Номер 3, страница 338 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 9. Тепловое расширение твёрдых и жидких тел. Параграф 9.5. Примеры решения задач. Вопросы - номер 3, страница 338.

Условие.

3. Свойственно ли человеку тепловое расширение? Ответ аргументируйте.

Решение.

Да, человеку, как и любому физическому телу, свойственно тепловое расширение. Аргументация этого утверждения основывается на фундаментальных законах физики.

Тело человека состоит из молекул и атомов, которые находятся в непрерывном хаотическом движении. Температура тела является мерой средней кинетической энергии этих частиц. При повышении температуры (например, во время болезни) средняя кинетическая энергия частиц увеличивается, они начинают двигаться интенсивнее, и среднее расстояние между ними возрастает. Увеличение среднего расстояния между частицами приводит к увеличению объёма всего тела, то есть к тепловому расширению. Соответственно, при понижении температуры объём тела будет уменьшаться.

Однако в повседневной жизни мы не замечаем этого явления по нескольким основным причинам.

Во-первых, это эффективная система терморегуляции. Человеческий организм поддерживает постоянную внутреннюю температуру тела в очень узком диапазоне (около 36,6 °C). Значительные отклонения от этой нормы являются признаком серьезного заболевания и, как правило, кратковременны. Таким образом, изменение температуры тела, $ \Delta T $, очень мало.

Во-вторых, это малый коэффициент теплового расширения. Тело человека примерно на 60-70% состоит из воды, а коэффициент объёмного теплового расширения воды и других тканей организма невелик. Изменение объёма, $ \Delta V $, описывается формулой $ \Delta V = \beta V_0 \Delta T $, где $ V_0 $ — начальный объём, $ \beta $ — коэффициент объёмного расширения, а $ \Delta T $ — изменение температуры. Из-за малых значений $ \beta $ и $ \Delta T $ итоговое изменение объёма $ \Delta V $ оказывается пренебрежимо малым и незаметным для наблюдения.

В-третьих, это сложность и неоднородность строения тела. Тело человека не является однородным твёрдым телом или жидкостью. Это сложная система из органов и тканей с разными физическими свойствами. Любое незначительное расширение будет маскироваться другими физиологическими процессами, такими как дыхание, кровообращение, изменение мышечного тонуса и перераспределение жидкостей.

Таким образом, хотя с точки зрения физики тепловое расширение человеку свойственно, на практике его эффект настолько мал, что незаметен и не имеет физиологического значения.

Ответ: Да, человеку свойственно тепловое расширение, поскольку его тело, как и любое другое физическое тело, состоит из атомов и молекул. При увеличении температуры среднее расстояние между частицами увеличивается, что приводит к увеличению объёма. Однако этот эффект практически незаметен из-за системы терморегуляции, поддерживающей температуру тела почти постоянной, и малого коэффициента теплового расширения тканей организма.