Суббота, 09:40 
Главная » »
Главная » Файлы » Публикации педагогов » Физика

Учебно-исследовательская работа по теме «Неизвестное в известном: удельная теплоемкость»
[ Скачать с сервера (2.05Mb) ] 30.08.2017, 06:26

Учебно-исследовательская работа

по теме «Неизвестное в известном: удельная теплоемкость».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: Малышева

Алина Владимировна

ГБОУ СОШ №5 ОЦ «Лидер»

г.о. Кинель

Класс  9 «В»

 

Научный руководитель:

Гуськова Елена Михайловна

учитель физики

 

 

 

 

Самара, 2017

Содержание:

  1. Введение………………………………………………………………………    3
  2. Глава I. Обзор литературы……………………………….................................. 4
    1. Понятие удельной теплоемкости и калорий…………………………………. 4
    2. Формула теплоёмкости………………………………….…………………….. 5
    3. Механизм теплопроводности…………………………………..........................5
    4. Значение теплопроводности в природе и технике……………. ……………..6
    5. Теплоемкость в повседневной жизни………………….……….......................7
    6. Теплофизические характеристики овощей и фруктов……………………….8
    7. Теплофизические характеристики кухонных принадлежностей...................10
  3. Глава II. Практические исследования...………………………...................... .11
    1. Измерение удельной теплоемкости кухонных принадлежностей.................11
    2. Измерение удельной теплоемкости продуктов питания…..………………...12
    3. Измерение удельной теплоемкости теплоизолирующих продуктов……….13
    4. Сравнение удельной теплоемкости продуктов питания с помощью жидкостного манометра……………...……………………………………….14
    5. Сравнение удельной теплоемкости продуктов питания с помощью

          датчика давления цифровой лаборатории «Архимед»…………………….. 15

    1. Расчет тепловой энергии при нагревании веществ…………………………15
  1. Глава III. Заключение………………….……………....………………………………...16
  2. Библиография…………………………………………………………………17
  3. Приложения………………………………………………….……………… .18

 

 

 

 

 

 

 

  1. Введение.

Актуальность: всем известно из школьного курса физики  понятие «удельная теплоемкость», но мало кто применяет полученные на уроках знания в повседневной жизни.  К сожалению, большинство людей могут испытывать затруднения,  сталкиваясь с необходимостью продемонстрировать понимание физического смысла  удельной теплоемкости , при ответах на  такие «банальные» вопросы. Например, все знают, что когда  мы подогреваем пищу, то её энергия увеличивается, следовательно, многие полагают, что  увеличиться и калорийность еды. Буду ли я больше толстеть, употребляя горячую, а не холодную пищу? Если всё так просто, то худеть можно - просто выпивая время от времени ледяную воду.  Таким образом, проблема голода в мире решается легко: достаточно просто есть некалорийную, но горячую пищу. Пришло время разобраться, но не с количеством пищевых калорий, а с количеством тепловой энергии, поступаемой  в наш организм с каждым приемом пищи.

Проблема исследования: удельная теплоемкость известна и изучена, но более качественный анализ экспериментальных данных полученных с использованием датчиков лаборатории «Архимед» позволит расширить области применения фундаментальных физических знаний.

Цель: измерить различными способами и проанализировать полученные  данные об удельной теплоемкости некоторых веществ, с количественным расчетом доли тепловой энергии от энергии, ежедневно получаемой нами с пищей.

Задачи:

  1. Изучить физическую характеристику удельной теплоемкости.
  2. Измерить удельную теплоемкость некоторых веществ с использованием традиционного и инновационного оборудования.
  3. Провести сравнительный анализ экспериментальных данных, рассчитав тепловую энергию.

  Объект исследование: удельная теплоемкость веществ, продуктов питания.

Предмет исследования: определение значения и влияние удельной теплоёмкости веществ  в физико-химических процессах.

Гипотеза:

  1. Существуют расхождения между теоретическими и практическими значениями удельной теплоемкости самых распространённых продуктов с погрешностью , соответствующей точности измерений  датчиками цифровой лаборатории «Архимед».
  2. Количество пищевых калорий не зависит от температуры.

Практическая значимость: информация и практические исследования, представленная в данной работе, можно использовать на уроках физики, во внеурочной деятельности и в быту.

Методы исследования:

  1. Теоретические (анализ, изучение литературы).
  2. Практические (эксперименты).

Новизна и оригинальность работы:

  • в применении для экспериментальных исследований высокоточного оборудования цифровой лаборатории «Архимед», а также в адаптации методики получения информации и её обработки с помощью программного приложения «Multilab»;
  • предлагается теоретический расчет соотношений  метаболической и тепловой энергий веществ, поступающих с едой.
  1. Глава I. Обзор литературы.

   2.1. Понятие удельной теплоемкости калории. [1][2]

Удельная теплоёмкость — отношение теплоёмкости к массе, теплоёмкость единичной массы вещества (разная для различных веществ); физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать единичной массе данного вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу.

Калория — это количество теплоты, необходимое для поднятия температуры одного грамма воды на один градус по Цельсию. Ранее калория широко использовалась для измерения энергии, работы и теплоты. Но в настоящее время она используется главным образом лишь для оценки энергетической ценности (калорийности) пищевых продуктов. Обычно энергетическая ценность указывается в килокалориях (ккал). Под калорийностью пищи подразумевается количество энергии, которое получает организм при полном её усвоении. В традиционной физике принято измерять тепловую энергию в джоулях, а вот в быту эти измерения происходят посредством калорий. К слову, 1 калория, как известно, будет равняться 4,1868 джоулям.

  2.2. Формула нахождения теплоемкости.[3]

Чтобы нагреть какой-либо материал массой m от температуры tнач до температуры tкон, нужно будет потратить определенное количество тепловой энергии Q, которое будет пропорциональным массе и разнице температур ΔТ (tкон-tнач). Поэтому формула теплоемкости будет выглядеть следующим образом: Q = c*m*ΔТ, где с – коэффициент теплоемкости (удельное значение). Его можно рассчитать по формуле: с = Q/(m* ΔТ) (ккал/(кг* °C)). (см. приложение 1).Условно приняв, что масса вещества равна 1 кг, а ΔТ = 1°C, можно получить, что с = Q (ккал). Это означает, что удельная теплоемкость равна количеству тепловой энергии, которая расходуется на нагревание материала массой 1 кг на 1°C.

  2.3. Механизм теплопроводности.[4]

Механизм теплопроводности заключается в том, что усиление колебаний одних частиц вещества передаётся соседним частицам.Различные тела по-разному передают или проводят тепло. Иначе говорят, что эти тела обладают различной теплопроводностью. Теплопроводность у различных веществ различна.

Известно, что хорошую теплопроводность имеют металлы, особенно серебро и медь. Причина этого – во внутреннем строении металлов.

Наибольшей теплопроводностью обладают металлы — она у них в сотни раз больше, чем у воды. Исключением являются ртуть и свинец, но и здесь теплопроводность в десятки раз больше, чем у воды.

Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство). Объясняется это тем, что теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.

   2.4. Роль теплопроводности в природе и технике.[5]

Теплопроводность тел в трёх состояниях вещества различна. Именно этот факт используется в природе и технике.

Так, например, вещества, являющиеся плохими проводниками тепла, называют изоляторами. Жидкости (кроме ртути) плохо проводят тепло, газы – ещё хуже. Самый лучший изолятор – безвоздушное пространство (вакуум). Из твёрдых веществ хорошими изоляторами являются кирпич, керамика, дерево. Так, например, дерево – лучший теплоизолятор, чем другие строительные материалы. Оно в шесть раз эффективней кирпича и в полтора раза – пенобетона.

Эти материалы используются в строительстве для лучшей теплоизоляции зданий.

 

Далее смотреть архив материала

Категория: Физика | Добавил: Администратор
Просмотров: 100 | Загрузок: 1 | Рейтинг: 0.0/0
Другие материалы по теме:
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Заказ документов
Copyright 2010 © БОЛЬШАЯ ПЕРЕМЕНА