Номер 2, страница 44, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 1. Строение и свойства вещества. Тепловые явления. Параграф 10. Конвекция. Повторим изученное - номер 2, страница 44.

Условие.

• Что такое теплопроводность?

Решение.

Определение

Теплопроводность — это один из видов теплопередачи, представляющий собой процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела к менее нагретым за счёт хаотического движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул, электронов). Важной особенностью теплопроводности является то, что при этом не происходит переноса самого вещества. Этот процесс имеет место во всех телах с неоднородным распределением температуры, независимо от их агрегатного состояния (твёрдое, жидкое, газообразное).

Ответ: Теплопроводность — это перенос тепла внутри тела или между соприкасающимися телами, происходящий на микроскопическом уровне без переноса вещества.

Механизм теплопроводности

Механизм передачи энергии различается для разных веществ. В газах и жидкостях перенос энергии осуществляется при столкновениях и диффузии молекул: более быстрые молекулы из горячих областей передают часть своей кинетической энергии более медленным молекулам из холодных областей. В твёрдых телах, не проводящих электрический ток (диэлектриках), энергия передаётся через колебания атомов в узлах кристаллической решётки, которые распространяются в виде упругих волн — фононов. В металлах, являющихся хорошими проводниками, основной вклад в теплопередачу вносят свободные электроны. Они движутся с большими скоростями по всему объёму металла и эффективно обмениваются энергией с ионами решётки, что обуславливает высокую теплопроводность металлов по сравнению с диэлектриками, жидкостями и газами.

Ответ: Механизм теплопроводности заключается в передаче кинетической энергии при взаимодействии частиц: столкновениях молекул в жидкостях и газах, колебаниях кристаллической решётки в диэлектриках и движении свободных электронов в металлах.

Количественное описание и закон Фурье

Количественно способность вещества проводить тепло описывается коэффициентом теплопроводности. Этот процесс подчиняется закону Фурье, согласно которому плотность теплового потока $\text{q}$ (количество теплоты, проходящее через единицу площади в единицу времени) пропорциональна градиенту температуры $\nabla T$. Математически это выражается следующей формулой:

$q = -\lambda \nabla T$

Здесь $\lambda$ (лямбда) — это коэффициент теплопроводности, который является физической характеристикой материала и измеряется в системе СИ в ваттах на метр-кельвин (Вт/(м·К)). Чем выше значение $\lambda$, тем лучше материал проводит тепло. Знак «минус» в формуле указывает на то, что тепловой поток направлен в сторону, противоположную вектору градиента температуры, то есть от области с высокой температурой к области с низкой температурой.

Ответ: Количественно теплопроводность описывается законом Фурье $q = -\lambda \nabla T$, где основной характеристикой вещества выступает коэффициент теплопроводности $\lambda$.