Šilumos perdavimo būdai
Šilumos perdavimo būdai
1.1.
Kokiais dviem būdais galima pakeisti kūno vidinę energiją?
Atsakymas
Atliekant darbą ir perduodant šilumą.
1.2.
Kuriuo iš šių dviejų būdų pakito kūno vidinė energija kiekvienoje situacijoje?
A. Šaltą dieną vaikas trina delnus, ir jie sušyla.
B. Į karštą arbatą įdėtas šaukštelis įšyla.
C. Greitai stumiant pompos stūmoklį, joje suspaudžiamas oras sušyla.
D. Ant palangės padėta knyga įšyla saulėje.
Atsakymas
A – atliekant darbą; B – perduodant šilumą; C – atliekant darbą; D – perduodant šilumą.
Atsakymas nesutapo? Pirmiausia pabandyk rasti klaidą savo sprendime.
A. Trinant delnus, atliekamas darbas prieš trinties jėgą – delnų vidinė energija padidėja.
B. Karšta arbata šaukšteliui perduoda šilumą (šilumos laidumu), darbas neatliekamas.
C. Stumdami stūmoklį, atliekame darbą su oru – suspaudžiamo oro vidinė energija padidėja, oras sušyla.
D. Knyga gauna energiją iš Saulės šviesos (spinduliavimu) – tai šilumos perdavimas, darbas neatliekamas.
2.
Nurodykite pagrindinį šilumos perdavimo būdą kiekvienoje situacijoje.
A. Įkaista keptuvės, stovinčios ant įkaitusios elektrinės viryklės kaitvietės, dugnas.
B. Nuo radiatoriaus sušyla viso kambario oras.
C. Šalia laužo sėdinčiam žmogui šyla į laužą atsuktas veidas.
D. Šildytuvas su ventiliatoriumi pučia šiltą orą ir greitai sušildo kambarį.
Atsakymas
A – šilumos laidumas; B – konvekcija (laisvoji); C – spinduliavimas; D – konvekcija (priverstinė).
Atsakymas nesutapo? Pirmiausia pabandyk rasti klaidą savo sprendime.
A. Įkaitusi kaitvietė liečiasi su keptuvės dugnu: energija perduodama susiduriančiomis dalelėmis – šilumos laidumu.
B. Prie radiatoriaus sušilęs oras kyla aukštyn, o jo vietą užima vėsesnis oras; susidaro srovės, kurios sušildo viso kambario orą. Tai laisvoji konvekcija. (Radiatorius dar ir spinduliuoja, bet visą kambario orą sušildo daugiausia konvekcija.)
C. Šiltas oras nuo laužo kyla aukštyn, o ne į šoną, todėl šalia sėdinčio žmogaus veidą šildo spinduliavimas.
D. Šiltą orą po kambarį išnešioja ventiliatorius – tai priverstinė konvekcija.
3.
Kodėl stovint basomis kojomis ant vonios kilimėlio jis atrodo šiltesnis negu grindų plytelės, nors kilimėlio ir plytelių temperatūra vienoda?
Atsakymas
Plytelės yra geras šilumos laidininkas, o kilimėlis – šilumos izoliatorius.
Atsakymas nesutapo? Pirmiausia pabandyk rasti klaidą savo sprendime.
Pėda šiltesnė už kilimėlį ir plyteles, todėl ji atiduoda šilumą. Plytelės gerai praleidžia šilumą: jos greitai perima šilumą iš pėdos, todėl pėda greitai atvėsta ir mums atrodo šalta. Kilimėlis (audinys su daug oro tarp siūlų) yra šilumos izoliatorius: iš pėdos jis perima labai mažai šilumos, todėl atrodo šiltesnis. Taigi jaučiame ne daikto temperatūrą, o tai, kaip greitai netenkame šilumos.
4.
Kodėl per didelius šalčius paukščiai pasišiaušia?
5.
Paveiksle pavaizduotas kambarys, kurio viduryje stovi radiatorius. Perbraižykite paveikslą ir rodyklėmis pavaizduokite oro sroves kambaryje. Kuriuo šilumos perdavimo būdu sušyla kambario oras?
6.
Kodėl sieninis oro kondicionierius, kuris vasarą vėsina kambarį, dažniausiai montuojamas aukštai?
Atsakymas
Atvėsintas oras tankesnis, todėl leidžiasi žemyn, o šiltesnis kyla jo vieton – susidaro konvekcinės srovės per visą kambarį.
Atsakymas nesutapo? Pirmiausia pabandyk rasti klaidą savo sprendime.
Kondicionierius atvėsina orą. Vėsus oras yra tankesnis už šiltą, todėl iš kondicionieriaus, kabančio aukštai, jis leidžiasi žemyn, o šiltesnis oras kyla aukštyn prie kondicionieriaus ir ten atvėsta. Taip visas kambario oras maišosi ir vėsta. Jei kondicionierius būtų prie grindų, vėsus oras liktų apačioje, o viršuje išliktų šiltas. (Kondicionieriaus ventiliatorius orą maišo ir pats, bet aukštai montuojant išnaudojama tai, kad vėsus oras leidžiasi žemyn.)
7.
Kodėl langas su dviem stiklais ir siauru oro tarpu tarp jų geriau sulaiko šilumą nei langas su vienu storu stiklu?
Atsakymas
Tarp stiklų esantis oras – geras šilumos izoliatorius, o siaurame tarpe jis beveik nejuda.
Atsakymas nesutapo? Pirmiausia pabandyk rasti klaidą savo sprendime.
Oras šilumą praleidžia daug blogiau negu stiklas, todėl oro sluoksnis tarp stiklų smarkiai sumažina šilumos laidumą. Tarpas siauras, todėl oras jame beveik nejuda – konvekcija silpna ir šiluma oru beveik nepernešama. Taigi pro dvigubą langą į lauką išeina mažiau šilumos nei pro vieną storą stiklą.
8.
Karštą saulėtą dieną aikštelėje stovi du vienodi automobiliai: juodas ir sidabrinis. Kuris automobilis įkais labiau? Paaiškinkite kodėl.
Atsakymas
Labiau įkais juodas automobilis.
Atsakymas nesutapo? Pirmiausia pabandyk rasti klaidą savo sprendime.
Saulė automobilius šildo spinduliavimu. Tamsūs paviršiai Saulės šviesą gerai sugeria, todėl juodo automobilio vidinė energija padidėja daugiau. Šviesūs, blizgūs (sidabriniai) paviršiai didžiąją šviesos dalį atspindi, todėl sidabrinis automobilis įkaista mažiau.
9.
Karštą vasaros dieną pajūryje sausuma įšyla labiau negu jūros vanduo. Kuria kryptimi tada pučia vėjas: nuo jūros į krantą ar nuo kranto į jūrą? Paaiškinkite, kodėl susidaro toks vėjas.
Atsakymas
Vėjas pučia nuo jūros į krantą (dienos brizas).
Atsakymas nesutapo? Pirmiausia pabandyk rasti klaidą savo sprendime.
Virš sausumos oras įšyla labiau, išsiplečia, jo tankis sumažėja, todėl jis kyla aukštyn. Jo vietą prie žemės užima vėsesnis ir tankesnis oras nuo jūros – taip susidaro vėjas nuo jūros į krantą. Aukštai oras grįžta link jūros ir ten leidžiasi. Tai laisvoji konvekcija.
10.
Į metalinį ir keraminį puodelius, kurių matmenys apytiksliai vienodi, įpilama po tiek pat karšto vandens. Vandeniui auštant, jutikliai matuoja jo temperatūrą, o kompiuteris nubraižo temperatūros kitimo grafikus. Kuris grafikas (1 ar 2) atitinka vandenį metaliniame puodelyje, o kuris keraminiame? Paaiškinkite.
Atsakymas
1 – metalinis puodelis, 2 – keraminis puodelis.
Atsakymas nesutapo? Pirmiausia pabandyk rasti klaidą savo sprendime.
Grafikas 1 krinta stačiau – tame puodelyje vanduo vėsta greičiau. Metalas yra geras šilumos laidininkas: šiluma iš vandens greitai pereina per sienelę į išorę ir iš jos į aplinkos orą. Keramika yra šilumos izoliatorius, todėl pro keraminio puodelio sienelę šiluma perduodama lėčiau ir vanduo vėsta lėčiau (grafikas 2). Puodelių matmenys ir vandens kiekis vienodi, todėl skirtumą lemia tik medžiaga. Galiausiai abiejuose puodeliuose vanduo atvėsta iki kambario temperatūros, todėl grafikai vėl suartėja.
Šilumos perdavimo būdai
1.
Nurodykite pagrindinį šilumos perdavimo būdą kiekvienoje situacijoje.
A. Saulėtą vasaros dieną įkaista paplūdimio smėlis.
B. Puode ant viryklės sušyla visas vanduo, nors kaitinamas tik puodo dugnas.
C. Laikant rankose puodelį karštos arbatos, sušyla delnai.
D. Šaltą dieną atidarius langą, kambarys greitai atvėsta.
Atsakymas
A – spinduliavimas; B – konvekcija; C – šilumos laidumas; D – konvekcija.
Atsakymas nesutapo? Pirmiausia pabandyk rasti klaidą savo sprendime.
A. Smėlį šildo Saulės šviesa – spinduliavimas.
B. Nuo dugno sušilęs vanduo kyla aukštyn, o vėsesnis leidžiasi žemyn; srovės sumaišo ir sušildo visą vandenį – laisvoji konvekcija.
C. Karšta arbata šildo puodelio sienelę, o sienelė – delnus, kurie ją liečia: šilumos laidumas.
D. Pro atidarytą langą šiltas kambario oras išeina, o vietoj jo patenka šaltas lauko oras – šilumą perneša judantis oras, t. y. konvekcija.
2.
Mokiniai iš kiemo parsinešė du vienodus ledo gabalus ir vieną iš jų įvyniojo į kailį. Kuris ledo gabalas kambaryje ištirps greičiau? Ar kailis ledą „šildo“? Paaiškinkite.
Atsakymas
Greičiau ištirps neįvyniotas ledo gabalas. Kailis nešildo – jis tik lėtina šilumos perdavimą.
Atsakymas nesutapo? Pirmiausia pabandyk rasti klaidą savo sprendime.
Kambario oras šiltesnis už ledą, todėl ledas gauna šilumą iš oro ir tirpsta. Tarp kailio plaukelių yra daug nejudančio oro, todėl kailis yra šilumos izoliatorius: jis lėtina šilumos perdavimą iš kambario oro į ledą. Todėl įvyniotas ledas ištirps lėčiau. Kailis pats nėra šilumos šaltinis. Žmogui kailiniai „šilti“ tik todėl, kad sulaiko jo paties kūno šilumą ir neleidžia jai greitai pereiti į šaltą aplinką.
3.
Naktį pajūryje sausuma atvėsta labiau negu jūros vanduo. Perbraižykite schemą ir rodyklėmis pavaizduokite oro sroves. Kuria kryptimi naktį pučia vėjas: nuo jūros į krantą ar nuo kranto į jūrą? Paaiškinkite, kodėl susidaro toks vėjas.
