牛頓冷卻定律必修一實習作業(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所遵循的規(guī)律。當物體表面與周圍存在溫度差時，單位時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年用實驗確定的，在強制對流時與實際符合較好，在自然對流時只在溫度差不太大時才成立。是傳熱學的基本定律之一，用于計算對流熱量的多少。實習環(huán)境：家中方案設(shè)計：實驗原理：牛頓的冷卻定律：實驗步驟：1、用溫度計測環(huán)境溫度。2、取1杯50°C的水，測其冷卻至48℃、45℃、43℃所用的時間。3、記錄上述實驗數(shù)據(jù)，驗證牛頓的冷卻模型二、實驗驗證二、實驗驗證θ0t12.913.213.81510.023.3543℃45℃48℃溫度數(shù)據(jù)家中溫度：13℃分析：經(jīng)牛頓冷卻定律計算出的環(huán)境溫度與實際所測的家中溫度相近。實驗結(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、一杯開水的溫度降到室溫大約需要多少時間？答：一般情況下，開水的溫度是100℃，室溫是26℃時，所以一杯250ml的開水冷卻至室溫大約需1—2h。三、實驗探究2、應(yīng)在炒菜之前多長時間將冰箱里的肉拿出來解凍？答：運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解凍，這樣既有利于切又能保持肉味的鮮美。三、實驗探究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程中熱水由于蒸發(fā)會失去一部分的水，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，從溶解氣體對流和周圍事物等方面考慮，熱水管較冷水管先結(jié)冰。三、實驗探究四、提出挑戰(zhàn)Mpemba效應(yīng)

姆潘巴在坦桑尼亞的馬干巴中學讀三年級時，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，放進電冰箱。為了爭得電冰箱的最后一只冰盤，我決心冒著弄壞電冰箱的風險而把熱牛奶放進去了。一個多小時以后，我們打開電冰箱，里面出現(xiàn)了驚人的奇跡:我的冰盤里的熱牛奶已結(jié)成堅硬的冰塊，而他們的冰里還是稠稠的液體。我飛快地跑去問物理老師，他淡淡地回答說:"這樣的事一定不會發(fā)生。"

四、提出挑戰(zhàn)Mpemba效應(yīng)

進入高中后，在學習牛頓冷卻定律時，我又問物理老師，他同樣輕率地否定了我的觀察。我繼續(xù)述說我的理由，可老師不愿意聽，在一旁的同學們也幫著老師質(zhì)問我:"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不符嘛!"在同學們的訕笑聲中，老師帶著無可奈何的神情說道:"你說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，只要我做錯一點，同學們就馬上說"這是姆潘巴的什么……。"盡管如此，我仍然堅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府達累斯竟薩拉趟姆大心學物理籌系系鋼主任奧斯波恩博士來我匆校訪剖問，琴我決濁心求梢助于螞博士遇，我遠向他敵講述慕了我已的奇鬧遇。帆他先謙是笑薄了一取下，腎然后彼認真文地聽獸取了右我的飽復述臥，博旅士回傭校后暖親自惡動手艦并觀刑察到點了同紀一事針實。聯(lián)他高盡度評蟻價了辨我的刪觀察透，他錢說:"姆潘簽巴的攪觀察預，事年實上廁提出棕了權(quán)虹威物界理學稈家可蛙能遇們到的欠危險欠，同處時也烏對物鋤理教脊師提煮出了誼一個慎感興盟趣的營問題秀。"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菌，這畜種溫鋼度差聽較大喜，而辟且在換整個千凍結(jié)驗前的愧降溫撿過程膝中，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?；谄逡陨吓蹆煞絼?wù)面的獨理由兼，熱坑牛奶訓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)佛生嚴陵重冰窄凍的脈日子霞里，販熱水破管應(yīng)奴該先驗于冷嗽水管未發(fā)生筐凍結(jié)機，是特不是蠶這樣丙呢?反思冷牛禍奶從認初溫賽開始漂到凍猜結(jié)所倆需時餐間為t1，熱莫牛奶崗冷卻攔到初拐溫所筋需時騎間t2，則蹤蝶熱牛國奶從喇初溫劃開始笛到凍董結(jié)所鑰需的富全部刷時間陣為t1雁+t酸2。顯然省有(t款1+車t2拾)>噸t1催.推導兄出如橫下結(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