Какое значение имеет свойство воздуха плохо проводить тепло
Человек и животные в своей повседневной жизни используют различные свойства воздуха. Рассмотрим на примерах как использовать свойство воздуха — плохо проводить тепло.
Раньше окна делали из двух рам. Это для того, чтобы лучше сохранять тепло в доме. Между рамами находится воздух, который благодаря своей низкой плотности плохо проводит тепло, и если нет щелей, то такое окно сохраняет комфортную температуру в помещении.
Современные пластиковые окна аналогичны по конструкции. Стеклопакет состоит из нескольких стекол, между которыми находится слои воздуха, поэтому такое окно также хорошо удерживает тепло. Пластиковая рама содержит перегородки и состоит из нескольких воздушных камер, плохо проводящих тепло. Раньше чаще применялись рамы деревянные — дерево тоже плохой проводник тепла.
Когда мы надеваем пуховик или шерстяной свитер, нам становится тепло. Это происходит по той причине, что вещи удерживают вокруг нас теплый воздух, согретый нашим телом. Воздух снова плохо передает тепло в окружающее пространство.
Лучше всего данное свойство научились использовать животные и птицы.
Почему северные олени не замерзают даже в большой мороз? Что защищает их от холода? Оказывается, у оленя надувная шерсть, пустотелые шерстинки наполнены воздухом. Поскольку воздух плохо проводит тепло, то такая шерсть хорошо защищает оленя от холода.
Во время сильных морозов птицы нахохливаются. Почему при этом они легче переносят холод? Когда птицы нахохливаются, слой воздуха между перьями увеличивается и вследствие плохой теплопроводности задерживает отдачу тепла телом птицы в окружающее пространство.
Еще несколько интересных фактов из жизни птиц и животных.
В сильный мороз птицы чаще замерзают на лету, чем сидя на месте. Чем это можно объяснить? При полете оперение птицы сжато и содержит мало воздуха, а вследствие быстрого движения в холодном воздухе, происходит усиленная отдача тепла в окружающее пространство. Эта потеря тепла бывает настолько большой, что птица на лету замерзает.
Животные обитающие в холодном климате, имеют более густой волосяной покров, чем животные жарких стран. Более густой волосяной покров уменьшает отдачу тепла, что особенно важно в условиях крайнего севера.
Благодаря низкой плотность воздух обладает замечательным свойством: он плохо проводит тепло. Звери поднимают шерсть, птицы хохлятся, когда им холодно, а человек надевает теплый свитер все это только для того, чтобы окружить себя воздушной оболочкой, которая плохо проводит тепло. Свитер не дает телу потерять свое тепло. С той же целью в окна вставляют вторые рамы. Стекла сами по себе не защищают от холода, они лишь удерживают прослойку воздуха, который не пропускает теплый воздух из квартиры на улицу.
Свойство воздуха плохо проводить тепло можно подтвердить следующим опытом:
Наполним два стакана горячей водой и накроем их крышками. Один стакан поставим на стол, а другой на пустую спичечную коробочку, и сверху накроем этот стакан стеклянной банкой. Вскоре вода в первом стакане остынет. А вода под стеклянной банкой будет ещё тёплой. Это происходит потому, что воздух плохо проводит тепло.
Надеемся, что данная статья будет полезна школьникам 2 — 3 класса при подготовке домашнего задания по предмету окружающий мир.
Использованы материалы из книги: Физика в живой природе. В.М.Варикаш, Б.А. Кимбар, И.М.Варикаш. г Минск
Смотрите также:
- загадки про воздух
ольга романова
Опыты с воздухом
Опыты с воздухом.
Цель: продолжать знакомить детей с неживой природой, чтобы формировались правильные и объективные знания. Умение анализировать явления, вещества, выделять прежде всего свойства по внешним, наглядным, чувственно-воспринимаемым качествам (ясно, снег, тепло, дует ветер). Развивать правильное представление об окружающей деятельности. Показать значение воздуха, способы и приемы его обнаружения. Способствовать развитию и знаниям детей. Дать правильное представление об окружающей действительности. Воспитывать интерес и стремление к новым знаниям, любопытство, познавательный интерес. Заботится об экологической среде, любить и охранять нашу природу. Стимулировать активную умственную деятельность.
Оборудование: стакан, посуда с водой, горсть земли, лист бумаги, кусок ткани (носовой платок, два стакана горячей воды, градусник для измерения воды.
Словарь: колба, неживая природа, бактерии, газообразное тело, атмосфера, кислород, углекислый газ, азот, пустоты, прозрачный, бесцветный, расширение, сжимание, свойство, экология, водяной пар, авария, фильтры, пылеулавливатели.
Предварительная работа: кратковременные, но систематические наблюдения в естественной обстановке за явлениями неживой природы. Практическая деятельность и игры. Обобщающие беседы –двух видов:
Первый вид: беседы, уточняющие представления, полученные на предшествующих этапах эксперимента.
Второй вид: беседы после рассказов воспитателя, чтение отрывков из художественных произведений.
Воздух
Вы уже знаете, что воздух относится к неживой природе.
Для чего он нужен?
Попробуем задержать дыхание.
Долго ли мы смогли находится в таком состоянии?
Нет, потому что воздухом мы дышим и делаем это непрерывно. Известно, что без еды человек может прожить несколько недель. Без воды проживет несколько дней, а без воздуха – лишь несколько минут. Воздухом дышат не только люди, но и животные, растения, некоторые бактерии.
Воздух вокруг нас.
Воздух газообразное тело. Он, как и любое другое тело, занимает определенное место.
Давайте это проверим.
Опыт.
Опустим пустой стакан вверх дном в посуду с водой.
Заполняет ли вода стакан? (нет).
Почему он не заполняется, и где находится воздух?
Узнать об этом нам помогут опыты.
Опыты.
1. Возьмем пустую бутылку, и будем погружать ее в посуду с водой.
Что выходит из бутылки? (пузырьки, пузырьки воздуха).
Почему? (бутылка заполняется водой, и из нее выходит воздух).
2. В стакан с водой бросим комок земли.
Выделяются ли из него пузырьки воздуха? (да).
3. Нальем в стакан холодной воды. И будем наблюдать за тем, как постепенно на стенках стакана появляются пузырьки.
Что это за пузырьки? (это пузырьки воздуха).
4. Помашем тетрадью перед лицом.
Что мы чувствуем? (дуновение ветра, движение воздуха).
Посмотрим в окно, и мы видим, как качаются ветки деревьев, колышется трава.
Почему это происходит? (ветер приводит воздух в движение).
Следовательно, воздух заполняет все пустоты. Он есть в почве, воде, вокруг нас.
Воздух толстым слоем окружает Землю. Слой воздуха вокруг Земли называют атмосферой. Атмосфера состоит из несколько слоев, расположенных один над другим, как этажи дома. В слое, богатом кислородом, живут люди, животные, растения и другие живые организмы.
Толстый слой чистого воздуха хорошо пропускает солнечные лучи. Освещенный Солнцем, он кажется голубым. Поэтому и безоблачное небо – голубое.
Свойства воздуха.
Воздух окружает Землю, он есть везде, но мы его не видим, не ощущаем. Воздух прозрачный, бесцветный, не имеет запаха. Это свойство воздуха. Кроме названных, у воздуха есть и другие свойства.
Узнать о них нам помогут опыты.
Опыты.
1. В стакан с водой опустим вверх дном колбу так, чтобы в нее не вошла вода. Будем нагревать колбу руками. Из нее выходят пузырьки воздуха
2. Не вынимая колбы из воды, положим на нее холодную влажную ткань. В колбу начнет набираться вода.
Почему это происходит?
При нагревании воздух расширяется, а при охлаждении – сжимается.
Теплый воздух легче холодного. Он поднимается вверх, а холодный опускается в низ.
Воздух имеет еще одно интересное свойство, очень важное для людей, животных, растений.
Узнать о нем нам поможет еще один опыт.
3. Возьмем два стакана с горячей водой. Измерим температуру воды в них. Один стакан оставим открытым. Второй накроем большим стаканом. Спустя некоторое время опять измерим температуру воды в обоих стаканах. Сравним температуру воды в стаканах. Она стала разной.
А почему она стала разной?
В накрытом стакане вода осталась горячей потому, что между стаканами был воздух. А воздух плохо проводит тепло.
Это свойство воздуха можно наблюдать в природе. На зиму у зверей отрастает густая шерсть, а у птиц появляется пух. Между густыми волосками шерсти и пушинками много воздуха. Он сохраняет тепло тела животных.
Зимой некоторые травянистые растения – озимая пшеница, рож, земляника не отмирают, а остаются зелеными. Но не гибнут они только тогда, когда они укрыты толстым слоем пушистого снега. Почему? Если снег пушистый, то между снежинками много воздуха, который плохо проводит тепло. Тепло сохраняется около растений и согревает их в мороз.
Из чего состоит воздух.
Мы уже знаем, что воздух – это газообразное тело.Он состоит из разных газообразных веществ: азота, кислорода, углекислого газа и других газов.
Больше всего в воздухе азота. Он непригоден для дыхания.
Кислород составляет пятую часть на Земле. Его вырабатывают и выделяют в воздух только зеленые растения. Кислород растворяется в воде. Растворенным кислородом дышат растения и животные, обитающие в водоемах. Кислород необходим для дыхания людям, животным, растениям и другим живым организмам.
Углекислый газ попадает в воздух при горении, извержении вулканов, следствии перегнивания остатков растений и животных. При дыхании живые организмы поглощают из воздуха кислород, а выделяют углекислый газ.
В воздухе есть водяной пар. Он выделяется в воздух листьями растений, при дыхании люде и животных. А также в результате испарения воды из почвы, с поверхности озер, морей и океанов. Если в воздухе водяного пара мало, то он сухой. Если водяного пара много, воздух становится влажным. Воздух часто содержит пыль, сажу, дым, радиоактивные и другие вредные вещества. Они загрязняют воздух.
Сбережем воздух чистым.
Нас окружает воздух. Им дышат живые организмы. Но для дыхания необходим чистый воздух. Загрязненный воздух вызывает разные заболевания. Он может быть причиной гибели живых организмов. Как в воздух попадают вредные вещества? Они содержатся в дыму фабрик, заводов, шахт, доменных печей, котелен. Отравляют воздух отработанные газы автомобилей, самолетов, тракторов, мотоциклов. Много опасных для здоровья человека веществ попадают в воздух при авариях на химических заводах, атомных станциях. Бедой не только для Украины, но и для многих других стран мира стала авария на Чернобыльской атомной станции.
Наше государство заботится о чистоте воздуха. В Украине принят закон об охране воздуха. Он требует, чтобы на всех предприятиях установили специальные фильтры, пылеулавливатели. Они задерживают ядовитые и радиоактивные вещества, пыль, сажу, газы.
Чтобы сохранить воздух чистым, люди переоборудуют автомобили. Вместо бензина в них используют газовое топливо. Паровозы, работающие на угле, заменены электровозами.
Незаменимым помощником человека в очистке воздуха являются растения. Растения поглощают из воздуха углекислый газ и обогащают его кислородом. Своими листьями они задерживают пыль, сажу, другие вредные вещества.
Каждое дерево и куст, посаженные нами, будут очищать воздух не только нашего города, но и всей планеты.
Ознакомление с воздухом и его некоторыми свойствами проводится на нескольких занятиях.
Серия занятий состоит из нескольких этапов:
1 этап. Систематические наблюдения в естественной обстановке за явлениями неживой природы.
2 этап. Практическая деятельность и игры.
3 этап. Обобщающие беседы – двух видов.
№ 1 — беседы, уточняющие представления, полученные на предыдущих этапах.
№ 2 — беседы после рассказов воспитателя, чтение отрывков из художественных произведений (путешествие капельки, почему воздух и солнце необходимы растениям, и др.).
Подумай и понаблюдай.
1. Почему птицы нахохливаются в сильный мороз?
2.Когда лучше сохраняется тепло в комнате: если окно застеклено толстым слоем или оно с двойными рамами?
3. Почему в морозную погоду люди предпочитают носить одежду из искусственного или натурального меха?
4. Почему нужно ежедневно проветривать группу?
5. Почему растения являются незаменимыми помощниками человека в очистке воздуха? Обоснуй свое мнение.
6. Как заботятся о чистом воздухе у нас в городе?
Вопросы по теме.
1. К каким телам относится воздух?
2. Почему без воздуха не возможна жизнь на Земле?
3. Как доказать, что воздух занимает определенное место?
4. Где находится воздух?
5. Что такое атмосфера?
6. Какие свойства имеет воздух?
7. При помощи каких опытов можно доказать, что при нагревании воздух расширяется, а при охлаждении – сжимается?
8. Какое значение имеет свойство воздуха плохо проводить тепло? Приведи примеры.
9. Назови газообразные вещества, из которых состоит воздух.
10. Какое значение в природе имеет кислород?
11. Откуда в воздух попадает кислород?
12. Как в воздух попадает углекислый газ?
13. Как в воздух попадает водяной пар?
14. Назови вещества загрязняющие воздух?
15. Какие вещества загрязняют воздух?
16. Как наше государство заботится о чистоте воздуха?
17. Какой воздух полезен для здоровья? Почему?
Проводимость — это способность тела или материала пропускать тепло. При этом оно перемещается через твердый объект или из одного объекта в другой, потому что оба они находятся в контакте друг с другом. Это единственный способ прохождения тепла по всему телу. Возникает вопрос: «Как проводит тепло воздух и другие материалы?» Узнайте в статье!
Теплопроводность
Способность передавать тепло внутри объекта называется теплопроводностью. Это свойство обозначают буквой k, а измеряют в Вт/(м×K). Показатели теплопроводности варьируются для разных материалов. Так, золото, серебро и медь имеют высокую теплопроводность. К слову, эти материалы также являются хорошими проводниками электричества. А как воздух проводит тепло? Ответ краток: он является плохим проводником. Высокая проводимость золота, серебра и меди связана с тем, что электроны, которые отвечают за перенос заряда, также принимают участие в передаче тепловой энергии.
А вот такие материалы, как стекло и минеральная вата, имеют низкую теплопроводность. Объясняется это тем, что у них очень мало «свободных» электронов для переноса тепловой энергии внутри твердого тела. Материалы такого типа называют изоляторами. Скорость теплопередачи (то есть скорость движения тепловой энергии) напрямую зависит от теплопроводности, разности температур и площади контакта и материала, которыми обладает тело. По этой же причине нельзя утверждать, что воздух проводит тепло хорошо.
Если материал является хорошим проводником тепла, тогда оно быстро перемещается по телу. Металлы широко используются для целей теплопередачи, поскольку они обладают свойствами, которые позволяют распространять тепло, одновременно выдерживая экстремальные температуры, связанные с нагревом.
Именно электроны отвечают за передачу тепловой энергии, а также электрического заряда. Поэтому металлы являются хорошими проводниками тепла и электричества! Тут-то и скрывается ответ на вопрос: «Почему воздух плохо проводит тепло?»
Тем не менее не следует путать электрическую проводимость (которая связана с зарядом электронов), когда вы имеете в виду теплопроводность (которая связана с переносом энергии электронов).
Доказываем опытным путем
Попробуйте подержать один конец металлического стержня над пламенем – через несколько минут он нагреется.
Теперь подержите конец деревянной палочки в пламени, и этот конец станет настолько горячим, что он в конце концов вовсе загорится. Однако тот конец палочки, за который вы держитесь, останется относительно прохладным.
Тепло не распространяется по всему объему тела из-за его состава: его структура затрудняет передачу тепла электронами по материалу.
Так, повседневный опыт свидетельствует, что древесина не является хорошим проводником тепла. Если вам когда-нибудь приходилось видеть срез дерева под микроскопом, то вы наверняка заметили особенности структуры древесины: она состоит из отдельных ячеек, которые действуют как изоляторы, потому что они не взаимосвязаны. Клетки разбросаны, как камни в потоке. По такому материалу тепло двигается значительно медленнее, чем в металлах, где атомы связаны друг с другом в трехмерной «решетке».
Воздух плохо проводит тепло. Опыт повседневной жизни показывает: вспомните строение окон. Они всегда состоят из как минимум двух стекол, между которыми находится воздушная «подушка». Эта прослойка помогает сохранять тепло в помещении, не пропуская его наружу.
Итак, если тепловая энергия применяется непосредственно к одной части твердого объекта, электроны в объекте становятся возбужденными. Это приводит к колебаниям атомной решетки, которые проходят по объекту, повышая температуру при прохождении. Чем ближе звенья внутри твердого тела, тем быстрее происходит передача тепла.
Жидкости — плохие проводники тепла
Если вы закрепите кубик льда в нижней части пробирки с водой (вам нужно использовать вес, чтобы сделать это, иначе он будет плавать на поверхности, так как у льда меньшая плотность, чем у воды), а затем нагреете воду в верхней части трубки, вы обнаружите, что вода будет кипеть в верхней части трубки, а кубик льда останется замороженным.
Это связано с тем, что вода является плохим проводником тепла. Большая часть тепла будет двигаться в конвекционном токе внутри воды в верхней части пробирки, только небольшая часть ее будет опускаться до кубика льда.
Как воздух проводит тепло?
Воздух представляет собой набор газов. Хотя он отлично подходит для конвекции, количество тепла, которое он может передать, минимально, потому что малая масса вещества не может хранить большое количество тепла — именно поэтому его не считают хорошим проводником. Изоляционные свойства воздуха применяются человечеством в повседневной жизни. Так, они используются для изоляции кулеров, в стенах здания. Даже работа термоса построена на том, что воздух плохо проводит тепло. Примеров действительно множество!
Так чем же обусловлено это явление? Поскольку воздух неплотный, существует определенная масса, доступная для передачи тепловой энергии через проводимость. Поэтому он является плохим проводником, но отличным изолятором. Тем не менее ответ на вопрос: «Проводит ли воздух тепло?» — не столь однозначный. Так, рассмотрим следующие явления.
Радиация — это передача энергии через волны или возбужденные частицы. Воздух создает тепловой зазор, который не позволяет преодолеть тепловую энергию над ним. Тепло должно излучаться от поверхности к воздушным частицам, затем оно должно излучаться из воздуха на противоположную поверхность. Тепло очень медленно передвигается между тремя материалами, и большая часть передаваемой тепловой энергии поглощается в воздухе.
Конвекция представляет собой движение тепла через жидкость или газ из-за уменьшения плотности за счет поглощения тепла. В таком случае свойства воздуха становятся крайне полезными. Он также двигается вверх, передавая тепло из изолированного контейнера или пространства. Поэтому конвекция используется для удаления тепла и может применяться для охлаждения поверхности. Распределение тепла через конвекцию в воздухе несколько неэффективно, однако оно используется для многих целей охлаждения. Да, воздух плохо проводит тепло.
Примеры изоляции
Изоляция используется для многих целей. Некоторые из них включают охлаждение напитков и пищевых продуктов, создание воздушных зазоров в стенах, внедрение воздушных полостей в кухонные принадлежности. Особенности того, как воздух проводит тепло, применяются даже в изоляционной пене.
Вывод
Проводимость — это прохождение тепла через твердое тело. От явления конвекции ее отличает то, что в процессе не происходит никакого движения материи. Теперь нам известно, хорошо ли воздух проводит тепло, а также чем это обусловлено.