Номер 5, страница 112, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 27. Энергия топлива. Удельная теплота сгорания. Вопросы и задания - номер 5, страница 112.

Условие.

5. Почему разбросанные угли костра быстро гаснут, а сложенные в кучу долго сохраняются в раскалённом виде?

Решение.

Это явление связано со скоростью теплообмена между углями и окружающей средой, которая, в свою очередь, зависит от площади поверхности, через которую происходит теплоотдача.

1. Разбросанные угли. Каждый отдельный уголек, когда он лежит отдельно от других, имеет максимальную площадь соприкосновения с окружающим холодным воздухом. Из-за этого тепло очень быстро уходит от угля в окружающую среду посредством теплового излучения и конвекции. Согласно закону Стефана-Больцмана, мощность теплового излучения пропорциональна площади поверхности ($P \sim A$). Большая общая площадь поверхности всех разбросанных углей приводит к интенсивной потере тепла, их температура быстро падает ниже точки воспламенения, и они гаснут.

2. Угли, сложенные в кучу. Когда угли собраны вместе, общая площадь поверхности, контактирующая с холодным воздухом, значительно уменьшается. Угли, находящиеся внутри кучи, экранированы (защищены) внешними слоями. Они продолжают излучать тепло, но это тепло поглощается соседними углями, а не уходит в атмосферу. Происходит взаимный подогрев, который помогает поддерживать высокую температуру внутри всей кучи. Внешний слой углей играет роль теплоизолятора, замедляя процесс остывания. В результате тепло теряется гораздо медленнее, и угли могут тлеть и оставаться раскаленными в течение длительного времени.

Ответ: Разбросанные угли быстро гаснут из-за большой суммарной площади поверхности, что ведёт к интенсивной потере тепла в окружающую среду. Угли, сложенные в кучу, имеют меньшую площадь контакта с холодным воздухом и взаимно подогревают друг друга, поэтому теплопотеря значительно замедляется, и они долго остаются горячими.