牛頓冷卻定律必修一實(shí)習(xí)作業(yè)

探究牛頓的冷卻模型一、理論支持

牛頓冷卻定律

(Newton'slawofcooling):溫度高于周圍環(huán)境的物體向周圍媒質(zhì)傳遞熱量逐漸冷卻時(shí)所遵循的規(guī)律。當(dāng)物體表面與周圍存在溫度差時(shí)，單位時(shí)間從單位面積散失的熱量與溫度差成正比。牛頓冷卻定律是牛頓在1701年用實(shí)驗(yàn)確定的，在強(qiáng)制對(duì)流時(shí)與實(shí)際符合較好，在自然對(duì)流時(shí)只在溫度差不太大時(shí)才成立。是傳熱學(xué)的基本定律之一，用于計(jì)算對(duì)流熱量的多少。實(shí)習(xí)環(huán)境：家中方案設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)原理：牛頓的冷卻定律：實(shí)驗(yàn)步驟：1、用溫度計(jì)測(cè)環(huán)境溫度。2、取1杯50°C的水，測(cè)其冷卻至48℃、45℃、43℃所用的時(shí)間。3、記錄上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證牛頓的冷卻模型二、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證θ0t12.913.213.81510.023.3543℃45℃48℃溫度數(shù)據(jù)家中溫度：13℃分析：經(jīng)牛頓冷卻定律計(jì)算出的環(huán)境溫度與實(shí)際所測(cè)的家中溫度相近。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：溫度高于周圍環(huán)境的物體向周圍媒介傳遞熱量逐漸冷卻，遵循牛頓的冷卻定律。1、一杯開(kāi)水的溫度降到室溫大約需要多少時(shí)間？答：一般情況下，開(kāi)水的溫度是100℃，室溫是26℃時(shí)，所以一杯250ml的開(kāi)水冷卻至室溫大約需1—2h。三、實(shí)驗(yàn)探究2、應(yīng)在炒菜之前多長(zhǎng)時(shí)間將冰箱里的肉拿出來(lái)解凍？答：運(yùn)用牛頓冷卻定律可知，炒菜之前大約10min應(yīng)將冰箱里的肉拿出來(lái)解凍，這樣既有利于切又能保持肉味的鮮美。三、實(shí)驗(yàn)探究3、在寒冷的冬季，是冷水管容易結(jié)冰，還是熱水管容易結(jié)冰？答：熱水管容易結(jié)冰，如果從［Mpembe效應(yīng)］的蒸發(fā)角度看，在熱水冷卻到冷水的初溫的過(guò)程中熱水由于蒸發(fā)會(huì)失去一部分的水，質(zhì)量較少，令水較容易冷卻和結(jié)冰，這樣熱水就可能較冷水早結(jié)冰，但冰量較少，從溶解氣體對(duì)流和周圍事物等方面考慮，熱水管較冷水管先結(jié)冰。三、實(shí)驗(yàn)探究四、提出挑戰(zhàn)Mpemba效應(yīng)

姆潘巴在坦桑尼亞的馬干巴中學(xué)讀三年級(jí)時(shí)，校中的孩子們做冰淇淋總是先煮沸牛奶，待到冷卻后再倒入冰盤，放進(jìn)電冰箱。為了爭(zhēng)得電冰箱的最后一只冰盤，我決心冒著弄壞電冰箱的風(fēng)險(xiǎn)而把熱牛奶放進(jìn)去了。一個(gè)多小時(shí)以后，我們打開(kāi)電冰箱，里面出現(xiàn)了驚人的奇跡:我的冰盤里的熱牛奶已結(jié)成堅(jiān)硬的冰塊，而他們的冰里還是稠稠的液體。我飛快地跑去問(wèn)物理老師，他淡淡地回答說(shuō):"這樣的事一定不會(huì)發(fā)生。"

四、提出挑戰(zhàn)Mpemba效應(yīng)

進(jìn)入高中后，在學(xué)習(xí)牛頓冷卻定律時(shí)，我又問(wèn)物理老師，他同樣輕率地否定了我的觀察。我繼續(xù)述說(shuō)我的理由，可老師不愿意聽(tīng)，在一旁的同學(xué)們也幫著老師質(zhì)問(wèn)我:"你究竟相不相信牛頓冷卻定律?"我只好為自己辯解:"可定律與我觀察的事實(shí)不符嘛!"在同學(xué)們的訕笑聲中，老師帶著無(wú)可奈何的神情說(shuō)道:"你說(shuō)的這些就叫做姆潘巴的物理吧!"從此以后，"姆潘巴的物理"便成了我的綽號(hào)，只要我做錯(cuò)一點(diǎn)，同學(xué)們就馬上說(shuō)"這是姆潘巴的什么……。"盡管如此，我仍然堅(jiān)信我的觀察是正確的，其中可能包含著更為深刻的道理。

四、幸提出卵挑戰(zhàn)Mp防em宋ba效應(yīng)就在漠這一幼年，斤坦桑票尼亞兩最高槐學(xué)府達(dá)累斯竟薩拉趟姆大心學(xué)物理籌系系鋼主任奧斯波恩博士來(lái)我匆校訪剖問(wèn)，琴我決濁心求梢助于螞博士遇，我遠(yuǎn)向他敵講述慕了我已的奇鬧遇。帆他先謙是笑薄了一取下，腎然后彼認(rèn)真文地聽(tīng)獸取了右我的飽復(fù)述臥，博旅士回傭校后暖親自惡動(dòng)手艦并觀刑察到點(diǎn)了同紀(jì)一事針實(shí)。聯(lián)他高盡度評(píng)蟻價(jià)了辨我的刪觀察透，他錢說(shuō):"姆潘簽巴的攪觀察預(yù)，事年實(shí)上廁提出棕了權(quán)虹威物界理學(xué)稈家可蛙能遇們到的欠危險(xiǎn)欠，同處時(shí)也烏對(duì)物鋤理教脊師提煮出了誼一個(gè)慎感興盟趣的營(yíng)問(wèn)題秀。"四、硬提出添挑戰(zhàn)Mp掀em睜ba效應(yīng)1.冷卻姜的快訂慢不鋤是由泊液體示的平能均溫添度決撇定的柴，而呼是由亮液體度上表擴(kuò)面與晶底部魯?shù)臏匦Χ炔钔鼪Q定戀的，易熱牛舌奶急肺劇冷們卻時(shí)菌，這畜種溫鋼度差聽(tīng)較大喜，而辟且在換整個(gè)千凍結(jié)驗(yàn)前的愧降溫?fù)爝^(guò)程膝中，銷熱牛釋奶的設(shè)溫度荒差一住直大紅于冷存牛奶仿的溫鏈度差捷。2.上表輔面的甜溫度翻愈高陰，從儲(chǔ)上表輝面散聞發(fā)的氏熱量年就愈具多，竟因而邊降溫煤就愈猴快。基于棋以上袍兩方務(wù)面的獨(dú)理由兼，熱坑牛奶訓(xùn)以更窮高的視速度既冷卻嘗著，浙這便煩是熱鉆牛奶銷先凍謀結(jié)的蠻秘密銀。是真滅的嗎基于熱牛緒奶先政凍結(jié)的解甘釋，駕我們"猜想":在發(fā)佛生嚴(yán)陵重冰窄凍的脈日子霞里，販熱水破管應(yīng)奴該先驗(yàn)于冷嗽水管未發(fā)生筐凍結(jié)機(jī)，是特不是蠶這樣丙呢?反思冷牛禍奶從認(rèn)初溫賽開(kāi)始漂到凍猜結(jié)所倆需時(shí)餐間為t1，熱莫牛奶崗冷卻攔到初拐溫所筋需時(shí)騎間t2，則蹤蝶熱牛國(guó)奶從喇初溫劃開(kāi)始笛到凍董結(jié)所鑰需的富全部刷時(shí)間陣為t1雁+t酸2。顯然省有(t款1+車t2拾)>噸t1催.推導(dǎo)兄出如橫下結(jié)救論:熱牛致奶先扮凍結(jié)尋的現(xiàn)袍象不屈可能百發(fā)生捷。如果侄發(fā)生畫了熱躁牛奶純先凍順結(jié)的予現(xiàn)象須，則散必然自導(dǎo)出(t誓1+慣t2固)<揭t1的結(jié)妹論，脾這似污乎是鏟荒謬養(yǎng)的。上述柳貌似晶正確叼的推架理支邁配著完人們培的頭帶腦，沉所以迅不少冶的人