x
Učitavanje

4.4 Prijelaz topline

Europska unija, Zajedno do fondova EU
Sadržaj jedinice
Povećanje slova
Smanjenje slova
Početna veličina slova Početna veličina slova
Visoki kontrast
a Promjena slova
  • Verdana
  • Georgia
  • Dyslexic
  • Početni
Upute za korištenje

Na početku...

prikaz presjeka stana i vanjskog prostora

Toplina je energija koja prelazi s toplijeg tijela na hladnije tijelo. Kako sve toplina može prelaziti s tijela na tijelo?

Prijelaz topline vođenjem

Drvena i metalna kuhača u loncu.

Razmislite o tome zbog čega je kuhača kojom kuhamo najčešće izrađena od drveta. Ako primite drvenu kuhaču i metalnu žlicu koje se nalaze u vrućoj juhi, što ćete osjetiti? Je li drvena kuhača toplija ili hladnija od metalne žlice?

Držimo li drvenu kuhaču u vrućoj vodi, nećemo osjetiti brze temperaturne promjene.

Neki su materijali dobri vodiči topline, a neki su loši vodiči topline. Dobri vodiči topline brzo se zagriju, ali i brzo ohlade. A loši vodiči topline dugo se zagrijavaju, ali i dugo hlade. Drvo je loš vodič topline ili toplinski izolator. Metal je dobar vodič topline.

Prozor.

Dobri su vodiči topline metali kao što su srebro i bakar. Loši vodiči su drvo, staklo, cigla i voda.

Loši vodiči koriste se za izolaciju. Zato se tim materijalima koristimo pri gradnji kuća da bismo ih toplinski izolirali. Oni sprečavaju prelazak topline iz toplije kuće u hladniju okolinu po zimi te prelazak topline iz toplije okoline u hladniju kuću po ljeti.

Primjer 1.

Djevojčica hoda bosa po pločicama.

Kakav je osjećaj kada hodate po pločicama, a kakav po tepihu?

Vuna je loš vodič i ona odvodi toplinu sporije nego pločice. Zato je različit osjećaj hodati po pločicama i po tepihu iako se nalaze u istoj prostoriji. Toplina s naših nogu brže prelazi na pločice i zato ne treba hodati bos po pločicama.


Ovakav način prijelaza topline naziva se prijelaz topline vođenjem ili kondukcija.

Čestice jače titraju na toplijem tijelu te postupno predaju kinetičku energiju česticama hladnijeg tijela prilikom dodira, kao npr. žličica u vrućem čaju. Čestice predaju kinetičku energiju hladnijem tijelu. Tada se toplijem tijelu smanjuje unutarnja energija i temperatura, a hladnijem se tijelu povećava unutarnja energija i temperatura.

Praktična vježba

Vatreni balon

Potrebno:

Ulijte malo vode u balon i napušite ga. Postavite ga iznad plamena svijeće. Što se dogodilo? Zašto balon na plamenu svijeće nije puknuo?

Balon ispunjen vodom neće puknuti nad plamenom svijeće jer je voda iz balona bolji vodič topline od zraka i brzo odvodi toplinu sa stijenke balona pa on ne puca.


Kutak za znatiželjne

Na dvije različite žice koje zagrijavamo, nanizani su kuglice od  voska.

Istražite koja će od dviju žica jednakih presjeka (jedna bakrena, jedna aluminijska) biti bolji vodič.

Na jednakim razmacima nanižite tanke pločice voska koje ste dobili kada ste narezali svijeću. Žice postavite na postolje i zagrijavajte na jednom kraju. Hoće li vosak otpasti sa žice? Na kojoj će žici vosak dulje ostati? Što zaključujete o vodljivosti ovih dvaju materijala?

Bakar je bolji vodič od aluminija te će vosak s bakrene žice prije otpasti.


Prijelaz topline strujanjem

Je li zrak u svim dijelovima prostorije jednak? Kakav osjet imate na rukama ako ih stavite iznad tople peći? Giba li se zrak kroz prostoriju?

Praktična vježba

Potrebno:

Na komadu papira nacrtajte spiralu i škarama ju izrežite. Zavežite vrh spirale koncem za slamčicu. Postavite spiralu iznad plamena svijeće. Što se događa sa spiralom? Zašto se spirala vrti?

Plamen svijeće zagrijava zrak ispod spirale, on postaje rjeđi te se podiže prema gore. Na njegovo mjesto dolazi hladni zrak prema dolje, pa pokreće spiralu koja se rotira.


Ovakav način prijelaza topline naziva se prijelaz topline strujanjem ili konvekcija.

Zanimljivost

Kopno se preko dana zagrijava više od mora, a isto tako zagrijava se sloj zraka uz kopno. Topli zrak se podiže, a na njegovo mjesto dolazi hladni zrak s mora. Zato uvijek ljeti po danu vjetar puše s mora i donosi osvježenje. Po noći je drugačije. Kopno se brže hladi, pa se i sloj zraka iznad kopna brže hladi. More i zrak iznad mora su topliji, pa se zrak podiže, a na njegovo mjesto struji hladni zrak s kopna. Zbog toga vjetar noću uvijek puše s kopna prema moru.

Prijelaz topline zračenjem

Plaža uz more

Zbog čega se ne preporučuje dugotrajno izlaganje Sunčevu zračenju, osobito u podne?

Sunčevo zračenje dopire od Sunca do Zemlje. Zemlja, kao i sva druga tijela, to zračenje dijelom upija, a dijelom odbija. Sunce je glavni izvor topline na Zemljinoj površini i samo u jednom satu Zemlja primi više Sunčeve energije od ukupne količine energije koju čitavo čovječanstvo potroši tijekom jedne godine.

Sunčevo zračenje zagrijava Zemlju, uzrokuje vjetrove, nastanke oblaka i kiša te grmljavine. Sunčevo zračenje vrlo je važno u životu biljaka zbog procesa fotosinteze. Ipak, pretjerano izlaganje Sunčevu zračenju štetno je za čovjeka.

Praktična vježba

Uzmite dvije limenke. Jednu omotajte bijelim, a drugu crnim papirom. Ostavite ih u jednakom vremenskom periodu na Suncu.

Izmjerite početnu temperaturu vode, te temperaturu nakon određenog vremena, npr. 20 minuta.

Nacrtajte graf ovisnosti temperature o vremenu za limenku obloženu bijelim papirom i za limenku obloženu crnim papirom.

U kojoj se limenci voda više zagrijala?

U obje limenke voda se zagrijava zbog Sunčeva zračenja. Limenka obložena crnim papirom više upija Sunčevo zračenje koje pada na nju te se ona bolje zagrije od limenke obložene bijelim papirom.


Dječak je obučen u crnu odjeću, a djevojčica u bijelu.

 Koje boje odjeće nosite ljeti, a koje zimi? Razmislite o tome.

 Zimi oblačimo tamniju odjeću, a ljeti svjetliju.


Ovakav način prijelaza topline naziva se prijelaz topline zračenjem ili radijacija.

Zagrijana tijela zrače toplinu u okolinu. Takav prijelaz topline naziva se toplinsko ili infracrveno zračenje. Tijela koja zrače se hlade. Tijela koja upijaju energiju zračenjem se zagrijavaju.

...i na kraju

Toplina je energija koja prelazi s toplijeg tijela na hladnije tijelo. Ona može prelaziti s tijela na tijelo vođenjem (kondukcijom), strujanjem (konvekcijom) ili zračenjem (radijacijom).

 Povežite vrstu prijelaza topline s primjerom:

Vrući čaj zagrijao je šalicu u kojoj se nalazi.
Radijatori zagrijavaju zrak u prostoriji.
Užareni grijač u pećnici zagrijava hranu.
null
null

Idemo na sljedeću jedinicu

4.5 Mjerenje topline