Номер 2.31, страница 11 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 2. Виды теплопередачи - номер 2.31, страница 11.

Условие.

2.31. Желая охладить полную кастрюлю с компотом до комнатной температуры как можно быстрее, хозяйка поставила ее на лед. Правильно ли она поступила?

Решение.

Хозяйка поступила неправильно. Наиболее эффективный способ передачи тепла в жидкостях — это конвекция. Конвекция представляет собой процесс переноса энергии потоками самого вещества (в данном случае, компота).

При охлаждении жидкости сверху, верхний слой становится холоднее и, следовательно, плотнее. Под действием силы тяжести этот более плотный слой опускается вниз, а на его место поднимается более теплый и менее плотный слой снизу. Этот процесс повторяется, создавая циркуляционные потоки (конвекционные потоки), которые перемешивают всю жидкость и обеспечивают быстрое и равномерное охлаждение всего объема.

Когда хозяйка поставила кастрюлю на лед, охлаждение начало происходить снизу. Нижний слой компота охладился, стал плотнее и так и остался на дне. Теплые, менее плотные слои жидкости остались наверху. В такой ситуации естественная конвекция не возникает. Теплообмен между верхними и нижними слоями происходит в основном за счет теплопроводности, которая у жидкостей очень низкая. Поэтому охлаждение всего объема компота будет происходить очень медленно.

Для максимально быстрого охлаждения следовало бы приложить источник холода сверху, например, положить лед на крышку кастрюли.

Ответ: Нет, хозяйка поступила неправильно. Охлаждение жидкости снизу препятствует возникновению конвекции, что является основным механизмом теплопередачи в жидкостях, и поэтому процесс охлаждения значительно замедляется.