Номер 2.12, страница 9 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 2. Виды теплопередачи - номер 2.12, страница 9.

Условие.

2.12. В одном штативе закрепили конец медного стержня, а в другом — конец стального стержня того же размера. К каждому стержню прикрепили снизу воском несколько монеток и начали нагревать свободные концы стержней (рис. 5). Вскоре воск начал плавиться, а монетки — отпадать от стержней. Объясните, почему это происходит. С какой стороны укреплен медный стержень, а с какой — стальной?

Рис. 5

Решение.

Объясните, почему это происходит.

Когда свободные концы стержней нагревают, тепловая энергия начинает распространяться от нагреваемого конца к закрепленному. Этот процесс передачи тепла в твердых телах называется теплопроводностью. По мере распространения тепла температура стержней повышается по всей их длине. Воск, которым прикреплены монетки, имеет определенную температуру плавления. Как только участок стержня под монеткой нагревается до этой температуры, воск начинает плавиться, переходя из твердого состояния в жидкое. Жидкий воск не может удерживать монету, и она отпадает под действием силы тяжести.

Ответ: Монетки отпадают, потому что тепло от пламени распространяется по стержням (за счет теплопроводности), нагревая их. Когда температура участка стержня достигает температуры плавления воска, воск плавится, и монета падает.

С какой стороны укреплен медный стержень, а с какой — стальной?

Скорость распространения тепла в материале характеризуется его коэффициентом теплопроводности. У меди и стали эти коэффициенты различны. Теплопроводность меди ($\lambda_{меди} \approx 400 \frac{Вт}{м \cdot К}$) значительно выше, чем у стали ($\lambda_{стали} \approx 50 \frac{Вт}{м \cdot К}$). Это означает, что медь проводит тепло намного лучше и быстрее, чем сталь.

В эксперименте это проявится в том, что по медному стержню тепло дойдет до монеток быстрее, чем по стальному. Следовательно, воск на медном стержне начнет плавиться раньше, и монетки с него будут отпадать первыми. На рисунке 5 видно, что с левого стержня упало больше монеток, чем с правого, что указывает на более быстрое распространение тепла по нему. Значит, слева находится стержень из материала с большей теплопроводностью, то есть из меди.

Ответ: С левой стороны укреплен медный стержень, а с правой — стальной.