Номер 41.8, страница 154 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 41. Плавление и отвердевание. Глава 6. Тепловые явления - номер 41.8, страница 154.

41.8 [1062] Почему невозможно пользоваться очень маленьким паяльником при пайке массивных кусков меди или железа?

Процесс пайки заключается в нагреве соединяемых деталей до температуры плавления припоя. Для того чтобы припой расплавился и заполнил зазор между деталями, необходимо передать им определенное количество теплоты. При попытке паять массивные куски меди или железа маленьким паяльником возникает ряд проблем, связанных с теплофизическими свойствами этих материалов.

Во-первых, массивные детали обладают большой теплоемкостью. Количество теплоты $Q$, которое необходимо сообщить телу для его нагрева на определенную разность температур $\Delta T$, прямо пропорционально его массе $m$: $Q = c \cdot m \cdot \Delta T$, где $c$ — удельная теплоемкость материала. Так как у массивной детали масса велика, для ее прогрева до нужной температуры требуется большое количество энергии, которое маломощный паяльник не может обеспечить за короткое время.

Во-вторых, медь и железо — это металлы с очень высокой теплопроводностью. Это означает, что тепло, подводимое от жала паяльника к точке контакта, не локализуется в этом месте, а очень быстро распространяется по всему объему детали, эффективно отводясь от зоны пайки.

В-третьих, большая площадь поверхности массивной детали способствует интенсивной потере тепла в окружающую среду (воздух) за счет процессов конвекции и теплового излучения.

Маленький паяльник имеет низкую мощность и, следовательно, передает тепло с небольшой скоростью. Когда такой паяльник контактирует с массивной деталью, скорость отвода тепла (за счет теплопроводности и рассеивания в окружающую среду) оказывается выше, чем скорость подвода тепла от паяльника. В результате деталь работает как эффективный теплоотвод (радиатор), и температура в месте пайки не может достичь значения, необходимого для плавления припоя.

Ответ: Пользоваться очень маленьким паяльником при пайке массивных кусков меди или железа невозможно, потому что такие детали обладают высокой теплопроводностью и большой теплоемкостью. Из-за этого тепло от паяльника очень быстро отводится от места пайки, распределяясь по всему объему детали и рассеиваясь в окружающую среду. Мощности маленького паяльника недостаточно, чтобы компенсировать эти быстрые потери тепла и нагреть место пайки до температуры плавления припоя.