Номер 39.20, страница 146 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 39. Виды теплопередачи. Глава 6. Тепловые явления - номер 39.20, страница 146.

39.20 [961] Почему шерстяная одежда сохраняет теплоту лучше, чем хлопчатобумажная?

Решение

Способность одежды сохранять тепло определяется ее теплоизоляционными свойствами, то есть тем, насколько эффективно она замедляет передачу тепла от тела человека в окружающую среду. Ключевую роль в теплоизоляции играет не столько сам материал волокон, сколько воздух, который удерживается между ними. Воздух имеет очень низкую теплопроводность, и поэтому чем больше неподвижного воздуха содержится в структуре ткани, тем лучше она сохраняет тепло.

Разница в теплосберегающих свойствах шерстяной и хлопчатобумажной одежды объясняется двумя главными причинами.

Во-первых, это структура волокон и ткани. Шерстяные волокна от природы имеют извитую, волнистую форму. Благодаря такой структуре, при изготовлении пряжи и ткани между волокнами образуется и удерживается большое количество воздуха в виде мельчайших "карманов". Эта воздушная прослойка и выступает в качестве основного изолятора. Волокна хлопка, наоборот, более гладкие и прямые. Поэтому хлопчатобумажная ткань имеет более плотную структуру с меньшим объемом удерживаемого воздуха.

Во-вторых, это взаимодействие с влагой. Человеческое тело постоянно выделяет влагу в виде пота. Шерсть обладает уникальной способностью поглощать значительное количество водяного пара (до 30% от собственного веса), оставаясь при этом сухой на ощупь. Важно, что даже при впитывании влаги шерстяная ткань сохраняет свою рыхлую, объемную структуру, а значит, и воздушные прослойки, продолжая эффективно изолировать тепло. Хлопок же, хотя и хорошо впитывает влагу, при намокании теряет свою структуру: его волокна набухают, слипаются, и воздушные карманы заполняются водой. Теплопроводность воды примерно в 25 раз выше теплопроводности воздуха, поэтому мокрая хлопковая одежда перестает греть и, наоборот, начинает активно отводить тепло от тела, вызывая сильное охлаждение.

Таким образом, шерстяная одежда является лучшим теплоизолятором благодаря своей способности удерживать большой объем воздуха и сохранять это свойство даже во влажном состоянии.

Ответ: Шерстяная одежда сохраняет теплоту лучше, чем хлопчатобумажная, потому что из-за извитой структуры шерстяных волокон в ткани создается множество воздушных полостей. Неподвижный воздух в этих полостях является отличным теплоизолятором. Кроме того, шерсть сохраняет свою рыхлую структуру и теплоизоляционные свойства даже при намокании, в то время как намокший хлопок теряет воздушные прослойки, которые замещаются водой, что резко увеличивает его теплопроводность и приводит к потере тепла.