Номер 3, страница 43, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 1. Строение и свойства вещества. Тепловые явления. Параграф 9. Теплопроводность - номер 3, страница 43.

Условие.

3. Почему пористые вещества обладают низкой теплопроводностью?

Решение.

Пористые вещества обладают низкой теплопроводностью благодаря своей уникальной структуре. Они состоят из твёрдого каркаса и большого количества мелких, часто изолированных друг от друга полостей (пор), которые заполнены газом, как правило, воздухом.

Ключевую роль в теплоизоляционных свойствах играет именно воздух, заключённый в этих порах. Эффект достигается за счёт подавления всех трёх механизмов теплопередачи:

Теплопроводность. Воздух, как и любой газ, имеет очень низкую теплопроводность. Это связано с тем, что его молекулы находятся на большом расстоянии друг от друга по сравнению с частицами в твёрдых телах. Передача энергии от одной молекулы к другой через столкновения происходит редко и неэффективно. Путь тепла через сам твёрдый каркас материала также затруднён, так как он прерывается порами.

Конвекция. Это процесс переноса тепла за счёт движения потоков жидкости или газа. В пористых материалах полости настолько малы, что они препятствуют возникновению конвекционных потоков. Воздух оказывается «запертым» в микроскопических ячейках и не может свободно циркулировать, что практически полностью исключает этот вид теплопередачи.

Излучение. Тепловое излучение переносится электромагнитными волнами. В пористой структуре излучение, проходя от одной стенки поры к другой, многократно поглощается и переизлучается. Это значительно замедляет процесс переноса тепла через весь материал.

Таким образом, основная причина низкой теплопроводности пористых материалов заключается в том, что большую часть их объёма занимает неподвижный воздух, который является очень плохим проводником тепла. Именно поэтому материалы вроде пенопласта, минеральной ваты, пробки или даже рыхлого снега являются отличными теплоизоляторами.

Ответ: Пористые вещества обладают низкой теплопроводностью, потому что основную часть их объёма занимают мелкие, изолированные поры, заполненные воздухом. Воздух сам по себе является плохим проводником тепла, а малый размер пор препятствует передаче тепла за счёт конвекции (циркуляции воздуха). В результате тепло может передаваться в основном за счёт очень медленной теплопроводности через неподвижный воздух и твёрдый каркас материала.