Номер 6.34, страница 32 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 6. Плавление и кристаллизация - номер 6.34, страница 32.

Условие.

6.34. Почему медные провода легче спаять, чем соединить с помощью сварки?

Решение.

Медные провода легче спаять, чем соединить с помощью сварки, из-за нескольких ключевых физических свойств меди и принципиальных различий в самих процессах пайки и сварки. Основные причины следующие:

1. Разница в рабочих температурах.
Сварка предполагает плавление самих соединяемых деталей. Температура плавления меди составляет $1083$ °C. Чтобы сварить медные провода, их нужно локально нагреть до этой очень высокой температуры. Это требует мощного источника тепла и создает риск повреждения изоляции или даже пережога самого тонкого провода.
Пайка же использует припой — специальный сплав с гораздо более низкой температурой плавления (для оловянно-свинцовых припоев это $180-250$ °C). При пайке сами медные провода не плавятся, а лишь нагреваются до температуры, достаточной для расплавления припоя, который, затекая в зазор между проводами, соединяет их после остывания. Достичь такой температуры намного проще, для этого достаточно обычного бытового паяльника.

2. Высокая теплопроводность меди.
Медь — один из лучших проводников тепла. Её коэффициент теплопроводности очень высок (около $400$ Вт/(м·К)). Это означает, что при попытке нагреть небольшой участок провода тепло моментально распространяется по всей его длине. При сварке это создает большую проблему: чтобы достичь температуры плавления в точке соединения, нужно подводить тепло с очень большой мощностью, так как оно постоянно "утекает" от места сварки. Локализовать нагрев становится чрезвычайно сложно.
При пайке требуемая температура значительно ниже, поэтому, несмотря на высокую теплопроводность меди, мощности стандартного паяльника оказывается достаточно, чтобы прогреть место соединения до температуры плавления припоя.

3. Окисление меди при нагреве.
При высоких температурах, необходимых для сварки, медь очень активно взаимодействует с кислородом из воздуха. На её поверхности образуется плотная пленка оксидов, которая мешает качественному сплавлению металла. Чтобы провести сварку меди, необходимо использовать специальные методы защиты, например, сварку в среде инертного газа (аргона), что значительно усложняет и удорожает процесс.
При более низких температурах пайки окисление тоже происходит, но гораздо менее интенсивно. Для борьбы с оксидной пленкой достаточно применить флюс (например, канифоль), который очищает поверхность металла и защищает её от окисления во время пайки.

В итоге, из-за сочетания этих факторов — высокой температуры плавления, высокой теплопроводности и склонности к окислению — сварка медных проводов является технологически сложной задачей, требующей специального оборудования и навыков. Пайка же, наоборот, является простым, доступным и контролируемым процессом.

Ответ: Медные провода легче спаять, чем сварить, главным образом из-за двух свойств меди: высокой температуры плавления ($1083$ °C) и очень высокой теплопроводности. Для сварки необходимо расплавить сам провод, что требует огромной энергии для преодоления быстрого отвода тепла и может легко повредить тонкий проводник. Для пайки же достаточно нагреть провод лишь до температуры плавления припоя (около $200$ °C), что значительно проще осуществить с помощью обычного паяльника, при этом сами провода не плавятся.