Знакомство с техническими объектами, страница 28 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 2. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Параграф 7. Количество теплоты. Виды теплопередачи. Вопросы - страница 28.

Условие.

Знакомство с техническими объектами

Термос — прибор, предназначенный для сохранения температуры помещаемых в него пищевых продуктов и напитков. На рис. 30 изображён термос, в котором хранят жидкость. Он состоит из стеклянного сосуда 1 с двойными стенками. Внутренняя поверхность этих стенок покрыта блестящим металлическим слоем. Внизу сосуда имеется запаянный отросток 2, через который производилась откачка воздуха из пространства между стенками. Стеклянный сосуд помещают в защитный футляр 3 (чаще металлический) и закрывают пробкой 4. Сверху футляра навинчивают колпачок 5. Теплообмен содержимого термоса с окружающей средой сведён до минимума.

Рис. 30

Как за счёт конструкции прибора обеспечивается устранение теплопроводности, конвекции и излучения?

Решение.

В конструкции термоса предусмотрены специальные элементы для борьбы с каждым из трёх видов теплопередачи: теплопроводностью, конвекцией и излучением, чтобы максимально долго сохранять температуру содержимого.

Устранение теплопроводности

Теплопроводность — это перенос теплоты за счёт взаимодействия молекул вещества. Для её уменьшения в термосе используется сосуд с двойными стенками (колба), между которыми откачан воздух, то есть создан вакуум. Вакуум является очень плохим проводником тепла, так как в нём почти нет частиц, которые могли бы передавать энергию от горячей внутренней стенки к холодной внешней (или наоборот). Дополнительно, пробка (4), закрывающая термос, изготавливается из материалов с низкой теплопроводностью (например, из пластика или пробки), чтобы уменьшить теплообмен через горлышко сосуда.

Ответ: Теплопроводность устраняется за счет вакуума между двойными стенками колбы, так как в безвоздушном пространстве практически отсутствует среда для передачи тепла. Также этому способствуют пробка из материала с низкой теплопроводностью и минимальная площадь контакта между внутренней и внешней стенками сосуда.

Устранение конвекции

Конвекция — это перенос тепла потоками жидкости или газа. В пространстве между стенками термоса конвекция невозможна именно благодаря вакууму, так как там нет воздуха, который мог бы циркулировать и переносить тепло. Плотно закрытая пробка (4) предотвращает конвекцию между воздухом внутри термоса и воздухом снаружи, не давая тёплому воздуху выходить, а холодному — проникать внутрь (и наоборот).

Ответ: Конвекция устраняется благодаря вакууму между стенками, который исключает циркуляцию воздуха и передачу тепла этим способом. Плотно закрытая пробка предотвращает конвекцию между содержимым термоса и окружающей средой.

Устранение излучения

Любое нагретое тело испускает тепловое (инфракрасное) излучение. Чтобы свести к минимуму этот вид теплопередачи, внутренние поверхности двойных стенок колбы (1) покрывают блестящим металлическим слоем (посеребрение). Зеркальная поверхность обладает свойством отражать тепловые лучи. Если в термосе находится горячая жидкость, её тепловое излучение отражается от зеркальной поверхности обратно внутрь. Если же в термосе холодная жидкость, то зеркальная поверхность отражает тепловое излучение от более тёплых внешних стенок, не позволяя ему нагреть содержимое.

Ответ: Для устранения теплопередачи излучением внутренние поверхности двойных стенок сосуда делают зеркальными (покрывают блестящим металлическим слоем). Такая поверхность отражает тепловые лучи, минимизируя теплообмен с окружающей средой.