Номер 2, страница 89 - гдз по физике 8 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

Приложение «Знаем и применяем» - номер 2, страница 89.

Условие.

2. Чтобы нагреть воду, необходимо сосуд с водой поместить над нагревателем. Как надо разместить лёд по отношению к сосуду с водой, чтобы его быстрее охладить?

Помощник

■ Как будет охлаждаться вода, если сосуд поставить на лёд?

■ Как будет охлаждаться вода, если кусок льда положить на крышку сосуда?

Решение.

Для эффективного и быстрого охлаждения или нагревания жидкости необходимо использовать явление конвекции. Конвекция — это перенос тепла потоками самой жидкости или газа. Чтобы она возникла, нужно создавать разность плотностей. При нагревании плотность жидкости уменьшается, и она поднимается вверх. При охлаждении, наоборот, плотность увеличивается (до температуры +4 °C для воды), и она опускается вниз.

Как будет охлаждаться вода, если сосуд поставить на лёд?

Если поставить сосуд на лёд, начнёт охлаждаться нижний слой воды. Став холоднее, этот слой станет плотнее и, следовательно, тяжелее окружающих его верхних слоёв. Из-за этого он так и останется на дне сосуда. Перемешивания воды (конвекции) не произойдёт. Тепло от верхних слоёв к нижним будет передаваться в основном за счёт теплопроводности, которая у воды очень низкая. Поэтому процесс охлаждения всего объёма воды будет очень медленным.

Ответ: Вода будет охлаждаться очень медленно, так как охлажденные и более плотные нижние слои воды не смогут подняться, и конвекционные потоки не возникнут.

Как будет охлаждаться вода, если кусок льда положить на крышку сосуда?

Если лёд положить сверху на крышку, то охлаждаться будет верхний слой воды. Охлаждённая вода станет более плотной и тяжёлой, поэтому она начнёт опускаться на дно сосуда. На её место снизу поднимутся более тёплые и менее плотные слои воды. Они, в свою очередь, охладятся от крышки и тоже опустятся вниз. Возникнут конвекционные потоки, которые будут интенсивно перемешивать воду во всём сосуде, что приведёт к её быстрому и равномерному охлаждению. Этот способ аналогичен нагреванию воды снизу.

Ответ: Вода будет охлаждаться быстро, так как возникнет конвекция: холодные верхние слои будут опускаться, а тёплые нижние — подниматься, обеспечивая интенсивное перемешивание.

Исходя из вышесказанного, для наиболее быстрого охлаждения воды в сосуде лёд необходимо размещать сверху.

Ответ: Чтобы быстрее охладить воду, лёд надо разместить над сосудом с водой (например, на крышке).