Нагревание и теплота
Это понятие впервые встречается на программе «Стартовая программа по инженерному развитию» — примерно 6-8 лет (1-2 класс).
Когда предмет получает тепло, он нагревается — становится горячее. Жало паяльника греется от электричества и поэтому плавит припой.
Тепло перетекает от горячего к холодному, как вода с горки: ложка в горячем чае нагревается, а сам чай остывает.
Показать на паяльнике, что нагревается (жало) и что защищает руку (ручка); объяснить, почему жало нельзя трогать ещё долго после выключения.
Передача энергии от горячего тела к холодному, пока их температуры не сравняются. Три пути: теплопроводность (жало паяльника), конвекция (тёплый воздух поднимается), излучение (жар от лампы). Металлы проводят тепло хорошо, пластик и воздух — плохо.
Опустить в горячую воду металлическую и пластиковую ложки и сравнить, какая быстрее нагреется; объяснить, почему радиаторы в электронике делают из металла.
Теплота — энергия, передаваемая между телами из-за разности температур; измеряется в джоулях, а температура — в градусах: это разные величины. Q = c·m·ΔT: нагреть 1 кг воды на 1 °C — ≈4200 Дж. Тепло самопроизвольно идёт только от горячего к холодному; электрическая энергия в резисторе целиком выделяется теплом.
Рассчитать по Q = c·m·ΔT энергию для нагрева 200 г воды от 20 до 100 °C (≈67 кДж) и оценить время нагрева кипятильником мощностью 500 Вт.
Частое заблуждение
«Температура и количество тепла — одно и то же». Нет: кружка чая и ванна воды одной температуры содержат разное количество тепла — ванна может согреть целую комнату.