Номер 3.13, страница 16 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 3. Домашние экспериментальные задания - номер 3.13, страница 16.

Условие.

3.13. Какую часть наклоненной пробирки с водой надо нагревать в пламени спиртовки, чтобы вся вода быстрее закипела: среднюю или нижнюю? Ответ проверьте на опыте.

Решение.

Решение

Чтобы вся вода в пробирке закипела как можно быстрее, необходимо обеспечить наиболее эффективный прогрев всего её объёма. Основным способом передачи тепла в жидкостях и газах является конвекция.

Конвекция — это процесс переноса тепла потоками самого вещества. Когда нижний слой жидкости нагревается, он расширяется, его плотность уменьшается, и под действием архимедовой силы он поднимается вверх. На его место опускаются более холодные и плотные верхние слои. Этот процесс создаёт циркуляционные потоки, которые перемешивают всю жидкость и способствуют быстрому и равномерному распределению тепла по всему объёму.

Если нагревать нижнюю часть пробирки, то будут созданы идеальные условия для возникновения интенсивных конвекционных потоков. Нагретая вода со дна будет подниматься, а холодная — опускаться, что приведёт к быстрому нагреву всей воды до температуры кипения.

Если же нагревать среднюю или верхнюю часть пробирки, то нагретый слой воды, как менее плотный, останется наверху. Конвекционные потоки не смогут распространиться на нижние, более холодные слои. Тепло к дну пробирки будет передаваться в основном за счёт теплопроводности, а у воды она очень низкая. В результате верхняя часть воды может закипеть, в то время как нижняя останется практически холодной. Это значительно замедлит процесс закипания всего объёма воды.

Следовательно, для наиболее быстрого закипания всей воды в пробирке необходимо нагревать её нижнюю часть.

Ответ: Чтобы вся вода быстрее закипела, нужно нагревать нижнюю часть пробирки.