
4) Дж/кг · °С

А4. Какое количество теплоты потребуется для нагрева­ния воды массой 0,5 кг с 20 до 21 °С?

1) 2,1 кДж
2) 6,8 кДж
3) 21 кДж
4) 42 кДж

A5. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании древесного угля массой 10 кг?

1) 3,4 · 10⁷ Дж
2) 3,4 · 10⁶ Дж
3) 3,4 · 10⁸ Дж
4) 3,4 · 10⁵ Дж

А6. Какое количество теплоты выделено или поглощено при сжигании m килограммов топлива с удельной тепло­той сгорания q и удельной теплоемкостью с?

1) выделено cm
2) поглощено cm
3) выделено qm
4) поглощено qm

Часть В

В1. В резервуаре нагревателя находится 800 г керосина. Сколько литров воды можно нагреть этим керосином с 10 до 100 °С, если на нагревание расходуется 40% вы­деляемой энергии?

В2. Алюминиевая кастрюля массой 250 г вмещает 2 кг мо­лока. Какое количество теплоты требуется для нагревания этой кастрюли с молоком с 15 °С до 100 °С?

Часть С

C1. Металлический цилиндр массой 200 г нагрели в кипящей воде до 100 °С, а затем опустили в воду массой 400 г, имеющую температуру 22 °С. Через некоторое время температура воды и цилиндра стала равна 25 °С. Какова удельная теплоемкость металла, из которого сделан цилиндр?

С2. Мальчик наполнил стакан емкостью 200 см³ кипят­ком на три четверти, а затем долил доверху холодную воду. Определите, какая установилась температура воды в ста­кане, если температура холодной воды равна 20 °С.

Ответы на тест по физике Тепловое движение. Способы изменения внутренней энергии. Уравнение теплового баланса 9 класс
Вариант 1
А1-2
А2-1
А3-3
А4-1
А5-4
А6-2
В1. 69 250 Дж
В2. 37 г
С1. 34 °С
С2. 0,16 кг
Вариант 2
А1-2
А2-3
А3-4
А4-1
А5-1
А6-3
В1. 39 л
В2. 662 550 Дж
С1. 336 Дж/кг · °С
С2. 80 °С

Версия формата PDF
Тест Тепловое движение. Способы изменения внутренней энергии. Уравнение теплового баланса 9 класс
(137 Кб)

Механическое движение

жүктеу/скачать 20.88 Mb. бет 1/215 Дата 31.12.2021 өлшемі 20.88 Mb. #21920 түрі Урок   1   2   3   4   5   6   7   8   9   …   215 Байланысты: Физика 9 класс КСП 1616210276, ПИЗА, математиканы оқыту әдістемесі УМКД, Өлшемдік бағалау тех МҚ211, МПК211, Эссе жазудың ерекшеліктері, 11 сынып 3 саг датамен 2, Физика 9 класс КСП, Физика 9 класс КСП, Физика 9 класс Влияние развития физики и астрономии на формирование мировоззрения человека Дидакт матер 10астрономии, мама это значить жизнь Бұл бет үшін навигация: Механическое движение Цели обучения, которые достигаются на данном уроке (ссылка на учебную программу) Цель урока Все ученики смогут Многие ученики смогут Некоторые ученики смогут Критерии успеха Раздел ФИО педагога Дата Класс  Количество присутствующих: отсутствующих: Тема урока Механическое движение Цели обучения, которые достигаются на данном уроке (ссылка на учебную программу) 9. 2.1.1 Объяснять смысл понятий – материальная точка, система отсчета, относительность механического движения; Цель урока Все ученики смогут: Понять физическое значение механического движения; Знают понятия материальной точки, определение механического Многие ученики смогут: ввести понятия: механическое движение, траектория путь; доказать, что покой и движение — понятия относительные; обосновать необходимость введения идеализированной модели — материальной точки, системы отсчета. .Некоторые ученики смогут: Применить различные системы отсчета , предложить варианты использования относительности движения в жизни человека. Критерии успеха Понимают физическое значение механического движения; Называют характеристики механического движения; приводят примеры тел, движущихся о одних систем отсчета и покоящихся относительно других. Объясняют смысл понятий тело отсчета , система отсчета,»относительность механического движения».Приводят примеры относительности траектории и быстроты движения тел. Применяют различные системы отсчета , предлагают варианты использования относительности движения в жизни человека. Ход урока Этапы урока жүктеу/скачать 20.88 Mb. Достарыңызбен бөлісу:   1   2   3   4   5   6   7   8   9   …   215 ©emirsaba.org 2023 әкімшілігінің қараңыз

Басты бет Lessons Curriculum vitae Documents

Внутренние источники энергии Теплопередача и поток из недр Земли

Последнее обновление: среда, 3 мая 2023 г. |
Тектоника плит

в геологии тепловой поток земной коры является мерой количества тепловой энергии, покидающей Землю из внутренних источников энергии, измеряемой в калориях на квадратный сантиметр в секунду. Типичные значения теплового потока составляют около 1,5 микрокалорий на квадратный сантиметр в секунду, что обычно указывается как 1,5 единицы теплового потока. большая часть теплового потока в земной коре обусловлена ​​выработкой тепла в земной коре в результате радиоактивного распада урана, тория и калия. тепловой поток показывает линейную зависимость от теплопродукции в гранитных породах. однако некоторый тепловой поток в земной коре исходит из более глубоких слоев Земли, из-под земной коры.

Температура на Земле сильно различается: от нескольких тысяч градусов в ядре до почти нуля градусов Цельсия на поверхности. Тепло и внутренняя энергия Земли приобретались несколькими механизмами, включая следующие:

• тепло от аккреции, когда потенциальная энергия падающих метеоритов преобразовывалась в тепловую энергию металлическое железо и другие элементы отделились и опустились, сформировав ядро ​​вскоре после аккреции

• производство тепла при распаде радиоактивных элементов

• и тепло, добавленное поздними ударами метеоритов и астероидов, некоторые из которых были чрезвычайно большими в ранней истории Земли тепло, произведенное этими различными механизмами, постепенно выходит на поверхность за счет теплопроводности, конвекции, или адвекции, и объясняет компонент теплового потока земной коры, который исходит глубже, чем кора.

тепловой поток за счет теплопроводности включает внутреннюю тепловую энергию, перетекающую из теплых областей в более холодные, при этом тепловой поток пропорционален разности температур, а константа пропорциональности k, известная как теплопроводность, связана со свойствами материала. Теплопроводность большинства горных пород низкая, примерно в 100 раз меньше, чем у медной проволоки.

Адвекция связана с переносом тепла за счет движения материала, такого как перенос или тепло в магме, в горячей воде через трещины или поровые пространства, и, что более важно, в глобальном масштабе, за счет крупномасштабного подъема нагретых , плавучий материал с относительно низкой плотностью и дополнительное погружение охлажденного материала с относительно высокой плотностью в мантию. Крупномасштабное движение мантии, при котором горячий материал поднимается в одних местах, а более холодный опускается в других, известен как конвекция, механизм адвективного переноса тепла. Чтобы в мантии возникла конвекция, силы плавучести нагретого материала должны быть достаточно сильными, чтобы преодолеть сопротивление породы течению, известное как вязкость. Кроме того, силы плавучести должны преодолевать тенденцию породы терять тепло за счет теплопроводности, поскольку это охладит породу и уменьшит ее плавучесть. Баланс между всеми этими силами измеряется величиной, называемой числом Рэлея. Конвекция в земных материалах происходит выше критического значения числа Рэлея, но ниже этого критического значения теплопередача осуществляется за счет кондуктивных процессов. Хорошо развитые конвекционные ячейки в мантии очень эффективно переносят тепло из глубины на поверхность и являются основной движущей силой тектоники плит.

В мантии преобладает конвекция (адвективный теплообмен), за исключением нижней мантии у границы с внутренним ядром (область D»), вдоль кровли мантии и в земной коре (в литосфера), где преобладают кондуктивные и гидротермальные (также адвективные) процессы. Зоны, где кондуктивность преобладает над теплопередачей, известны как проводящие пограничные слои, а литосферу можно рассматривать как конвективный, кондуктивно охлаждающийся пограничный слой.

Основным механизмом теплопередачи, переносящим внутреннюю энергию из глубины мантии Земли в приповерхностную область, является конвекция. Это тепловой процесс, при котором нагрев на глубине заставляет материал расширяться и становиться менее плотным, заставляя его подниматься, а замещаться дополнительным холодным материалом, который тонет. Это перемещает тепло из глубины на поверхность в эффективном цикле, поскольку материал, который поднимается, выделяет тепло по мере того, как он поднимается и охлаждается, а материал, который опускается, нагревается только для того, чтобы в конце концов снова подняться. Конвекция является наиболее важным механизмом, с помощью которого Земля выделяет тепло, наряду с другими механизмами, включая теплопроводность, излучение и адвекцию. Однако многие из этих механизмов работают вместе в тектоническом цикле плит. Мантийная конвекция переносит тепло из глубины мантии на поверхность, где выделяющееся тепло образует магмы, образующие океаническую кору. Ось срединно-океанического хребта является местом активной гидротермальной циркуляции и потери тепла, образуя черные дымовые трубы и другие жерла. По мере удаления коры и литосферы от срединно-океанических хребтов они охлаждаются за счет теплопроводности, постепенно опускаясь (согласно квадратному корню из их возраста) примерно с 1,5–2,5 миль (2,5–4,0 км) ниже уровня моря. Таким образом, потеря тепла за счет мантийной конвекции является основным движущим механизмом тектоники плит, а движущиеся плиты можно рассматривать как кондуктивно охлаждающийся пограничный слой для крупномасштабных систем мантийной конвекции.

Тепло, переносимое на поверхность конвекцией, образуется в результате распада радиоактивных изотопов, выделяющих тепло, таких как уран-235, торий-232 и калий-40, остаточного тепла от ранних изотопов, выделяющих тепло, таких как I-129, остаточного тепла от аккреции Земля, тепло, выделяющееся при формировании ядра, и тепло, выделяющееся при ударах метеоритов и астероидов. В начале истории планеты по крайней мере часть мантии была расплавлена, и с тех пор Земля охлаждается за счет конвекции. Оценить, насколько мантия остыла со временем, сложно, но разумные оценки предполагают, что мантия могла быть на пару сотен градусов горячее в самый ранний архей.

Скорость мантийной конвекции зависит от способности вещества течь. Сопротивление течению представляет собой величину, измеряемую как вязкость, определяемую как отношение напряжения сдвига к скорости деформации. Жидкости с высокой вязкостью более устойчивы к текучести, чем материалы с низкой вязкостью. Текущая вязкость мантии оценивается в 1020–1021 Паскаль-секунд (Па/с) в верхней мантии и 1021–1023 Па/с в нижней мантии, вязкости, достаточной для конвекции мантии и завершения цикла опрокидывания один раз. каждые 100 миллионов лет. Вязкость мантии зависит от температуры, поэтому вполне возможно, что в ранней истории Земли мантия могла течь и опрокидываться конвективно гораздо быстрее, что делало конвекцию еще более эффективным процессом и ускоряло скорость тектонических процессов.

В настоящее время ведутся дискуссии и исследования, касающиеся типа конвекции мантии Земли. Относительно неоднородная верхняя мантия простирается до глубины 416 миль (670 км), где наблюдается выраженное увеличение сейсмических скоростей. Более однородная нижняя мантия простирается до области D на высоте 1 678 миль (2 700 км), обозначая переход в жидкое внешнее ядро. Одна школа мантийной конвекции предполагает, что вся мантия, включая верхнюю и нижнюю части, конвекция как единое целое. Другая школа постулирует, что мантийная конвекция делится на два слоя, при этом нижняя мантия конвектирует отдельно от верхней мантии. Разновидностью этих моделей, которой в настоящее время придерживается большинство конвекции, но субдуцирующие плиты могут проникать через 415-мильный (670-километровый) разрыв сверху, а мантийные плюмы, поднимающиеся из области D», могут проникать через 415-мильный (670-километровый) разрыв снизу.

Формы, принимаемые конвекционными ячейками мантии, включают множество возможных форм, отраженных в первом порядке распределением зон субдукции и систем срединно-океанических хребтов. Зоны субдукции отмечают области нисходящего движения, тогда как система хребтов отмечает широкие области апвеллинга. Материал поднимается в широкой ячейке под Атлантическим и Индийским океанами и опускается вниз в околотихоокеанских зонах субдукции. Считается, что под частью Тихого океана находится большой шлейфовый «супервелл», который питает восточно-тихоокеанское поднятие. Мантийные плюмы, происходящие из глубин мантии, подчеркивают эту широкую картину конвекции в верхней мантии, а хвосты их плюмов искажаются течением в конвективной верхней мантии.

Характер мантийной конвекции и передачи внутренней энергии на поверхность в глубине геологического времени неясен. Некоторые периоды, такие как меловой период, по-видимому, имели гораздо более строгую мантийную конвекцию и поверхностный вулканизм. Возможно, большее количество или разные типы или скорости мантийной конвекции помогли ранней Земле терять тепло более эффективно. некоторые компьютерные модели допускают периоды конвекции, в которых преобладают шлейфы, а в других преобладают опрокидывающиеся плоские ячейки, подобные современной Земле. некоторые модели предполагают циклические отношения, когда плиты объединяются на границе раздела 425 миль (670 км), а затем внезапно все погружаются в нижнюю мантию, вызывая огромный переворот мантии. Необходимы дальнейшие исследования по связыванию сохранившихся записей мантийной конвекции на деформированных континентах, чтобы помочь интерпретировать прошлую историю конвекции.

Продолжить чтение здесь: Внешнеэнергетические процессы в атмосфере и океанах

Была ли эта статья полезной?

Тепло, температура и теплопроводность | Глава 2: Состояния материи

• Скачать
• Электронная почта
• Печать
• Добавить в закладки или поделиться

Тебе это нравится? Не нравится ? Пожалуйста, найдите время, чтобы поделиться с нами своими отзывами. Спасибо!

Урок 2.1

Ключевые понятия

• Добавление энергии (нагрев) атомов и молекул увеличивает их движение, что приводит к повышению температуры.
• Удаление энергии (охлаждение) атомов и молекул уменьшает их движение, что приводит к снижению температуры.
• Энергия может быть добавлена ​​или удалена из вещества посредством процесса, называемого проводимостью.
• При проводимости более быстро движущиеся молекулы контактируют с более медленными молекулами и передают им энергию.
• Во время проводимости более медленные молекулы ускоряются, а более быстрые молекулы замедляются.
• Температура – ​​это мера средней кинетической энергии атомов или молекул вещества.
• Теплота – это передача энергии от вещества с более высокой температурой к веществу с более низкой температурой.
• Некоторые материалы лучше проводят тепло, чем другие.

Резюме

Учащиеся выполнят задание, в котором тепло передается от горячей воды к металлическим шайбам, а затем от горячих металлических шайб к воде. Студенты будут просматривать молекулярную анимацию, чтобы лучше понять процесс проведения на молекулярном уровне. Учащиеся также нарисуют собственную модель процесса дирижирования.

Задача

Учащиеся смогут описать и нарисовать модель на молекулярном уровне, показывающую, как энергия передается от одного вещества к другому посредством проводимости.

Оценка

Загрузите лист с заданиями учащегося и раздайте по одному учащемуся, если это указано в задании. Рабочий лист будет служить компонентом «Оценить» каждого плана урока 5-E.

Безопасность

Убедитесь, что вы и ваши ученики носите подходящие защитные очки.

Материалы для каждой группы

• 2 комплекта больших металлических шайб на веревке
• Чашка из пенопласта, наполненная горячей водой
• Вода комнатной температуры
• 2 термометра
• Градуированный цилиндр или химический стакан

Материалы для учителя

• 1 стаканчик из пенопласта
• Термометр
• Плита или кофеварка
• Большой стакан или кофейник

Примечание. Энергия также может передаваться посредством излучения и конвекции, но в этой главе речь идет только о передаче тепла посредством теплопроводности.

1. Обсудите, что происходит, когда ложку помещают в горячую жидкость, например суп или горячий шоколад.

   Спросите студентов:

   Вы когда-нибудь клали металлическую ложку в горячий суп или горячий шоколад, а затем подносили ложку ко рту? Как вы думаете, что может происходить между молекулами в супе и атомами в ложке, из-за чего ложка становится горячей?

   В настоящее время учащиеся не обязаны полностью отвечать на эти вопросы. Более важно, чтобы они начали думать, что на молекулярном уровне происходит что-то, из-за чего одно вещество может сделать другое горячее.

   Раздайте каждому учащемуся лист с заданиями.

   Учащиеся записывают свои наблюдения и отвечают на вопросы о задании в листе задания. Разделы «Объясните это с помощью атомов и молекул» и «Возьми это» Дальнейшие разделы рабочего листа будут выполняться в классе, в группах или индивидуально в зависимости от ваших инструкций. Посмотрите на версию листа с заданиями для учителя, чтобы найти вопросы и ответы.

2. Предложите учащимся изучить, что происходит, когда металл комнатной температуры помещают в горячую воду.

   Если вы не можете получить материалы для всех групп для выполнения этого упражнения, вы можете выполнить упражнение в качестве демонстрации или показать учащимся видеоролики «Стиральные машины с подогревом» и «Стиральные машины с охлаждением».

   Вопрос для расследования

   Почему меняется температура предмета, если его поместить в горячую воду?

   Материалы для каждой группы

   • 2 комплекта больших металлических шайб на веревке
   • Чашка из пенопласта, наполненная горячей водой
   • Вода комнатной температуры
   • 2 термометра
   • Градуированный цилиндр или химический стакан

   Материалы для учителя

   • 1 Чашка из пенопласта
   • Термометр
   • Электроплитка или кофеварка
   • Большой стакан или кофейник

   Подготовка учителей

   • С помощью веревки свяжите вместе 5 или 6 металлических шайб, как показано на рисунке. Каждой группе учащихся потребуется по два набора шайб, каждая из которых связана веревкой.
   • Подвесьте один комплект шайб для каждой группы в горячей воде на плите или в воде в кофеварке, чтобы шайбы могли нагреться. Эти шайбы должны оставаться горячими до второй половины активности.
   • Другой набор следует оставить при комнатной температуре, и его можно раздать учащимся вместе с материалами для задания.
   • Непосредственно перед занятием налейте каждой группе около 30 миллилитров (2 столовые ложки) горячей воды (около 50 °C) в пенопластовый стаканчик. Не забудьте налить одну чашку горячей воды для контроля.

   Сообщите учащимся, что они увидят, изменится ли температура горячей воды в результате помещения в воду металлических шайб комнатной температуры. Единственный способ узнать, вызывают ли шайбы изменение температуры, — выпить чашку горячей воды без шайб. Объясните, что у вас будет эта чашка с горячей водой, которая будет контрольной.

   Вам нужно будет опустить термометр в чашку с горячей водой одновременно с учениками. Предложите учащимся записать начальную температуру элемента управления в своих таблицах на листе с заданиями, а также начальную температуру своей чашки с горячей водой. Температура двух образцов должна быть примерно одинаковой.

   Процедура

   1. Поместите термометр в чашку, чтобы измерить начальную температуру воды. Запишите температуру воды в столбце «До» в таблице на листе с заданиями. Не забудьте также записать начальную температуру воды в контрольной чашке.

   2. Используйте другой термометр для измерения температуры шайб. Запишите это в колонке «До».

   Примечание. Измерять температуру шайб обычным термометром немного неудобно, потому что между колбой термометра и поверхностью шайб очень маленькая точка соприкосновения. Стиральные машины должны быть комнатной температуры.

   Попросите учащихся сделать прогноз:

   • Что произойдет с температурой воды и стиральных машин, если вы поместите стиральные машины в горячую воду?

   1. Пока термометр все еще находится в воде, удерживайте веревку и полностью опустите металлические шайбы в горячую воду.

   2. Следите за любым изменением температуры воды. Оставьте шайбы в воде до тех пор, пока температура не перестанет меняться. Запишите температуру воды в каждой чашке в столбце «После».

   Таблица 1. Температурные показатели стиральных машин комнатной температуры, помещенных в горячую воду

   Температура …	До	После
   Вода в чашке
   Вода в контрольном стакане
   Металлические шайбы

   1. Достаньте шайбы из воды. Затем возьмите и запишите температуру омывателей в графу «После».
   2. Опорожните чашку в контейнере для отходов или в раковине.

   Ожидаемые результаты

   Температура воды немного снизится, а температура стиральных машин немного повысится. Величина снижения и повышения температуры на самом деле не так важна. Важно то, что происходит понижение температуры воды и повышение температуры шайб.

   Узнайте больше об энергии и температуре в разделе сведений об учителях.

   Примечание. В конце концов, два соприкасающихся объекта с разной температурой приобретут одинаковую температуру. В действии шайбы и вода, скорее всего, будут разной температуры. Для целей этой деятельности шайбы и вода находятся в контакте только в течение короткого времени, поэтому, скорее всего, они не достигнут той же температуры.

   Учащиеся могут спросить, почему температура воды снизилась не на столько, сколько повысилась температура стиральных машин. Из воды уходит такое же количество энергии, сколько уходит в стиральные машины, но для изменения температуры разных веществ требуется разное количество энергии.

3. Предложите учащимся изучить, что происходит, когда горячий металл помещают в воду комнатной температуры.

   Спросите студентов:

   • Как вы думаете, как изменится температура, если вы поместите горячие стиральные машины в воду комнатной температуры?

   Налейте около 30 миллилитров воды комнатной температуры в контрольную чашку. Поместите термометр в чашку и сообщите учащимся температуру воды.

   • Налейте около 30 миллилитров воды комнатной температуры в чашку из пенополистирола.
   • Поместите термометр в воду и запишите его температуру в столбце «До» в таблице на листе с заданиями. Не забудьте также записать начальную температуру воды в контрольной чашке.
   • Выньте стиральные машины из горячей воды, где они нагревались, и быстро измерьте температуру стиральных машин термометром. Запишите это в колонке «До» на листе активности.
   • Пока термометр все еще находится в воде, удерживайте веревку и полностью опустите горячие металлические шайбы в воду.
   • Следите за любым изменением температуры воды. Оставьте шайбы в воде до тех пор, пока температура не перестанет меняться. Запишите температуру воды в чашке в столбце «После» в таблице ниже. Также запишите температуру воды в контрольной чашке.
   • Достаньте шайбы из воды. Возьмите и запишите температуру шайб.

   Таблица 2. Температурные показатели стиральных машин горячей воды, помещенных в воду комнатной температуры

   Температура …	До	После
   Вода в чашке
   Вода в контрольном стакане
   Металлические шайбы

   Ожидаемые результаты

   Температура воды увеличивается, а температура омывателей уменьшается.

4. Обсудите наблюдения учащихся и то, что могло вызвать изменение температуры металлических шайб и воды.

   Спросите студентов:

   Как изменилась температура стиральных машин и воды в обеих частях занятия?

   Основываясь на своих данных, учащиеся должны понять, что изменилась температура как стиральных машин, так и воды.

   Зная, что вы делаете с нагреванием и охлаждением атомов и молекул, как вы думаете, почему изменилась температура?

   При необходимости направьте учащихся на размышления о том, почему изменилась температура каждого из них, спросив их, что, вероятно, двигалось быстрее: атомы в металлических шайбах или молекулы в воде. Скажите учащимся, что анимация молекулярной модели, которую вы покажете дальше, покажет им, почему изменилась температура обоих.

5. Покажите две анимации, чтобы помочь учащимся понять, как энергия передается от одного вещества к другому.

   Показать анимацию молекулярной модели Heated Spoon.

   Укажите учащимся, что молекулы воды в горячей воде движутся быстрее, чем атомы в ложке. Молекулы воды ударяются об атомы ложки и передают этим атомам часть своей энергии. Так энергия воды передается ложке. Это увеличивает движение атомов в ложке. Поскольку движение атомов в ложке увеличивается, температура ложки увеличивается.

   Это нелегко заметить, но когда быстро движущиеся молекулы воды ударяются о ложку и ускоряют атомы в ложке, молекулы воды немного замедляются. Поэтому, когда энергия передается от воды к ложке, ложка нагревается, а вода охлаждается.

   Объясните учащимся, что когда быстро движущиеся атомы или молекулы сталкиваются с более медленными атомами или молекулами и увеличивают их скорость, происходит передача энергии. Энергия, которая передается, называется теплотой. Этот процесс передачи энергии называется проводимостью.

   Показать анимацию молекулярной модели Cooled Spoon.

   Укажите учащимся, что в этом случае атомы в ложке движутся быстрее, чем молекулы воды в холодной воде. Более быстро движущиеся атомы в ложке передают часть своей энергии молекулам воды. Это заставляет молекулы воды двигаться немного быстрее и температура воды повышается. Поскольку атомы в ложке передают часть своей энергии молекулам воды, атомы в ложке немного замедляются. Это приводит к снижению температуры ложки.

   Спросите студентов:

   Опишите, как процесс проводимости вызвал изменение температуры шайб и воды в процессе деятельности.

   Стиральные машины комнатной температуры с горячей водой

   Когда шайбы комнатной температуры помещают в горячую воду, более быстро движущиеся молекулы воды сталкиваются с более медленными атомами металла и заставляют атомы в шайбах двигаться немного быстрее. Это приводит к повышению температуры омывателей. Поскольку часть энергии от воды передавалась металлам для их ускорения, движение молекул воды уменьшается. Это приводит к снижению температуры воды.

   Горячие стиральные машины в воде комнатной температуры

   Когда горячие металлические шайбы помещают в воду комнатной температуры, более быстро движущиеся атомы металла сталкиваются с более медленными молекулами воды и заставляют молекулы воды двигаться немного быстрее. Это приводит к повышению температуры воды. Поскольку часть энергии атомов металла передавалась молекулам воды для их ускорения, движение атомов металла уменьшается. Это приводит к снижению температуры омывателей.

6. Обсудите связь между молекулярным движением, температурой и теплопроводностью.

   Спросите студентов:

   Как движение атомов или молекул вещества влияет на температуру вещества?

   Если атомы или молекулы вещества движутся быстрее, вещество имеет более высокую температуру. Если его атомы или молекулы движутся медленнее, то он имеет более низкую температуру.

   Что такое проводимость?

   Проводимость возникает при контакте двух веществ с разной температурой. Энергия всегда передается от вещества с более высокой температурой к веществу с более низкой температурой. При передаче энергии от более горячего вещества к более холодному более холодное вещество нагревается, а более горячее охлаждается. В конце концов два вещества становятся одной температуры.

   Студенты, как правило, понимают нагрев, но часто имеют неправильное представление о том, как происходит охлаждение. Точно так же, как нагревание вещества, охлаждение вещества также работает за счет теплопроводности. Но вместо того, чтобы концентрироваться на ускорении медленных молекул, вы фокусируетесь на замедлении более быстрых молекул. Более быстро движущиеся атомы или молекулы более горячего вещества контактируют с более медленными атомами или молекулами более холодного вещества. Более быстро движущиеся атомы и молекулы передают часть своей энергии более медленным атомам и молекулам. Атомы и молекулы более горячего вещества замедляются, и его температура снижается. Объект или вещество не может стать холоднее, если добавить к нему «холодность». Что-то может стать холоднее только в том случае, если его атомы и молекулы передают свою энергию чему-то более холодному.

7. Предложите учащимся нарисовать молекулярные модели, чтобы показать проводимость между ложкой и водой.

   

   Примечание. В модели, которую вы покажете учащимся, изменение скорости как молекул воды, так и атомов в ложке представлено разным количеством линий движения. Студенты могут помнить, что когда атомы или молекулы движутся быстрее, они отдаляются друг от друга, а когда они движутся медленнее, они сближаются. Для этой активности изменение расстояния между молекулами воды или между атомами в ложке не является фокусом, и поэтому оно не показано в модели. Вы можете сказать учащимся, что модели могут подчеркивать одну особенность, а не другую, чтобы помочь сосредоточиться на представленной основной мысли.

   Ложка комнатной температуры, помещенная в горячую воду

   Проецируйте иллюстрации «Ложка в горячей воде до и после» из рабочего листа.

   Предложите учащимся посмотреть на линии движения на картинке «До» в листе с заданиями. Затем спросите учащихся, как изменится движение атомов и молекул на картинке «После». На рабочем листе вместе с изображением, которое вы проецируете, нет линий движения, нарисованных на картинке «После». Правильно составить их – задача учащихся.

   Попросите учащихся добавить линии движения к иллюстрации «После» и добавить описательные слова, такие как «теплее» или «холоднее», чтобы описать изменение температуры воды и ложки.

   Горячая ложка, помещенная в воду комнатной температуры

   Спроектируйте иллюстрации Горячая ложка в воде комнатной температуры до и после из листа с заданиями

   Предложите учащимся рассмотреть второй комплект фотографий «До» и «После». Попросите учащихся добавить линии движения к иллюстрации «После» и добавить описательные слова, такие как «теплее» или «холоднее», чтобы описать изменение температуры воды и ложки.

8. Покажите симуляцию, иллюстрирующую, что температура представляет собой среднюю кинетическую энергию атомов или молекул.

   Следующее моделирование показывает, что при любой температуре атомы или молекулы вещества движутся с различными скоростями. Некоторые молекулы движутся быстрее других, некоторые медленнее, но большинство находится где-то посередине.

   Примечание. После нажатия кнопки «Старт» симуляция работает лучше всего, если вы прокручиваете все кнопки, прежде чем использовать ее для обучения со студентами..

   Показать температуру симуляции.

   • После переключения между кнопками «Холодный», «Средний» и «Горячий» выберите «Средний», чтобы начать обсуждение со студентами. Скажите учащимся, что это моделирование показывает взаимосвязь между энергией, молекулярным движением и температурой.

   Скажите учащимся, что все, что имеет массу и движется, независимо от того, насколько оно велико или мало, обладает определенным количеством энергии, называемой кинетической энергией. Температура вещества дает информацию о кинетической энергии его молекул. Чем быстрее движутся молекулы вещества, тем больше кинетическая энергия и тем выше температура. Чем медленнее движутся молекулы, тем меньше кинетическая энергия и тем ниже температура. Но при любой температуре молекулы не движутся с одинаковой скоростью, поэтому температура на самом деле является мерой средней кинетической энергии молекул вещества.

   • Эти идеи применимы к твердым телам, жидкостям и газам. Маленькие шарики в симуляции представляют собой молекулы и меняют цвет, чтобы визуализировать их скорость и кинетическую энергию. Самые медленные — синие, более быстрые — фиолетовые или розовые, а самые быстрые — красные. Объясните также, что отдельные молекулы изменяют скорость в зависимости от их столкновений с другими молекулами. Молекулы передают свою кинетическую энергию другим молекулам посредством проводимости. Когда быстро движущаяся молекула сталкивается с более медленной молекулой, более медленная молекула ускоряется (и становится более красной), а более быстрая молекула замедляется (и становится более синей).
   • Объясните, что при любой температуре большинство молекул движутся примерно с одинаковой скоростью и имеют примерно одинаковую кинетическую энергию, но всегда есть молекулы, которые движутся медленнее, и те, которые движутся быстрее. Температура на самом деле представляет собой комбинацию или среднее значение кинетической энергии молекул. Если бы вы могли поместить в эту симуляцию термометр, молекулы, движущиеся с разными скоростями, ударялись бы о него, и он регистрировал бы среднюю кинетическую энергию молекул.

   Чтобы добавить энергии, начните с «Холодный», затем нажмите «Средний», а затем «Горячий».

   Спросите студентов:

   Что вы замечаете в молекулах по мере добавления энергии?

   По мере добавления энергии большее количество молекул движется быстрее. Розовых и красных молекул больше, но есть и более медленные синие.

   Чтобы снять энергию, начните с «Горячий», затем нажмите «Средний», а затем «Холодный».

   Спросите студентов:

   Что вы заметили в молекулах по мере удаления энергии?

   По мере того, как энергия удаляется, большее количество молекул движется медленнее. Фиолетовых и синих молекул больше, но некоторые все же меняют цвет на розовый.

9. Предложите учащимся попробовать одно или несколько расширений и использовать проводимость для объяснения этих распространенных явлений.

   

   Сравните фактическую температуру и ощущение температуры различных предметов в комнате.

   Спросите студентов:

   Коснитесь металлической части ножки стула или стола, а затем коснитесь обложки учебника. Эти поверхности кажутся одинаковой или разной температуры?

   Они должны ощущаться иначе.

   Почему металл кажется холоднее, хотя он имеет ту же температуру, что и картон?

   Скажите учащимся, что хотя металл кажется холоднее, на самом деле металл и картон имеют одинаковую температуру. Если учащиеся не верят в это, они могут использовать термометр для измерения температуры металла и картона в комнате. После нахождения в одном помещении с одинаковой температурой воздуха обе поверхности должны иметь одинаковую температуру.

   Покажите анимацию «Проведение энергии», чтобы ответить на вопрос, почему металл на ощупь холоднее картона.

   Предложите учащимся понаблюдать за движением молекул в металле, картоне и пальце.

   Объясните, что молекулы в вашем пальце движутся быстрее, чем молекулы в металле комнатной температуры. Поэтому энергия вашего пальца передается металлу. Поскольку металл является хорошим проводником, энергия передается от поверхности через металл. Молекулы в вашей коже замедляются, поскольку ваш палец продолжает отдавать энергию металлу, поэтому ваш палец становится прохладнее.

   Как и металл, молекулы в вашем пальце движутся быстрее, чем молекулы в картоне комнатной температуры. Энергия передается от пальца на поверхность картона. Но поскольку картон является плохим проводником, энергия не может легко передаваться от поверхности через картон. Молекулы в вашей коже движутся примерно с той же скоростью. Поскольку ваш палец не теряет много энергии на картоне, он остается теплым.

   Сравните фактическую температуру и ощущения температуры воды и воздуха.

   Предложите учащимся с помощью двух термометров сравнить температуру воды комнатной температуры и температуру воздуха. Они должны быть примерно одинаковыми.

   Спросите студентов:

   Опустите палец в воду комнатной температуры, а другой палец поднимите вверх. Вода и воздух кажутся одинаковой или разной температуры?

   Палец в воде должен стать холоднее.

   Почему вода кажется прохладнее, хотя ее температура такая же, как у воздуха?

   Напомните учащимся, что хотя вода кажется более холодной, температура воды и воздуха на самом деле примерно одинакова. Студенты должны понимать, что вода лучше воздуха проводит энергию. По мере того, как энергия оттягивается от вашего пальца быстрее, ваша кожа становится более холодной.

   Подумайте, почему чашки с холодной и горячей водой имеют комнатную температуру.

   Предложите учащимся подумать и объяснить следующую ситуацию:

   Предположим, вы поставили чашку с холодной водой в одну комнату и чашку с горячей водой в другую. Обе комнаты имеют одинаковую комнатную температуру. Почему холодная вода становится теплее, а горячая холоднее?

   В обоих случаях энергия будет перемещаться из области с более высокой температурой в область с более низкой температурой.