# Виды теплопередачи. Количество теплоты

> Как тепло уходит из кружки и почему термос его не отпускает: три вида теплопередачи и первый расчёт количества теплоты.

**Физика, 8 класс.** Урок бесплатного онлайн-самоучителя «ШкольныйГид». Обновлено: 2026-09-30.

Страница урока: https://shkolniygid.ru/fizika/8-klass/teploperedacha/

Утром в термос залили кипяток — вечером он всё ещё обжигает губы. Кружка с тем же чаем остыла за полчаса. Разгадка в устройстве термоса: между двумя стенками колбы выкачан воздух, а поверхность блестит, как зеркало. Так перекрыты сразу все пути, которыми тепло покидает горячее тело. Передачу энергии от горячего тела к холодному без переноса вещества называют **теплопередачей**, и её количество в физике умеют считать в джоулях.


![Три вида теплопередачи: слева металлический стержень с горячим концом у горелки и стрелками тепла, в центре батарея с кругом конвекции тёплый воздух вверх и остывший вниз, справа источник излучения с волнами к земле, внизу термос с двойной стенкой и вакуумом](https://shkolniygid.ru/img/lessons/fiz-teplo.webp)

*Теплопроводность передаёт тепло от частицы к частице, конвекция — самим потоком жидкости или газа, излучение — волнами даже через вакуум. Термос перекрывает все три канала: вакуум между стенками и зеркальное покрытие.*


### Три вида теплопередачи


**Теплопроводность** — энергия передаётся от частицы к частице: алюминиевая ложка в кипятке обжигает губы через полминуты, деревянная — никогда. Металлы проводят тепло отлично, воздух и дерево плохо, вот почему ручки кастрюль делают из пластика. **Конвекция** — перенос тепла потоками: нагретый слой жидкости или газа расширяется, становится легче и всплывает, холодный опускается. Так греется вода в кастрюле и воздух у батареи. **Излучение** — перенос энергии электромагнитными волнами, и вакуум ему не помеха: Солнце греет Землю через 150 млн км пустоты. Тёмные поверхности поглощают излучение лучше светлых.


| Вид теплопередачи | Как передаётся | Нужна ли среда | Пример |
| --- | --- | --- | --- |
| Теплопроводность | от частицы к частице | да | ложка в кипятке, ручка кастрюли |
| Конвекция | потоками жидкости или газа | нужна жидкая или газообразная | вода в кастрюле, тёплый воздух у батареи |
| Излучение | электромагнитными волнами | нет, работает в вакууме | Солнце греет Землю через пустоту |


### Теплопроводность: смотрим в таблицу


Скорость передачи тепла у материалов различается в тысячи раз, и физики измерили это числами. Теплопроводность в таблице ниже дана в ваттах на метр-кельвин: чем больше число, тем быстрее материал проводит тепло и тем страшнее схватить ручку из этого материала.


| Вещество | Теплопроводность, Вт/(м·К) |
| --- | --- |
| Медь | 400 |
| Сталь | 50 |
| Кирпич | 0,7 |
| Дерево | 0,2 |
| Воздух | 0,026 |


Из таблицы сразу видно три житейских хода. Ручки кастрюль делают из дерева или пластика — в сотни раз худших проводников, чем металл. Внутри шерстяного свитера и в пухе зимней куртки заперт воздух — один из лучших изоляторов. А кирпичная стена с числом 0,7 держит тепло дома в сотни раз лучше стальной. По этой же логике устроены двойные рамы окон: между стёклами заперт неподвижный слой воздуха, и он почти не выпускает тепло на улицу. В снежной норке спасались полярные туристы — снег с его запертым воздухом греет лучше многих палаток.


### Конвекция: почему батареи ставят под окном


Нагретая жидкость или газ расширяются, становятся легче и всплывают вверх, а холодные слои опускаются на их место — так возникает круговорот потоков. Поэтому батареи отопления висят под окнами: тёплый воздух от них поднимается, растекается по комнате и выталкивает холодный слой от окна вниз к радиатору. Замкнётся этот круг — и комната прогреется вся, а не только полка над батареей.


Те же потоки работают и в природе. Днём суша греется быстрее моря, воздух над ней всплывает, и на его место дует ветер с моря — дневной бриз. Ночью картина переворачивается, и ветер тянет обратно. А в твёрдом теле конвекции не бывает: слоям не по чему течь, там работает только теплопроводность.


Куда дует сквозняк, тоже подсказывает конвекция: тёплый воздух комнаты уходит через верх открытой форточки, а холодный с улицы стелется по полу. Так циркулируют и печи с каминами — тёплый воздух в трубе всплывает и тянет за собой дым, поэтому без тяги печка не разгорится.


### Излучение: чёрное греется быстрее белого


Любое тело, даже холодное, посылает электромагнитные волны, а при нагреве излучение резко растёт — сначала как невидимое инфракрасное, при сильном жаре и как свечение. Излучению не нужно вещество, поэтому его теплопередача доходит через вакуум: Солнце греет Землю через 150 миллионов километров пустоты.


Тёмные поверхности поглощают излучение лучше светлых — чёрная машина на солнце раскаляется сильнее белой, а в белой одежде летом прохладнее. Работает и обратная сторона: горячая тёмная поверхность и излучает сильнее. Именно поэтому радиаторы часто красят в тёмный цвет, а корпус термоса блестит — зеркальная стенка отражает лучи обратно к чаю.


Излучение труднее всего поймать рукой, но проще всего увидеть: раскалённая спираль электроплитки светится и греет лицо на расстоянии, а инфракрасные камеры ловят тепло тел даже в темноте. Батарея излучает постоянно — у стены за радиатором всегда теплее, чем у противоположной.


### Количество теплоты: считаем в джоулях


**Количество теплоты** $Q$ — энергия, которую тело получило или отдало при теплопередаче. Для нагрева работает формула $Q = cm\Delta t$: здесь c — удельная теплоёмкость (сколько энергии нужно 1 кг вещества на нагрев 1 °C), m — масса, Δt — изменение температуры. У воды c = 4200 Дж/(кг·°C) — одна из самых больших в таблице, поэтому вода долго греется и медленно остывает. Пример: нагреваем 2 кг воды с 20 до 100 °C. Здесь Δt = 80 °C, значит Q = 4200 · 2 · 80 = 672 000 Дж. Остывая, вода отдаёт ровно столько же.


| Вещество | c, Дж/(кг·°C) |
| --- | --- |
| Вода | 4200 |
| Лёд | 2100 |
| Алюминий | 920 |
| Железо | 460 |
| Медь | 400 |
| Свинец | 140 |


> **Ловушка.** Δt — это разность температур, а не конечная температура: нагрев с 20 до 100 °C — это Δt = 80 °C, а не 100. Вторая ошибка — судить о температуре по ощущениям. Металл на ощупь холоднее дерева при одной и той же температуре: он просто быстрее отбирает тепло руки своей высокой теплопроводностью.


*[Интерактив: Верю — не верю — доступен на странице урока]*


*[Интерактив: Теплопередача в парах — доступен на странице урока]*


Ты схватил металлическую ручку сковороды и обжёгся, а деревянная ручка остаётся почти холодной: металл проводит тепло быстро, дерево — плохо. В термосе между стенками вакуум, поэтому тепло не уходит ни теплопроводностью, ни конвекцией, и чай остаётся горячим часами.


> **Совет.** Определяя вид теплопередачи, задай себе два вопроса. Есть контакт тел? Тогда теплопроводность. Есть поток жидкости или газа? Тогда конвекция. Если ни того ни другого, а тепло всё равно дошло — это излучение. Запомни и крайний случай: в невесомости тёплый воздух не поднимается, конвекции нет, поэтому на космической станции вентиляторы обязаны гонять воздух принудительно.


### Песок, вода и калория: кто греется быстрее


У песка удельная теплоёмкость около 800-900 Дж/(кг·°C) — почти в пять раз меньше, чем у воды. Поэтому на пляже днём песок обжигает ноги, а море остаётся прохладным: одни и те же 4200 Дж поднимают температуру килограмма воды на один градус, а килограмма песка — сразу на пять. Вечером всё наоборот: вода остывает медленно и отдаёт тепло берегу, поэтому у больших водоёмов климат мягче.


Из тех времён, когда про джоули ещё не договорились, пришла старая единица — калория: столько энергии нужно, чтобы нагреть 1 г воды на 1 °C, это примерно 4,2 Дж. Отсюда и «калории» на упаковках продуктов. Запись 4200 Дж/(кг·°C) означает то же самое на каждый грамм: у воды теплоёмкость рекордная, поэтому в батареи льют воду, а медный паяльник со своими 400 Дж/(кг·°C) греется за секунды.


$$Q = qm$$

*Количество теплоты при сгорании топлива*


### Словарь урока


**Теплопередача** — передача энергии от горячего тела к холодному без переноса вещества
**Теплопроводность** — передача энергии от частицы к частице без потоков
**Конвекция** — перенос тепла потоками жидкости или газа
**Излучение** — перенос энергии электромагнитными волнами, работает в вакууме
**Количество теплоты** — энергия, полученная или отданная телом при теплопередаче, в джоулях
**Удельная теплоёмкость** — энергия для нагрева 1 кг вещества на 1 °C


### Разбор типовой задачи


**Сколько энергии съедает чайник**

1. Условие: вскипятить 1,5 л воды, начальная температура 20 °C. Переводим литры в массу: 1 л воды весит 1 кг, значит m = 1,5 кг.
2. Находим изменение температуры: от 20 °C до кипения 100 °C. — $$\Delta t = 100 - 20 = 80$$
3. Подставляем в формулу Q = cmΔt: c воды 4200 Дж/(кг·°C). — $$Q = 4200 \cdot 1{,}5 \cdot 80$$
4. Считаем результат. — $$Q = 504000$$
5. Проверяем по мощности: чайник на 2000 Вт каждую секунду отдаёт 2000 Дж, значит нагрев займёт 504000 / 2000 = 252 секунды — около четырёх минут. Реальные чайники тратят чуть больше: часть тепла уходит на сам чайник и воздух.
6. Ответ: примерно 504 кДж, то есть половина мегаджоуля ушла только на воду.


*[Интерактив: Прикинь теплоту сгорания — доступен на странице урока]*


*[Интерактив: Определи вид теплопередачи — доступен на странице урока]*


### Как это спрашивают на проверочных


- определи вид теплопередачи по описанию: ложка, бриз, жар костра
- почему ручку кастрюли делают пластиковой
- рассчитай Q по формуле cmΔt с данными из таблицы
- какой вид теплопередачи не работает в вакууме и почему
- почему свитер греет не сам, а удерживает воздух


В задачах на Q = cmΔt выписывай данные столбиком: масса, изменение температуры, теплоёмкость. Забыть перевести литры в килограммы или взять Δt за конечную температуру — две самые частые ошибки на один балл. А в вопросах «какой вид теплопередачи» держи в голове короткий тест: контакт — поток — лучи.


## Частые вопросы

### Почему в термосе между стенками вакуум?

Вакуум не проводит тепло, а потокам в нём не по чему циркулировать: теплопроводность и конвекция отключены. От излучения спасает зеркальное покрытие стенок.


### Почему металлический предмет кажется холоднее деревянного?

Температура у обоих одна — комнатная. Металл быстрее отбирает тепло у руки из-за высокой теплопроводности, отсюда и ощущение «холоднее».


### Что показывает удельная теплоёмкость?

Сколько энергии нужно 1 кг вещества, чтобы нагреть его на 1 °C. У воды это 4200 Дж/(кг·°C) — много по меркам таблицы, поэтому в батареи льют именно воду.


### Почему под снегом растения не вымерзают?

Снег рыхлый, в нём заперт воздух, а воздух проводит тепло в десятки раз хуже кирпича. Снежное одеяло держит тепло земли и не пускает мороз к корням.


## Проверь себя (вопросы и ответы)

#### Вопрос 1: Сколько джоулей нужно, чтобы нагреть 2 кг воды от 20 до 100 °C? (c = 4200 Дж/(кг·°C))
**Ответ:** 672000

*Пояснение: Q = cmΔt = 4200 · 2 · (100 − 20) = 672 000 Дж.*


#### Вопрос 2: Каким способом Солнце передаёт тепло Земле?
- ☐ теплопроводностью
- ☐ конвекцией
- ✅ излучением
- ☐ никаким

*Пояснение: Между Землёй и Солнцем вакуум: ни частиц для теплопроводности, ни вещества для потоков. Остаётся излучение.*


#### Вопрос 3: Деревянная ручка кастрюли нагревается медленнее металлической, потому что у дерева теплопроводность ниже.
- ✅ Правда
- ☐ Неправда

*Пояснение: Дерево плохо проводит тепло, поэтому ручку успеваешь схватить рукой без прихватки.*


#### Вопрос 4: Соедини вид теплопередачи с примером.
- теплопроводность — ложка в горячем чае
- конвекция — ветер с моря на берег
- излучение — жар костра на щеках

*Пояснение: Ложка греется теплопроводностью, ветер — это поток воздуха, а жар от костра доходит лучами.*


#### Вопрос 5: Вода массой 0,5 кг остыла на 10 °C. Сколько джоулей она отдала? (c = 4200 Дж/(кг·°C))
**Ответ:** 21000

*Пояснение: Q = cmΔt = 4200 · 0,5 · 10 = 21 000 Дж.*


#### Вопрос 6: Какие виды теплопередачи перекрыты в термосе?
- ✅ теплопроводность
- ✅ конвекция
- ✅ излучение
- ☐ диффузия

*Пояснение: Вакуум убивает теплопроводность и конвекцию, блестящая стенка отражает излучение. Диффузия к передаче тепла отношения не имеет.*


#### Вопрос 7: Какой вид теплопередачи сработал?
- **Теплопроводность:** ложка нагрелась в чае, ручка кастрюли нагрелась
- **Конвекция:** тёплый воздух от батареи поднимается
- **Излучение:** Солнце греет Землю, костёр греет лицо

*Пояснение: Через твёрдое тело идёт теплопроводность, потоками жидкости и газа — конвекция, а через пустоту тепло способно идти только излучением.*


#### Вопрос 8: Дополни про конвекцию и излучение.
Тёплые потоки поднимаются вверх, потому что при нагревании плотность газа **уменьшается**, а теплопередача через вакуум возможна только **излучением**.

*Пояснение: Горячий воздух легче холодного и всплывает, а через пустоту энергия передаётся только электромагнитными волнами.*


## Тренажёр

На [странице тренажёра](https://shkolniygid.ru/fizika/8-klass/teploperedacha/trenazher/) — 3 типов задач с бесконечными вариантами чисел, проверкой ответа и разбором каждого шага.