(Gamtos mokslai 5 kl)

Šiluma ir jos perdavimas

Saulėtą dieną pastovėkite atokaitoje ir pajusite, kaip nuo saulės spindulių sušyla jūsų kūnas. Mūsų Saulė yra ne tik šviesos, bet ir pagrindinis šilumos šaltinis (5.7.1 pav.). Nuo Saulės šviesos ir šilumos priklauso Žemės gyvybė! Mūsų aplinkoje yra daug šilumos šaltinių, pavyzdžiui, laužas (5.7.2 pav.), prie kurio malonu pasėdėti vasaros vakarais, karštas vanduo geizeriuose (5.7.3 pav.) ar tiesiog šildytuvas namuose. Bet ir kūnas yra šilumos šaltinis.

5.7.1 pav. Saulė mums yra ir šviesos, ir šilumos šaltinis.

5.7.2 pav. Degant medienai, taip pat išsiskiria šiluma.

5.7.3 pav. Žemės gelmėse užviręs vanduo išsiveržia geizerio pavidalu.

Visi už aplinką šiltesni kūnai vadinami šilumõs šaltiniais.

Net ir šalčiausias daiktas turi šilumos, tik jos turi mažiau nei karštas. Šilumà yra energijos forma. Tai energija, kurią jaučiame, bet nematome.

Jau žinote, kad visi kūnai sudaryti iš molekulių. Molekulėms nuolat judant, susidaro šiluminė energija. Karštuose kūnuose molekulės juda greičiau nei šaltuose, o kietuose kūnuose virpa. Tačiau kaip galime pajusti šilumą? Pasirodo, šilumą galima perduoti keliais būdais: šiluminiù laidumù, konvèkcija ir šilumõs spinduliãvimu (5.7.4 pav.).

5.7.4 pav. Šilumos perdavimo būdai

Panagrinėkime šiuos būdus. Puodelyje metaliniu šaukšteliu maišydami arbatą, turbūt pajuntate, kaip jis įšyla. Taip nutinka dėl šiluminio laidumo: arbata perduoda šilumą į ją įmerktai šaukštelio daliai ir iš čia šiluma kyla šaukšteliu aukštyn į vėsesnę sritį (5.7.5 pav.).

5.7.5 pav. Šilumos perdavimas laidumo būdu šaukštelyje: šylančioje šaukštelio dalyje dalelės, gavusios šiluminės energijos, ima smarkiau virpėti, daužosi į gretimas daleles ir taip joms perduoda dalį savo energijos.

Šiluminis laidùmas – savaiminis šiluminės energijos perdavimo būdas kietaisiais kūnais (rečiau – skysčiais ir dujomis) iš aukštesnės temperatūros srities į žemesnės temperatūros sritį arba iš šiltesnio kūno į šaltesnį jiems liečiantis.

Geri šiluminiai laidininkai yra metalai. Medis, vanduo, oras blogai praleidžia šilumą. Tokios medžiagos vadinamos šilumos izoliatoriais.

Šiluminė energija nuolat juda. Ji sklinda ir perduodama nuo šiltesnio kūno į šaltesnį tol, kol abiejų temperatūra susilygina. Panagrinėkime, kaip šildote kambarį. Šildytuvas šildo aplink esantį orą. Įkaitęs oras kyla aukštyn, o į jo vietą ateina daug sunkesnis šaltas oras. Jis irgi po tam tikro laiko įkaista ir kyla aukštyn (5.7.6 pav.).

5.7.6 pav. Šilumos perdavimas kambaryje konvekcijos būdu

Taip oras cirkuliuoja kambaryje ir jį šildo. Toks procesas vadinamas konvekcija (arba pernešimu).

Konvèkcija yra šilumos pernešimas srautais dujose arba skysčiuose.

Konvekcija vyksta, pavyzdžiui, namuose džiovinant plaukus džiovintuvu arba verdant vandenį, o gamtoje stebint brizus.

Tai įdomu! Brizas – švelnus vietinis vėjas jūrų ir ežerų pakrantėse, keičiantis kryptį du kartus per parą. Dieną oras įšyla virš sausumos greičiau nei virš vandens telkinio, todėl vėjas pučia nuo vandens telkinio sausumos link. Taip susidaro dienos brizas. Naktį vanduo atvėsta gerokai lėčiau nei sausuma, todėl vėjas pučia nuo sausumos vandens telkinio link. Taip susidaro nakties brizas (5.7.7 pav.).

5.7.7 pav. Šilto ir šalto oro judėjimas prie jūros ryte ir vakare

Jau minėta, kad visi kūnai turi šilumos. Ir tą šilumą jie perneša į aplinką spinduliais (5.7.8 pav.).

5.7.8 pav. Šilumos perdavimas spinduliavimo būdu

Šilumos pernešimas ne medžiagomis vadinamas šiluminiù spinduliãvimu.

Šilumos spinduliai dar vadinami infraraudonaisiais spinduliais. Patys spinduliai nėra nei šilti, nei šalti, o įšyla tik kūnai, į kuriuos jie patenka. Tačiau jie nematomi. Bet yra prietaisų, kuriais galima fiksuoti įvairių objektų skleidžiamus šilumos spindulius ir padaryti tų objektų šiluminę nuotrauką (termogramą) (5.7.9 pav.).

5.7.9 pav. Žmogaus kūno šiluminė nuotrauka – iš jos gerai matyti, kurios kūno sritys labiau įkaitusios (raudona spalva), o kurios vėsesnės (melsva spalva).

Klausimai ir užduotys

Pateikite šilumos šaltinių iš aplinkos pavyzdžių.
Kaip galima perduoti šiluminę energiją?
Kaip manote, ar ledas turi šiluminės energijos? Atsakymą pagrįskite.
Pasidomėkite, kaip galima pritaikyti žinias apie medžiagų šiluminį laidumą statant namus.
Paieškokite informacijos apie Golfo srovę. Koks tai šilumos perdavimo būdas?

Daugiau

Ko išmokome?

Visi už aplinką šiltesni kūnai vadinami šilumos šaltiniais.
Šiluma yra energijos forma.
Šilumą galima perduoti keleriopai: šilumos perdavimu, konvekcija ir šiluminiu spinduliavimu.
Šiluminis laidumas – savaiminis šiluminės energijos atidavimo procesas kietuosiuose kūnuose (rečiau – skysčiais ir dujomis) iš aukštesnės temperatūros srities į žemesnę.
Konvekcija yra šilumos pernešimas srautais dujose arba skysčiuose.
Šilumos pernešimas ne medžiagomis vadinamas šiluminiu spinduliavimu.

Daugiau