Вариант 10, страница 66 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-2. Виды теплопередачи - страница 66.

Условие.

Вариант 10

1. Почему каменный пол кажется более холодным, чем деревянный в одном и том же помещении?

2. Почему горячий чай остынет быстрее, если его помешивать ложкой?

3. Какого цвета одежду следует носить зимой; летом?

Решение.

1. Почему каменный пол кажется более холодным, чем деревянный в одном и том же помещении?

Хотя и каменный, и деревянный пол находятся в одном помещении и имеют одинаковую комнатную температуру, они ощущаются по-разному из-за различий в их теплопроводности. Ощущение холода, которое мы испытываем при прикосновении к предмету, зависит не столько от его температуры, сколько от скорости, с которой тепло отводится от нашего тела.

Камень обладает высокой теплопроводностью. Это означает, что он очень эффективно и быстро проводит тепло. Когда вы наступаете на каменный пол босой ногой, тепло из вашей стопы (которая имеет температуру около 36,6 °C) начинает интенсивно переходить к полу. Из-за быстрого оттока тепла нервные окончания в коже посылают в мозг сигнал о холоде.

Дерево, в свою очередь, является плохим проводником тепла, то есть имеет низкую теплопроводность. Когда вы наступаете на деревянный пол, тепло от вашей стопы отводится гораздо медленнее. Слой дерева, непосредственно контактирующий с ногой, быстро нагревается до температуры, близкой к температуре кожи, и дальнейшая потеря тепла замедляется. Поэтому деревянный пол кажется более теплым или, точнее, менее холодным.

Таким образом, разница в ощущениях обусловлена разной скоростью теплопередачи от ноги к материалу, а не разницей их температур.

Ответ: Каменный пол кажется более холодным из-за своей высокой теплопроводности, благодаря которой он быстрее отводит тепло от стопы по сравнению с деревянным полом, у которого теплопроводность низкая.

2. Почему горячий чай остынет быстрее, если его помешивать ложкой?

Размешивание чая ложкой ускоряет его остывание благодаря нескольким физическим процессам: конвекции, испарению и теплопроводности.

1. Ускорение конвекции. В спокойном состоянии горячий чай остывает в основном с поверхности. Верхний слой отдает тепло воздуху, становится холоднее и плотнее и медленно опускается вниз, а на его место поднимаются более горячие слои. Этот процесс называется естественной конвекцией, и он довольно медленный. Помешивание создает принудительную конвекцию: мы механически перемешиваем слои жидкости, быстро поднимая горячую воду со дна на поверхность. Это значительно увеличивает среднюю температуру поверхности, что ускоряет теплообмен с окружающим воздухом.

2. Усиление испарения. Остывание жидкости происходит также за счет испарения — процесса, при котором самые быстрые (горячие) молекулы покидают поверхность. Помешивание, поднимая на поверхность более горячие слои, увеличивает скорость испарения, так как у большего числа молекул появляется достаточно энергии для отрыва. Испарение — очень энергозатратный процесс, который эффективно уносит тепло из жидкости.

3. Теплопроводность ложки. Если ложка металлическая, она сама по себе является хорошим проводником тепла. Погруженная в чай, она нагревается и передает тепло по своей ручке в окружающую среду, работая как небольшой радиатор и создавая дополнительный канал для отвода тепла из чашки.

Совокупность этих трех факторов приводит к тому, что чай, который помешивают, остывает значительно быстрее.

Ответ: Помешивание ускоряет остывание чая за счет принудительной конвекции (перемешивания горячих и холодных слоев), увеличения скорости испарения с поверхности и отвода тепла через саму ложку (теплопроводность).

3. Какого цвета одежду следует носить зимой; летом?

Выбор цвета одежды в зависимости от времени года связан со способностью тел разного цвета по-разному поглощать и отражать солнечное излучение.

Летом:
Летом основной задачей является защита от перегрева под палящим солнцем. Поверхности светлых и особенно белого цвета отражают большую часть падающего на них солнечного света. Темные же поверхности, наоборот, поглощают большую часть излучения, преобразуя его в тепло. Поэтому, чтобы меньше нагреваться на солнце, летом рекомендуется носить одежду светлых тонов (белую, бежевую, голубую). Она будет отражать солнечные лучи и поможет сохранить прохладу.

Зимой:
Зимой задача обратная — сохранить как можно больше тепла. Одежда темных цветов (черная, темно-синяя, коричневая) лучше поглощает солнечное излучение, которого зимой и так немного. В ясный солнечный зимний день темная одежда будет нагреваться на солнце сильнее, чем светлая, обеспечивая дополнительное тепло.
Стоит отметить, что основной функцией зимней одежды является теплоизоляция — удержание тепла, выделяемого самим телом. Эта способность зависит от материала, его толщины и многослойности, а не от цвета. Однако с точки зрения поглощения внешней солнечной энергии темные цвета имеют преимущество.

Ответ: Летом следует носить одежду светлых тонов, так как она лучше отражает солнечное излучение и меньше нагревается. Зимой предпочтительнее одежда темных тонов, поскольку она лучше поглощает солнечное излучение, помогая телу согреваться.