Номер 39.44, страница 148 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

39.44 [984] Зачем в железнодорожных вагонах-ледниках, служащих для перевозки фруктов, мяса, рыбы и других скоропортящихся продуктов, промежутки между двойными стенками заполняют войлоком или несколькими слоями каких-либо пористых веществ, а снаружи вагоны окрашивают в белый или светло-жёлтый цвет?

Вопрос содержит две части, которые касаются способов теплоизоляции железнодорожных вагонов-ледников. Рассмотрим каждую часть отдельно.

Зачем в железнодорожных вагонах-ледниках промежутки между двойными стенками заполняют войлоком или несколькими слоями каких-либо пористых веществ

Основная задача вагона-ледника — поддерживать внутри низкую температуру, чтобы сохранить скоропортящиеся продукты. Для этого необходимо максимально уменьшить передачу тепла из тёплой внешней среды внутрь вагона. Этот процесс называется теплоизоляцией. Заполнение пространства между двойными стенками пористыми материалами (утеплителями), такими как войлок, минеральная вата или пенопласт, позволяет эффективно бороться с двумя основными механизмами теплопередачи: теплопроводностью и конвекцией.

1. Борьба с теплопроводностью и конвекцией. Пористые материалы по своей структуре содержат огромное количество мельчайших полостей, заполненных воздухом. Воздух является очень плохим проводником тепла (обладает низкой теплопроводностью). Однако, если бы пространство между стенками было просто заполнено воздухом, в нём бы возникли конвекционные потоки: воздух, нагретый у тёплой наружной стенки, поднимался бы вверх, а воздух, охлаждённый у холодной внутренней стенки, опускался бы вниз. Эта циркуляция очень эффективно переносит тепло. Пористая структура утеплителя «запирает» воздух в этих крошечных ячейках, не давая ему свободно перемещаться. Таким образом, перенос тепла за счёт конвекции практически полностью прекращается, а за счёт низкой теплопроводности неподвижного воздуха — значительно снижается.

Ответ: Промежутки между двойными стенками заполняют пористыми материалами для теплоизоляции. Эти материалы содержат много неподвижного воздуха. Воздух является плохим проводником тепла, а его неподвижность в порах материала предотвращает перенос тепла путем конвекции. Это позволяет значительно уменьшить нагрев вагона извне.

Зачем снаружи вагоны окрашивают в белый или светло-жёлтый цвет

Окраска наружной поверхности вагона связана с третьим механизмом теплопередачи — излучением. В данном случае речь идёт о поглощении и отражении солнечного излучения, которое является мощным источником тепла.

2. Борьба с тепловым излучением. Способность тела поглощать или отражать падающее на него излучение сильно зависит от цвета и состояния его поверхности. Поверхности тёмных цветов (например, чёрного) хорошо поглощают практически всё падающее на них солнечное излучение, преобразуя его энергию в тепло. Из-за этого тёмные объекты сильно нагреваются на солнце. Напротив, поверхности светлых цветов (белого, светло-жёлтого, серебристого) отражают большую часть солнечных лучей и поглощают лишь малую их долю. В результате они нагреваются на солнце значительно слабее.

Окрашивая вагон в белый или светло-жёлтый цвет, добиваются минимального поглощения солнечной энергии. Это помогает поддерживать температуру наружных стенок вагона как можно более низкой, что, в свою очередь, уменьшает общее количество тепла, которое стремится проникнуть внутрь вагона через его стенки.

Ответ: Вагоны окрашивают снаружи в белый или светло-жёлтый цвет, чтобы они меньше нагревались под действием солнечных лучей. Светлые поверхности отражают большую часть солнечного излучения и слабо поглощают его, в отличие от тёмных поверхностей. Это позволяет поддерживать наружные стенки вагона более холодными, уменьшая приток тепла внутрь.