БРАУЗЕРУ ПОРА ОБНОВИТЬСЯ
Физика движется вперёд. Твой браузер пока не поддерживает возможности наших опытов и игр. Обнови его — и возвращайся за открытиями.
Устанавливай браузер только с официального сайта. На iPhone и iPad обнови iOS / iPadOS.
Почувствуй физику в движении. Начни с теплопроводности: энергия переходит от горячего к холодному без переноса вещества.
Тепло в движении. От горячего — к холодному.
Художественная анимация. Физику объясняем ниже.
От ложки до теплоизоляции: три идеи, которые объясняют знакомые вещи.
Она переходит от более нагретых частей тела к менее нагретым. Частицы взаимодействуют; в твёрдом теле они колеблются около своих положений. В металлах энергию переносят и свободные электроны.
Поток вещества вместе с энергией — это уже конвекция.Теплопроводность материала описывает коэффициент λ (или k). Единица — Вт/(м·К). Меньшая λ означает меньший поток тепла при одинаковых толщине, площади и разности температур.
λ — теплопроводность; c — удельная теплоёмкость. Это разные свойства.Самопроизвольная теплопередача идёт от более горячего к более холодному. В теплоизолированной системе она приводит к тепловому равновесию. Если источник поддерживает нагрев, разность температур может сохраняться.
Прикосновение показывает ощущение теплового потока, а не точную температуру.Для однородного плоского слоя в установившемся режиме: мощность теплопередачи P = λAΔT/d. Здесь A — площадь, d — толщина. Вдвое более толстый слой при прочих равных пропускает вдвое меньшую мощность. Модель не учитывает краевые эффекты и не заменяет полный расчёт здания.
Теплопроводность зависит и от температуры, и от структуры материала. Не сравнивай утеплители по одному числу, если их толщина различается.
Вращение и волны на первом экране — художественный образ тепла, а не физическая схема теплопроводности.
8 тепловых миров. Никакого таймера. Крути колесо, размышляй и узнавай почему. Или войди — и собирай баллы в рейтинге.
НАЖМИ В ЦЕНТРЕ · ОТКРОЙ ТЕМУ
0 / 0 открытий
От частиц до солнечной энергии — за каждой темой стоит маленькая история из жизни.
Объяснения Павла Виктора в наших коротких интерпретациях. Прочитай, измени условия в живой модели и вернись к оригинальному видео.
Почему термометр должен подождать? Измени массу и предскажи, как договорятся горячее и холодное.
Исследовать равновесие ↗Медь, сталь или дерево? Найди честное сравнение и раскрой ловушку «холодного» металла.
Раскрыть тепловое дело ↗Уменьши давление в виртуальной колбе. Посмотри, как вода может кипеть при комнатной температуре.
Открыть холодное кипение ↗Автор оригинальных видео — Павел Виктор. Учебные интерпретации и реализация — Яна Костова. Каждая статья содержит ссылку на видеооригинал.
Открой каталог, чтобы загрузить уроки.
Побудуй станцію, розкрий загадки, відкалібруй термометр або стань тепловим інженером. Обирай, перевіряй, пробуй знову. Тут немає таймера — є час зрозуміти.
От маленькой догадки до большого «ага!». Каждый маршрут — 12 шагов с анимированными подсказками.
Выбрать приключение ↓Упакуй груз, построй защиту и настрой нагрев. У каждого решения есть физическая причина.
Игра загружается… Если кнопки не появились, обнови страницу и разреши JavaScript для этого сайта.
Не верь первому впечатлению. Открой подсказку, сделай прогноз и найди объяснение без магии.
Игра загружается… Если кнопки не появились, обнови страницу и разреши JavaScript для этого сайта.
Прочитай шкалу, проверь равновесие и раскрой секрет аккуратного измерения. 12 шагов без спешки.
Игра загружается… Если кнопки не появились, обнови страницу и разреши JavaScript для этого сайта.
Сравнивай материалы честно, управляй тепловыми путями и докажи свой вывод. 12 инженерных задач.
Игра загружается… Если кнопки не появились, обнови страницу и разреши JavaScript для этого сайта.
Это учебные модели, а не инструкции по нагреванию дома. Прогресс сохраняется в этом браузере, если хранилище доступно. Игры не добавляют баллов в общий рейтинг.
Без спешки. Каждый новый вопрос — один шанс на баллы.
Сложность растёт вместе с твоими открытиями.
Создай логин и пароль, возвращайся к новым вопросам. В открытом рейтинге показываем только твой псевдоним — с твоего согласия.
Твой результат появляется в открытом рейтинге, если ты согласишься. Для игры с друзьями есть приватные командные комнаты: общая миссия и суммарные баллы, без чата с незнакомцами.
Банк растёт с новыми уроками. Уже зачтённые вопросы повторных баллов не дают. Учиться без регистрации можно всегда.
Правильный ответ: 10, 20 или 30 баллов в зависимости от уровня. После каждых 10 правильных ответов уровень растёт — до третьего.
Загружаем рейтинг…
Новые уроки в Telegram ↗Открой бота и выбери «Подписаться». 1–2 подборки в день и новые статьи. Отписаться можно в любой момент.
Предскажи → проверь → объясни. Меняй одну величину и увидь причину результата.
Готова к открытию
Виртуальный опыт. Тепловой цвет условный: чистая вода не краснеет от нагрева. Пузырьки при кипении — водяной пар.
Схема, масштаб условный. Каждая точка — молекула H₂O: при кипении она не распадается. Расстояния и скорости условны; температуру измеряй термометром. Белое «облако» над колбой обозначает сконденсировавшиеся капельки; газообразный водяной пар невидим.
Остальные начальные условия A/B одинаковы. Шкалы графиков общие.
Только свободный опыт по времени. Давление можно менять во время работы: его падение может вызвать быстрое вскипание. При 0 Вт вода стремится к температуре среды: более тёплая охлаждается, более холодная нагревается. U — заданное свойство условной колбы; её теплоёмкость не учитывается.
A — сплошная линия. B — штриховая.
1 кг воды · 1 атм. Приближение для разбавленного раствора.
Чистая вода: 99,97 °C. Раствор: 99,97 °C. ΔT = 0,00 °C.
i ≈ 2; Kb = 0,512 К·кг/моль. Время нагрева раствора эта карточка не прогнозирует.
Отдельный равновесный опыт при 25 °C: сначала 1 кг воды. Меняй долю испарившейся воды и наблюдай, сколько соли ещё растворяется. Это не модель скорости испарения или кипения рассола.
Растворимость NaCl ≈ 360 г/кг воды при 25 °C. Растворённая соль + кристаллы = исходная соль. Соль не исчезает вместе с водой. Формулу «щепотки соли» не продолжаем на концентрированный раствор.
Базовый режим: равномерно перемешанная вода, постоянное абсолютное давление, пар отводится. Нет теплопотерь, теплоёмкости колбы, перегрева и испарения до кипения. При 0 Вт в базовом режиме вода не охлаждается; расширенный режим добавляет теплообмен U(T − Tсреды). Это описание модели, а не всех реальных условий.
Q = ∫Pdt; c = 4180 Дж/(кг·К); Qнагр = mc(Tкип − 20); mпара = (Q − Qнагр)/L(p). Tкип: IAPWS-IF97, область 4. L(p): таблица IF97 с шагом 0,1 атм, между точками — линейная интерполяция.
Нагрев и давление исследуем только виртуально. Не повторяй опыты с давлением дома.
Только в этом браузере на этом устройстве. Без отправки на сервер.
Три понятия, которые помогут
разобраться в тепловых процессах.
Тело получает энергию. При нагревании его температура растёт; при плавлении может оставаться постоянной.
Например, лёд тает в стакане.Тело отдаёт энергию окружающей среде. При охлаждении температура снижается; при замерзании может не меняться.
Например, горячий чай остывает.В изолированной системе теплота, отданная горячими телами, равна теплоте, полученной холодными.
Q измеряется в джоулях (Дж).Теплопроводность. Энергия передаётся между частицами и соседними частями тела без переноса вещества. Так нагревается металлическая ложка в чае.
Конвекция. Тепло переносится потоками жидкости или газа. Нагретая вода поднимается, более холодная опускается.
Излучение. Энергия передаётся электромагнитными волнами. Именно так тепло от Солнца доходит до Земли через космический вакуум.
Все нужные формулы
в одном месте.
Больше воды или большее изменение температуры — нужно больше теплоты.
Пол-литра воды — примерно 0,5 кг. Нагреваем от 20 до 30 °C: Δt = 10 °C. Q = 4200 × 0,5 × 10 = 21 000 Дж = 21 кДж.
Это теплота, полученная водой. Реальный нагреватель затратит больше энергии, если часть уйдёт в воздух и посуду.
Сколько теплоты отдали более тёплые тела, столько получили холодные.
Воображаемая смесь: одинаковые массы воды при 60 и 20 °C дадут 40 °C, если нет потерь и посуда не поглощает тепло. Одна порция остыла на 20 °C, другая нагрелась на столько же.
Массы разные? Большая порция сильнее влияет на конечную температуру. Проверь в модели смешивания ниже.
Примерно столько нужно, чтобы нагреть 1 кг воды на 1 °C.
4200 Дж/(кг·°C) — обычное школьное округление. В лаборатории берём 4180 Дж/(кг·К). Это близкие приближения: теплоёмкость воды немного зависит от температуры. Изменение на 1 °C равно изменению на 1 К.
Тот же пример: 4180 × 0,5 × 10 = 20 900 Дж. Со школьным округлением — 21 000 Дж: разница около 0,5 %.
Теплоёмкость c показывает, сколько энергии нужно для нагревания. Теплопроводность λ показывает, как материал проводит тепло. Это разные свойства.
Меняй условия.
Наблюдай за результатом.
Выбери массу и температуру воды.
Мы сразу посчитаем результат.
Цвет — условная шкала температуры. Движение частиц — не кипение.
Конечная температура смеси
Сможешь получить заданную температуру?
Материал определяет, как быстро распространяется изменение температуры.
Выбери условия и запусти опыт.
Это качественная иллюстрация: скорость и цвета показывают тенденцию, а не точные значения температуры.Определи, получает тело теплоту или отдаёт.
Выбери ответ.
Меняй одно условие. Смотри на схему и числа. Объясняй, что произошло.
1 кг воды сначала имел 20 °C. Сейчас подведено 560 кДж: видишь кипение! Меняй энергию и найди момент, когда нагревание переходит в кипение.
Вода кипит при 100 °C. Уменьши энергию, чтобы вернуться к нагреванию.
100.0 °CТемпература
280 сВремя нагрева в модели
0.901 кгОстаток жидкой воды
До кипения Q = cmΔt. Чтобы нагреть 1 кг воды от 20 до 100 °C, нужно 336 кДж. Дальше энергия расходуется на превращение воды в пар: Q = rm, r ≈ 2260 кДж/кг. При постоянном давлении температура во время кипения почти не меняется. Более мощный нагреватель быстрее подводит энергию и усиливает кипение.
В модели нет теплопотерь и теплоёмкости сосуда; давление — 1 атм. Поле энергии задаёт уже полученную водой энергию, а время вычисляется как Q/P.
Цвет — условная шкала температуры; вода не становится оранжевой. Пузырьки появляются при кипении. Лёгкое дрожание сосуда — художественный эффект.
Одинаковая площадь 1 м², разность температур 20 °C. Какой слой пропустит меньше энергии каждую секунду?
16.0 Вт
Мощность теплопередачи через слой
При установившемся режиме P = λAΔT/d. Удвой толщину: мощность уменьшится вдвое. Уменьши λ: поток энергии тоже уменьшится. Значения материалов приблизительные; модель однородного плоского слоя не учитывает влажность, мостики холода и краевые эффекты.
Начальная температура — 20 °C. Сравни, как нагреваются вода и металлы при одинаковых массе и полученной энергии.
Заполнение показывает температуру на условной шкале, а не расширение вещества.
30.0 °C
Δt = Q/(cm). Большая удельная теплоёмкость c означает меньшее изменение температуры при одинаковых Q и m. За 42 кДж 1 кг воды нагреется на 10 °C, алюминия — примерно на 46,7 °C, меди — на 109,1 °C. Модель без теплопотерь и изменения состояния; c считаем постоянной.
Знакомые вещи.
Неожиданные объяснения.
Между кристаллами снега есть воздух. Он плохо проводит тепло, поэтому слой снега защищает почву и растения от быстрого охлаждения.
У металла и дерева может быть одинаковая комнатная температура. Но металл быстрее забирает тепло от руки — поэтому кажется холоднее.
Пористые материалы, например аэрогель, ограничивают передачу тепла. Похожий принцип работает в пушистой одежде: воздух между волокнами помогает удерживать тепло.
В вакууме нет вещества для конвекции и теплопроводности. Между удалёнными телами энергия передаётся излучением.
Только теплопроводность. Бытовые ловушки, необычные сравнения и немного логики — без таймера и школьных оценок.
Стрелки подсказывают направление передачи энергии. Один кубик тает быстрее. Подставки были в одной комнате. Что пропустил наш детектив?
Проверь в настоящем опыте →Сделай предположение. Выбери объяснение. После ответа откроется разбор: почему одна идея работает, а другая подводит.
6 настоящих опытов с простыми вещами. Здесь интересно ошибиться в прогнозе — и понять почему.
Открой инструкцию, выбери прогноз и отмечай шаги по очереди. Сравни наблюдение с прогнозом и повтори опыт. Схемы объясняют идею: это не фотографии и не обещанные результаты.
Движение на схемах — условная повторяющаяся иллюстрация, а не измерение. Собственный опыт проходи шаг за шагом ниже.
Кубик в куртке тает быстрее или медленнее?
Две одинаковые пластиковые чашки с крышками, два похожих кубика льда, сухая ткань, поднос, часы.
Выбери прогноз. Затем отмечай выполненные шаги по очереди.
Меняй только оболочку. Количество льда, чашки, крышки и место — одинаковые.
Обычно обёрнутый кубик сохраняется дольше: изоляция уменьшает поступление энергии из тёплой комнаты. «Куртка» не создаёт холод. Если разницы нет, проверь толщину ткани и повтори опыт.
Изоляция работает в обе стороны. Она замедляет охлаждение тёплого и нагревание холодного. Как использовать это, чтобы довезти мороженое домой?
Безопасно: Ткань должна оставаться сухой. Воду собирай на поднос; держи подальше от электроприборов.
«Холодный» металл спасёт лёд? Сделай прогноз!
Металлическая и пластиковая подставки без острых краёв, два похожих кубика, поднос, часы.
Выбери прогноз. Затем отмечай выполненные шаги по очереди.
Одинаковые размер льда, место и начальная температура. Бери подставки близких размеров; их толщина тоже влияет.
На металле лёд часто тает быстрее: металл лучше передаёт ему энергию. Холоднее на ощупь не значит холоднее по термометру. Это качественное сравнение, а не точное измерение теплопроводности.
Одна температура — разные ощущения. Проследи путь энергии от подставки комнатной температуры ко льду. Скорость таяния зависит и от материала, и от размеров подставки.
Безопасно: Не охлаждай металл в морозильнике и не касайся льда языком. Убери воду после опыта.
Чашка «потеет»: она протекает или вода пришла из воздуха?
Две прозрачные пластиковые чашки, вода комнатной температуры, лёд, крышки, салфетка.
Выбери прогноз. Затем отмечай выполненные шаги по очереди.
Меняй температуру воды; чашки, крышки и окружающий воздух — одинаковые.
Водяной пар из воздуха конденсируется на достаточно холодной поверхности. Капли снаружи — не доказательство утечки. Если воздух очень сухой, заметных капель может не быть. Тогда повторяют опыт в других условиях, а не придумывают результат.
В воздухе тоже есть вода. На холодной поверхности водяной пар может стать каплями. Подумай, почему во влажной комнате их легче заметить.
Безопасно: Используй устойчивые чашки и поднос; не пей воду после опыта.
Тёмная или светлая: какая «футболка» лучше ловит энергию?
Две одинаковые чашки, чёрная и белая бумага, вода, два безопасных термометра, часы.
Выбери прогноз. Затем отмечай выполненные шаги по очереди.
Разный только цвет. Объём воды, чашки, время освещения и ветер должны быть близкими.
Тёмная оболочка обычно поглощает больше солнечного излучения, поэтому вода может нагреться сильнее. Реальный результат зависит также от материала, ветра и облаков. Это упрощённый опыт, вдохновлённый солнечным нагревателем NASA JPL.
Свет может нагревать. Сравни изменение температуры, а не только конечное число. Облака и ветер тоже влияют: запиши условия.
Безопасно: Без луп, зеркал и концентрации лучей. Не смотри на Солнце. В пасмурную погоду попробуй в другой день.
Тепло без батарейки: откуда взялась энергия?
Твои сухие ладони и часы. Лаборатория уже с тобой!
Выбери прогноз. Затем отмечай выполненные шаги по очереди.
Сравни контакт без движения со скольжением. Не увеличивай силу трения.
При скольжении ты совершаешь работу против трения. Часть энергии переходит во внутреннюю энергию ладоней: они нагреваются. Источник — энергия организма. Ощущение даёт наблюдение, а не точное значение температуры.
Механическая работа может нагревать. Найди ещё пример перехода механической энергии во внутреннюю. Какая часть системы в нём нагревается?
Безопасно: Движения лёгкие. При дискомфорте остановись; не три повреждённую кожу.
Вода исчезла, хотя не кипела. Где она теперь?
Два герметичных пакета, вода комнатной температуры и тёплая вода до 40 °C, два одинаковых кусочка бумажного полотенца, пипетка, поднос.
Выбери прогноз. Затем отмечай выполненные шаги по очереди.
Одинаковые бумага, капли, освещение и поток воздуха. Разная только температура воды в пакетах.
Вода испаряется и без кипения. Нагревание бумаги обычно ускоряет испарение: частицы получают энергию для перехода в газ. Водяной пар невидим; стрелки — условное обозначение. Влажность воздуха влияет на скорость.
Вода переходит в невидимый пар. При испарении она попадает в воздух. Спрогнозируй влияние движения воздуха и меняй только одно условие за раз.
Безопасно: Без кипятка и спирта. Тёплую воду и герметичность проверяет взрослый; пользуйся подносом.
Для опытов с водой нужны поднос и помощь взрослого. Результаты зависят от условий — записывай увиденное, даже если прогноз не подтвердился.
Сначала спроси «почему?». Затем открой объяснение и проверь идею в лаборатории.
Если оба предмета долго лежали в комнате, их температура примерно одинакова. Металл быстрее отводит энергию от тёплой руки, поэтому ощущение холода сильнее. Прикосновение не заменяет термометр.
Подумай: почему ручку кастрюли делают из материала, плохо проводящего тепло?
Тело производит тепло благодаря обмену веществ. Одеяло удерживает воздух и замедляет теплопередачу. Обычное одеяло не является источником энергии.
Опыт без нагревания: сравни, как долго тает кубик льда в открытом стакане и в стакане, обёрнутом тканью.
Между Солнцем и Землёй в основном вакуум. Там не могут циркулировать потоки воздуха. Энергию переносит электромагнитное излучение, часть которого поглощает поверхность Земли.
Подумай: почему в тени часто прохладнее, чем под прямыми солнечными лучами?
Для одинакового изменения температуры воде нужно много энергии: её удельная теплоёмкость около 4200 Дж/(кг·°C). Большая масса воды медленно нагревается и медленно охлаждается.
Задача: 0,5 кг воды нагрели на 10 °C. Q = 4200 × 0,5 × 10 = 21 000 Дж, если потерями пренебречь.
При плавлении чистого льда под нормальным давлением энергия идёт на изменение состояния. Пока лёд и вода сосуществуют в равновесии, температура близка к 0 °C. После окончания плавления вода может нагреваться.
Различай: нагревание — Q = c·m·(t₂ − t₁), плавление — Q = λ·m. Здесь λ — удельная теплота плавления (Дж/кг), а не коэффициент теплопроводности из другой темы.
Для испарения воды нужна энергия. Она может поступать от ткани и кожи. Движение воздуха отводит влажный воздух рядом и может ускорять испарение.
Наблюдай безопасно: как скорость высыхания зависит от движения воздуха? Не переохлаждайся.
Термос замедляет теплообмен в обе стороны. Вакуумный зазор уменьшает теплопроводность и конвекцию, отражающие поверхности — излучение, крышка — обмен через горлышко.
Проверь идею: поможет ли теплоизоляция холодному напитку в тёплой комнате?
Для двух порций воды без потерь температура смеси зависит от масс: t = (m₁t₁ + m₂t₂)/(m₁ + m₂). При равных массах получаем обычное среднее. Реальная посуда тоже может получать энергию.
Пример: 2 кг при 20 °C + 1 кг при 80 °C → 40 °C. Проверь другие пропорции в лаборатории.
100 °C — температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении. В горах давление ниже, поэтому вода может кипеть при более низкой температуре. Испарение, в отличие от кипения, возможно и при 20 °C.
Не проводи опыты с кипятком самостоятельно. Для объяснения достаточно модели и наблюдений.
Потри ладони: механическая работа может увеличить их внутреннюю энергию. Теплопередача и работа — два способа изменения внутренней энергии. Энергия не возникает из ничего.
Объясни словами: откуда поступает энергия при трении?
На графике температура–время наклонный участок может показывать нагревание. Горизонтальный участок при изменении состояния означает постоянную температуру, хотя энергия поступает. Всегда проверяй подписи осей и условия опыта.
Спроси: означает ли горизонтальная линия, что нагреватель обязательно выключили?
Нагревай только нужное количество воды. Снижай теплопотери теплоизоляцией. Мощность показывает скорость передачи или превращения энергии: 1 Вт = 1 Дж/с.
Пример: 500 Вт за 10 с → 5000 Дж. Не вся энергия реального прибора попадает только в воду.
Материалы подготовлены для 8 класса. Автор проекта — Yana Kostova · Яна Костова. Горячие опыты — только со взрослыми; интерактивные лаборатории можно исследовать самостоятельно.
Три уровня. По шесть вопросов.
Без оценок — только новые открытия.
Автор и технический реализатор EASYPhysics. Создаёт объяснения, интерактивные опыты и игры — чтобы физику хотелось исследовать и понимать.
Яна в Telegram ↗Папа Яны. Поддерживает серверную инфраструктуру и помогает советами при разработке и проверке проекта.
Связь в Telegram ↗