Номер 7.17, страница 38 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 7. Испарение, конденсация, кипение - номер 7.17, страница 38.

Условие.

7.17. Почему горячий чай остынет намного быстрее, если его перелить в блюдце или несколько раз перелить из стакана в стакан?

Решение.

Горячий чай остывает намного быстрее при переливании, так как эти действия значительно интенсифицируют процессы теплообмена с окружающей средой. Основную роль в этом играют испарение, конвекция и теплопроводность. Рассмотрим оба случая, упомянутых в вопросе.

Переливание в блюдце

Когда чай переливают из стакана в блюдце, площадь его свободной поверхности, с которой происходит испарение, резко увеличивается. Испарение – это процесс перехода жидкости в пар, который требует затрат энергии. Эту энергию, называемую теплотой парообразования, жидкость забирает сама у себя, что и приводит к ее охлаждению. Скорость испарения прямо пропорциональна площади поверхности. Следовательно, чем больше площадь, тем больше молекул воды может одновременно покинуть жидкость, тем интенсивнее идет испарение и, соответственно, быстрее происходит охлаждение. Таким образом, большая площадь поверхности жидкости в блюдце является ключевым фактором быстрого остывания чая.

Переливание из стакана в стакан

При переливании чая из одного стакана в другой ускорение охлаждения происходит за счет нескольких факторов. Во-первых, струя чая во время переливания имеет большую площадь поверхности по сравнению с поверхностью чая в стакане, что увеличивает теплообмен с окружающим воздухом и испарение. Во-вторых, процесс переливания интенсивно перемешивает чай (вызывает принудительную конвекцию), вынося более горячие слои из глубины на поверхность, где они быстрее отдают тепло. В-третьих, каждый раз, когда чай попадает в новый, более холодный стакан, он отдает часть своего тепла его стенкам путем теплопроводности. При многократном повторении этот эффект становится значительным.

Ответ: Горячий чай остывает быстрее, потому что переливание в блюдце многократно увеличивает площадь поверхности жидкости, что резко ускоряет процесс испарения, который отнимает у чая тепло. Переливание из стакана в стакан также увеличивает площадь контакта с воздухом, вызывает интенсивное перемешивание (конвекцию) и приводит к отдаче тепла стенкам посуды, что в совокупности значительно ускоряет охлаждение.