Табиғаттағы және техникадағы жылу берілу. Физика, 8 сынып, қосымша материал.

Теориялық материал

Табиғаттағы және техникадағы жылу берілудің мысалдары

1. Желдер. Барлық желдер атмосферадағы үлкен масштабтағы конвекциялық ағындар. Конвекцияға мысалы теңіз жағасында болатын бриз желдерін келтіруге болады. Жазғы күндерде күн жылуы арқылы құрлық су бетіне қарағанда тез жылиды, оның себебі судың тығыздығы азайып және қысым судың бетіндегі суық ауаның қысымынан аз. Қорытындылай келгенде суық ауа теңіз бетімен жағаға жылжиды да ― жел соғады. Бұл күндізгі бриз. Түнде су ақырын салқындайды, ал құрлық бетіндегі ауа су бетіндегі ауадан суықтай болады. Осыдан түнгі бриз пайда болады. Түнгі бриз деп суық ауаның құрлықтан теңізге қозғалысын айтады.

2. Тарту күші. Біз ауасыз отынның жанбайтынын білеміз. Егер оттыққа, пешке, самауыр мұржасына ауа бармаса от жанбайды. Әдеттегідей мұндай жағдайларда ауаның тарту күшіқолданады. Мысалы зауыттарда, фабрикаларда, электростанцияларда тарту күшін жасау үшін оттықтың үстіне мұржа орнатады. Отын жанған кезде мұржаның ішіндегі ауа жыли бастайды. Осыдан ауаның тығыздығы азаяды. Біз оттық пен мұржадағы ауаның қысымы оның сыртындағы ауаның қысымынан аз екенін білеміз. Қысымның әр түрлілігінен суық ауа оттықтың ішіне, ал жылы ауа биікке көтеріліді ― тарту күші пайда болады. Мұржа биіктеген сайын тарту күші де көбейеді. Себебі мұржа мен оның сыртындағы ауа қысымдарының айырмашылығы арта түседі.

3. Пәтерлерді жылыту мен салқындату. Жердің суық аймақтарында тұратын кейбір мемлекеттің тұрғындары өз үйлерін жылытады. Ал тропик пен субтропикте орналасқан мемлекеттерде қаңтардағы ауаның температурасы +20 мен +30°С жетеді. Мұндай жерлерде пәтерлердегі ауаны салқындатуға арналған техника қолданылады. Жылыту да, салқындату да конвекция негізінде жасалған. Салқындату құралдары кәдімгі конвекция жасау үшін биікте төбеге жақын орналасқан. Өйткені суық ауаның тығыздығы жылы ауаның тығыздығынан жоғары болғандықтан ол төменге түседі. Жылыту құралдары төменде орналасады. Қазіргі үлкен үйлерде су арқылы жұмыс істейтін жылыту құралдарын қолданады. Оның ішіндегі судың циркуляциясы мен пәтердегі ауаның жылынуы конвекцияның арқасында жүреді. Егер жылыту құралы пәтердің ішінде орналасса, үйдің астында суды жылытатын жылытқыш пеш бар. Жылытқыш пешке вертикаль бағытында жүргізілген құбыр арқылы қыздырылған су, үйдің төбесінде орналасқан бакқа барады. Сол бактан құбырлар жүйесі арқылы қыздырылған су пәтердің әр бөлмелерінде орналасқан радиаторлаға барып, жылу береді де, қайта жылытуға жылытқыш пешке барады. Осылай кәдімгі су циркуляциясы - конвекция болады. Үлкен үйлерде бұдан да қиын технологиялар қолданылады. Ыстық су бір бөлмеде орналасқан жылытқыш пеш арқылы әр түрлі ғимараттарға беріледі. Суды ғимараттарға арнайы насостар арқылы береді. Солай жасанды конвекцияны қолданады.

4. Жылу берілу мен өсімдік әлемі. Ауаның төменгі қабаты мен топырақтың үстіңгі қабатындағы температура өсімдіктің дамуына үлкен әсер етеді. Мысалға қараңғы, жыртылған топырақ қатты жылиды да, өсімдік өскен жерге қарағанда тез суиды. Жердің төменгі ауа қабатының және топырақтың үстіңгі қабатында температураның өзгерістері жиі болып тұрады. Күндіз топырақ энергияны жұтады да, түнде керсінше салқындайды. Оның жылынуына және салқындауына өсімдіктердің тигізетін әсері бар. Топырақ пен ауаның жылу алмасуына ауа райының да әсері бар. Ашық, бұлтсыз түнде топырақ қатты суиды. Себебі топырақтан шыққын жылу ешқандай бөгетсіз кеңістікке кетеді. Көктемде мұндай түндерде топырақта таңазыту болу мүмкін. Егер ауа райы бұлтты болса, онда бұлттар Жерді жауып сәулелену арқылы топырақты энергия жоғалтудан қорғайды, өзіндік экран рөлін ойнайды. Тағы топырақтың температурасын жоғарлатуға арналған учаскелер ― жылыжайлар деп аталады. Олар түгелдей Күн сәулесін қолдануға арналған.Топырақ учаскесін шыны рамамен немесе жылтыр пленкамен қаптайды. Шыны көзге көрінетін күн сәулесін өткізеді де, қара топырақты жылытады және көзге көрінбейтін сәулелерді жібермейді. Сонымен қатар шыны немесе пленка конвекцияны болдырмайды. Осылай жылыжайлар энергияны ұстайтын қақпан болады. Жылыжайларда қоршалмаған жерлерге қарағанда температура 10°С көп болады.

5. Термос. Жоғары температурадағы дене мен төменгі температурадағы дене аралығында жылу берілу процесі болса, олардың температураларының теңелуіне әкеп соғады. Мысалға бөлмеге ыстық шәугімді алып келсе, ол суып қалады. Оның ішкі энергиясының бір бөлігі оны қоршап тұрған заттарға беріледі. Дене қызымау немесе суымау үшін оның жылу берілуін азайту керек. Сонымен қатар энергия жылу берілуінің үш түрімен де берілмеуі керек. Олар: жылуөткізгіштік, конвекция, сәулелену. Суды ыстық күйінде сақтау, тамақ немесе мұз бен балмұздақты еруден сақтап қалу үшін термос қолданылады. Термос екі қабатты шыны ыдыстан тұрады. Оның ішкі қабаты жалтыраған металдан тұрады. Ал ыдыстың қабаттарының арасынан ауа сорылып алынған. Ауа жоқ бос жер жылу өткізбейді, жалтырыған металмен жасалған себебі энергияның сәуле арқылы берілуін тоқтатады. Термос сынып қалмауы үшін оны пробкамен бітеп, аузын қақпақпен жауып, картон немесе металдан жасалған футлярға салып қояды.

Әр тапсырманың бағалау критерийлері сабақ жоспарында көрсетілген.

Пайдалы ссылкалар:

https://www.youtube.com/watch?v=u8yCZf1cg0w

https://www.youtube.com/watch?v=qlX9pl_sP_I